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Die
Erfindung betrifft einen Prägelack, der zur Herstellung
mikrooptischer Anordnungen, insbesondere für mikrooptische
Sicherheitselemente, geeignet ist, ein Verfahren zur Herstellung
derartiger mikrooptischer Anordnungen und Sicherheitselemente, ein
mikrooptisches Sicherheitselement, die Verwendung des mikrooptischen
Sicherheitselements zur Produktsicherung, einen Datenträger,
wie ein Wertdokument, mit dem mikrooptischen Sicherheitselement,
und die Herstellung eines Wertdokuments mit dem mikrooptischen Sicherheitselement.
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Datenträger,
wie Wert- oder Ausweisdokumente, Banknoten, Urkunden, Schecks, aber
auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden
zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung
der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich
als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente
können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten
Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote
mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens oder eines selbsttragenden
Transferelements, wie eines Etiketts, das nach seiner Herstellung
auf das Wertdokument aufgebracht wird, ausgebildet sein. Eine weitere
Variante sind beispielsweise Aufreißfäden für Produktverpackungen.
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Eine
besondere Rolle spielen dabei Sicherheitselemente mit optisch variablen
Elementen, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln
einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln, da optisch variable
Elemente selbst mit hochwertigen Farbkopiergeräten nicht
reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente können
dazu mit Sicherheitsmerkmalen in Form beugungsoptisch wirksamer
Mikro- oder Nanostrukturen ausgestattet werden, wie etwa mit konventionellen
Prägehologrammen oder anderen hologrammähnlichen
Beugungsstrukturen, wie sie beispielsweise in den Druckschriften
EP 0 330 733 A1 oder
EP 0 064 067 A1 beschrieben
sind.
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Es
ist auch bekannt, Linsensysteme als Sicherheitsmerkmale einzusetzen.
So ist beispielsweise in der Druckschrift
EP 0 238 043 A2 bzw. in
der
DE 36 09 090 A1 ein
Sicherheitsfaden aus einem transparenten Material beschrieben, auf
dessen Oberfläche ein Raster aus mehreren parallel laufenden
Zylinderlinsen eingeprägt ist. Die Dicke des Sicherheitsfadens
ist dabei so gewählt, dass sie in etwa der Fokuslänge
der Zylinderlinsen entspricht. Auf der gegenüberliegenden
Oberfläche ist ein Druckbild registergenau aufgebracht,
wobei das Druckbild unter Berücksichtigung der optischen
Eigenschaften der Zylinderlinsen gestaltet ist.
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Seit
einiger Zeit werden auch sogenannte Moiré-Vergrößerungsanordnungen
als Echtheitsmerkmale eingesetzt. Eine derartige Moiré-Vergrößerungsanordnung
ist in der Druckschrift
WO
2006/087138 A1 bzw. in der
DE 10 2005 028 162 A1 offenbart.
Das in der
WO 2006/087138
A1 offenbarte Sicherheitselement weist wenigstens ein erstes
und ein zweites Echtheitsmerkmal auf. Das erste Echtheitsmerkmal
umfasst dabei eine erste Anordnung mit einer Vielzahl von fokussierenden
Elementen, die in einem ersten Raster vorliegen, sowie eine zweite
Anordnung mit einer Vielzahl von mikroskopischen Strukturen, die
in einem zweiten Raster vorliegen. Die erste und die zweite Anordnung
sind zueinander derart angeordnet, dass die mikroskopischen Strukturen
der zweiten Anordnung bei Betrachtung durch die fokussierenden Elemente
der ersten Anordnung in Vergrößerung zu sehen
sind.
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Ein
solcher Vergrößerungseffekt wird auch als Moiré-Vergrößerung
bezeichnet. Die prinzipielle Funktionsweise von Moiré-Vergrößerungsanord nungen
ist in dem Artikel „The moiré magnifier",
M. C. Hutley, R. Hunt, R. F. Stevens and P. Savander, Pure Appl.
Opt. 3 (1994), S. 133 bis 142, beschrieben. Kurz gesagt,
bezeichnet Moiré-Vergrößerung danach
ein Phänomen, das bei der Betrachtung eines Rasters aus
identischen Bildobjekten durch ein Linsenraster mit annähernd
demselben Rastermaß auftritt. Wie bei jedem Paar ähnlicher
Raster ergibt sich dabei ein Moiré-Muster, wobei in diesem
Fall jeder der Moiré-Streifen in Gestalt eines vergrößerten
und gedrehten Bildes der wiederholten Elemente des Bildrasters erscheint.
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Die
fokussierenden Elemente mikrooptischer Echtheitsmerkmale sind aus
Prägelacken geprägt. Die durch die fokussierenden
Elemente zu betrachtenden Mikrostrukturen können beliebige
Formen haben. Gemäß der
WO 2006/087138 A1 sind
sie aus einem farblosen Prägelack hergestellt und reflektierend
beschichtet oder aus einem eingefärbten Prägelack
hergestellt. Damit durch die fokussierenden Elemente, im Folgenden Mikrolinsen
genannt, jeweils eine vollständige Mikrostruktur erkennbar
ist, müssen Mikrolinsen und Mikrostrukturen etwa dieselbe
Größenordnung haben. Außerdem ist die
Vergrößerungswirkung der Mikrolinsen um so größer,
je näher am Brennpunkt der Linse sich die Mikrostruktur
befindet. Da die Brennweite umso kleiner ist, je stärker
die Krümmung der Linse ist, muss für eine gute
Vergrößerung entweder der Abstand zwischen Linse und
Mikrostruktur groß sein (bei geringer Linsenkrümmung)
oder eine stark gekrümmte Linse verwendet werden (bei kleinerem
Abstand zwischen Linse und Mikrostruktur).
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Der
Zusammenhang zwischen der Größe der Mikrostruktur,
dem Durchmesser und der Brennweite der Linsen bedingt eine starke
Krümmung der Linsen und eine relativ hohe Dicke des mikrooptischen
Echtheitsmerkmals und damit des Sicherheitselements.
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Aufgrund
der erforderlichen erheblichen Prägetiefe und Krümmung
sind die fokussierenden Elemente bzw. Mikrolinsen schwierig durch
Prägung herzustellen. Außerdem wird bei stark
gekrümmten Mikrolinsen die Größe der
abzubildenden Mikrostrukturen eingeschränkt.
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Ein
weiteres Problem besteht darin, dass die Einbringung in Wertdokumente,
z. B. Banknoten, umso schwieriger wird, je dicker das Sicherheitselement
ist. Beim Knicken oder Knittern des Wertdokuments verhalten sich
dicke Sicherheitselemente spröde und neigen zum Brechen.
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Zudem
neigen geprägte Schichten hoher Dicke dazu, Licht unkontrolliert
zu streuen, so dass durch dicke Mikrolinsen das zu betrachtende
Mikrostrukturmotiv überstrahlt und seine Brillanz verringert
werden kann.
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Eine
weitere Schwierigkeit stellt die Auflösung der Motive der
Mikrostrukturanordnung dar. Die Mikrostrukturen müssen
in der Größenordnung der Mikrolinsen liegen. Sollen
komplexe Mikrostrukturen, wie Buchstaben, Ziffern, Logos oder sogar
Bilder, dargestellt werden, muss die Auflösung bei wenigen
Mikrometern, bevorzugt deutlich darunterliegen, d. h. im Nanometerbereich.
Derartige Auflösungen sind mit klassischen Drucktechniken,
wie sie zum Teil bei konventionellen mikrooptischen Echtheitsmerkmalen
zur Herstellung der Mikrostrukturmotive verwendet werden, oft nicht
zu erreichen. Eine Alternative zum Drucken stellt die Herstellung der
Mikrostrukturmotive durch Prägung von Prägelacken
dar, wie sie gemäß
WO 2006/087138 A1 durchgeführt
wird. Diese Alternative ist jedoch oft nur bei farblosen Prägelacken
befriedigend. Farbige Prägelacke können entweder
durch Pigmente oder durch lösliche Farbstoffe gefärbt
werden. Beide Möglichkeiten haben Nachteile. Lösliche
Farbstoffe neigen in Verbindung mit Lösungsmitteln zum
Ausbluten und zeigen zum Teil erhebliche Migration.
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Pigmente
enthalten oft Teilchen mit einer Teilchengröße,
die zu groß ist, um der Prägestruktur feinster Mikrostrukturen
völlig zu folgen. Das Ergebnis sind Mikrostrukturmotive
mit in der Vergrößerung deutlich sichtbaren Pigmentfehlern.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Sicherheitselement mit mikrooptischen Echtheitsmerkmalen bereitzustellen,
das gegenüber Sicherheitselementen des Stands der Technik,
wie sie beispielsweise aus
EP
0 238 043 A2 und aus
WO 2006/087138 A1 bekannt sind, eine verringerte
Dicke aufweist und leicht in Wertdokumente, wie Banknoten, eingebracht
werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe besteht darin, ein Sicherheitselement mit mikrooptischen
Echtheitsmerkmalen bereitzustellen, das farblose, farbige oder farbvariierende
Mikrostrukturen aufweist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ferner, ein Sicherheitselement
mit mikrooptischen Echtheitsmerkmalen bereitzustellen, das farblose,
farbige oder farbvariierende Mikrostrukturen mit hoher Auflösung,
bevorzugt einer Auflösung im Nanometerbereich, aufweist.
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Darüber
hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Sicherheitselement
mit mikrooptischen Echtheitsmerkmalen bereitzustellen, das eine
erhöhte Fälschungssicherheit aufweist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es auch, ein Verfahren zur Herstellung derartiger
Sicherheitselemente bereitzustellen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es ferner, einen Prägelack bereitzustellen,
der die Herstellung derartiger Sicherheitselemente erlaubt.
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Weitere
Aufgaben der Erfindung bestehen in der Bereitstellung eines Wertdokuments
mit einem derartigen Sicherheitselement mit mikrooptischen Echtheitsmerkmalen
und in der Verwendung des Sicherheitselements mit mikrooptischen
Echtheitsmerkmalen zur Produktsicherung.
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Die
Aufgaben werden gelöst durch den Prägelack gemäß Anspruch
1, das Sicherheitselement mit mindestens einem mikrooptischen Echtheitsmerkmal
gemäß Anspruch 28, das Verfahren zur Herstellung
des Sicherheitselements mit mindestens einem mikrooptischen Echtheitsmerkmal
gemäß Anspruch 36, die Verwendung des Sicherheitselements
mit mindestens einem mikrooptischen Echtheitsmerkmal zur Produktsicherung
gemäß Anspruch 37 und den Datenträger
gemäß Anspruch 38.
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Ausführungsformen
der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft, unter anderem, Sicherheitselemente
mit mikrooptischen Echtheitsmerkmalen mit einem Aufbau, wie er grundsätzlich
aus der
WO 2006/087138
A1 bekannt ist. Hinsichtlich der verschiedenen Ausführungsformen
des Sicherheitselements, insbesondere hinsichtlich der Rasteranordnung der
fokussierenden Elemente (Mikrolinsen) und der mikroskopischen Strukturen
(Motivelemente), hinsichtlich der geometrischen Gestalt der Mikrolinsen
und der mikroskopischen Strukturen, hinsichtlich des Aufbaus des Sicherheitselementes,
d. h. der verwendeten Schichten und Schichtfolgen, und hinsichtlich
der erzielten Effekte (z. B. Farb- und Bewegungseffekte) wird ausdrücklich
auf die
WO 2006/087138
A1 Bezug ge nommen, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich
zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Das Sicherheitselement gemäß der in Bezug genommenen
Druckschrift weist ein erstes mikrooptisches Echtheitsmerkmal und
ein zweites Echtheitsmerkmal, das maschinell und/oder visuell prüfbar
ist, auf. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch Sicherheitselemente
ohne ein derartiges zweites Echtheitsmerkmal, d. h. Sicherheitselemente
mit nur einem mikrooptischen Echtheitsmerkmal oder mehreren mikrooptischen
Echtheitsmerkmalen, gegebenenfalls in Kombination mit einem weiteren,
von dem zweiten Echtheitsmerkmal gemäß der in
Bezug genommenen Druckschrift verschiedenen Echtheitsmerkmal.
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Die
Herstellung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements,
insbesondere der Mikrolinsen und der mikroskopischen Strukturen,
kann ebenfalls mittels der in
WO 2006/087138 A1 offenbarten Techniken erfolgen.
Alternativ können die Mikrolinsen und die mikroskopischen
Strukturen auch nach dem in der
deutschen Patentanmeldung
mit der Anmeldenummer 10 2006 029 852.7 offenbarten Verfahren
hergestellt werden. Der Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung wird
diesbezüglich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung
gemacht. Außerdem wird das betreffende Verfahren weiter
unten noch näher erläutert.
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Für
eine ausführliche Darstellung der Funktionsweise und vorteilhafter
Anordnungen der Mikromotivelemente und der Mikrolinsen wird auch
auf die anhängige
deutsche
Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 10 2005 062 132.5 verwiesen,
deren Offenbarungsgehalt insoweit ebenfalls zum Offenbarungsgehalt
der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
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Die
fokussierenden Elemente bzw. Mikrolinsen konventioneller mikrooptischer
Echtheitsmerkmale wie der in der
WO 2006/087138 A1 offenbarten Echtheitsmerkmale
sind aus konventionellen Prägelacken geprägt. Konventionelle
Prägelacke haben einen Brechungsindex von etwa 1,5.
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Das
erfindungsgemäße Sicherheitselement mit mikrooptischem
Echtheitsmerkmal, im Folgenden „mikrooptisches Sicherheitselement"
genannt, unterscheidet sich von konventionellen mikrooptischen Sicherheitselementen
insofern, als zur Herstellung der fokussierenden Elemente und/oder
der mikroskopischen Strukturen ein spezieller Prägelack
verwendet wird.
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Der
Prägelack, insbesondere der zur Herstellung der fokussierenden
Elemente verwendete Prägelack, weist einen hohen Brechungsindex
auf. Der hohe Brechungsindex wird dadurch erzielt, dass der erfindungsgemäße
Prägelack ein Bindemittel enthält, das organische
Verbindungen mit hohem Brechungsindex aufweist, die unter dem Einfluss
von Strahlung, insbesondere von UV-Strahlung oder von Elektronenstrahlung, einer
Polyreaktion unterliegen und zu einem Polymer mit hohem Brechungsindex
vernetzen bzw. aushärten. Ein hoher Brechungsindex im Sinne
der vorliegenden Erfindung ist ein Brechungsindex von mehr als 1,5,
bevorzugt mehr als 1,6, besonders bevorzugt mehr als 1,7. Der Brechungsindex
ist jeweils der Brechungsindex bei 589 nm und 20°C, außer
es ist etwas anderes angegeben.
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Verbindungen
mit hohem Brechungsindex sind bekannt. Seit einiger Zeit werden
auch Brillengläser und Kontaktlinsen aus Kunststoff in
einer hochbrechenden Variante angeboten. Der erhöhte Brechungsindex ermöglicht
es, dünnere Kontaktlinsen und Brillen mit ähnlichen
optischen Eigenschaften herzustellen, wie sie die dickeren Kontaktlinsen
und Brillen aus einem Kunststoff mit niedrigerem Brechungsindex
haben, und führt daher zu angenehmer zu tragenden Kontaktlinsen
bzw. leichteren Brillen.
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Das
US-Patent Nr. 6 709 107 offenbart
ophthalmische Linsen, die aus zwei Schichten bestehen, wobei die
beiden Schichten aus Polymermaterialien mit unterschiedlichem Brechungsindex
hergestellt sind. Das erste Polymermaterial hat einen Brechungsindex
von mindestens 1,6 und ist beispielsweise ein Polythiourethan oder
ein Episulfid-Polymer. Das zweite Polymermaterial hat einen niedrigeren
Brechungsindex und ist beispielsweise ein Poly(allylcarbonat), ein
Polyurethan, ein Polythiourethan und/oder ein Polycarbonat.
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Polythiourethane
werden seit langem zur Herstellung von optischen Linsen/Gläsern
mit hohem Brechungsindex verwendet (siehe Internetseite „http://www.brunobock.org").
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Erfindungsgemäß werden
Verbindungen mit hohem Brechungsindex nun zur Herstellung mikrooptischer
Echtheitsmerkmale, d. h. von Anordnungen fokussierender Elemente
und Anordnungen von Mikrostrukturen, verwendet.
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Grundsätzlich
kommen dafür alle organischen Verbindungen und Kombinationen
von organischen Verbindungen in Betracht, die sich zu einem Lacksystem,
das prägbar ist oder in sonstiger Weise in eine gewünschte
Form gebracht werden kann (Prägelack), verarbeiten lassen
und bei Bestrahlung, insbesondere UV- oder Elektronenbestrahlung,
einer Polyreaktion unterliegen und zu einem Polymermaterial, d.
h. einem Polymer, einem Copolymer oder einem Gemisch von Polymeren
und/oder Copolymeren, mit einem hohen Brechungsindex vernetzen bzw.
aushärten.
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Das
Polymer, das Copolymer, und das Gemisch von Polymeren und/oder Copolymeren
mit hohem Brechungsindex wird im Folgenden als „hochbrechendes
Polymermaterial" bezeichnet. Der Prägelack, der bei Bestrahlung
das hochbrechende Polymer bildet, wird im Folgenden als „hochbrechender
Prägelack" bezeichnet.
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Die
organischen Verbindungen, die das hochbrechende Polymer bilden,
weisen selbst einen hohen Brechungsindex auf. Derartige Verbindungen
enthalten polarisierbare Elemente in ihren Molekülen. Die
Polarisierbarkeit eines Elements (d. h. eines Atoms) ist ein Maß für
die Deformierbarkeit der Elektronenwolke um das Atom. Sie ist z.
B. bei Iod größer als bei Brom oder Chlor. Polarisierbare
Elemente im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Elemente, die
eine größere Polarisierbarkeit als Kohlenstoff
haben, insbesondere Halogene, wie Iod, Brom, Chlor, und Schwefel.
Die polarisierbaren Elemente verleihen den Verbindungen bzw. ihren Molekülen
eine erhöhte Polarisierbarkeit und damit einen erhöhten
Brechungsindex.
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Die
betreffenden strahlenhärtenden Verbindungen enthalten mindestens
ein polarisierbares Element in ihren Molekülen, d. h. in
einem Monomer. Sie können auch mehrere polarisierbare Elemente
pro Monomer enthalten, wobei die polarisierbaren Elemente gleich
oder verschieden sein können. Im Allgemeinen gilt, dass der
Brechungsindex umso höher wird, je mehr polarisierbare
Elemente ein Monomer enthält und je stärker polarisierbare
Elemente ein Monomer enthält.
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Die
strahlenhärtenden Verbindungen, die miteinander eine Polyreaktion
eingehen, bilden ein strahlenhärtendes Verbindungssystem.
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Ein
strahlenhärtendes Verbindungssystem weist entweder Moleküle
desselben chemischen Verbindungstyps auf, z. B. olefinisch ungesättigte
Verbindungen, die mittels ihrer ungesättigten Bindungen
polymerisieren (Selbstvernetzer), oder es weist Moleküle
unterschiedlicher chemischer Verbindungstypen auf, d. h. eine erste
Verbindung, die mit einer zweiten Verbindung (einem bi- oder polyfunktionellen
Vernetzungsmittel) vernetzend umgesetzt werden kann.
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Die
Moleküle eines strahlenhärtenden Verbindungssystems
können außerdem dieselbe chemische Identität
oder unterschiedliche chemische Identitäten besitzen. Beispielsweise
können sie identische Acrylatmoleküle oder unterschiedlich
substituierte Acrylatmoleküle sein. Im ersten Fall entstehen
Homopolymere, im zweiten Fall Copolymere. Auch bei Gemischen aus
zwei oder mehr strahlenhärtenden Verbindungssystemen entstehen
Copolymere. Je höher die Funktionalität der Monomere
ist, desto stärker ist die Vernetzung des resultierenden
Polymermaterials. In jedem strahlenhärtenden Verbindungssystem
können Moleküle unterschiedlicher Funktionalität
verwendet werden, wobei jedoch bei selbstvernetzenden Verbindungssystemen
die durchschnittliche Funktionalität größer
als 1 sein muss, und bei mittels härter vernetzenden Verbindungssystemen
die durchschnittliche Funktionalität größer
als 2 sein muss.
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Der
hochbrechende Prägelack kann ein oder mehrere strahlenhärtendes)
Verbindungssystem(e) enthalten.
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Der
Typ der Polyreaktion, die ein strahlenhärtendes Verbindungssystem
eingeht, um das Polymermaterial mit hohem Brechungsindex zu bilden,
ist grundsätzlich belanglos. Sowohl Verbindungssysteme,
die unter Polymerisa tion, als auch Verbindungssysteme, die unter
Polyaddition, als auch Verbindungssysteme, die unter Polykondensation
reagieren, sind brauchbar.
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Die
Verbindungen eines strahlenhärtenden Verbindungssystems
können als Monomere oder als Präpolymere oder
als Gemische davon eingesetzt werden.
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Die
hochbrechenden Verbindungen, d. h. die Verbindungen mit hohem Brechungsindex,
können auch gemeinsam mit strahlenhärtenden Verbindungen
mit einem niedrigeren Brechungsindex verwendet werden, sofern das
bei der Polyreaktion gebildete Polymermaterial ein hochbrechendes
Polymermaterial ist.
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Das
strahlenhärtende Verbindungssystem bzw. die strahlenhärtenden
Verbindungssysteme bilden das Bindemittel des hochbrechenden Prägelacks.
Der hochbrechende Prägelack enthält entweder nur
strahlenhärtende organische Verbindungen oder typischerweise
weitere Komponenten. Dabei kann es sich um bei Prägelacken übliche
Zusatzstoffe handeln, wie Additive zur Viskositätskontrolle,
Additive für Verlauf oder Release, Wachse, Entschäumer,
Verdünner, gegebenenfalls Reaktivverdünner. Weitere
Zusatzstoffe sind gegebenenfalls Photoinitiatoren oder färbende
und/oder den Brechungsindex erhöhende Zusatzstoffe. Photoinitiatoren
sind typischerweise bei der UV-Härtung erforderlich, bei
der Elektronenstrahlhärtung jedoch nicht.
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Die
Härtung des Prägelacks kann sowohl kationisch
als auch radikalisch initiiert werden, je nach Wahl der Monomere
bzw. Präpolymere, bei UV-Härtung auch in Abhängigkeit
von dem gewählten Photoinitiator. Der Photoinitiator sollte
bevorzugt sowohl im kurzwelligen UV-Spektrum als auch im langwelligen
UV-Spektrum aktiv sein. Die Aktivität im kurzwelligen Spektralbereich
ist oft wichtig für eine gute Oberflächenhärtung
und die Aktivität im langwelligen Spektralbereich ist wichtig
für eine gute Durchhärtung. Daher empfiehlt es
sich oft, ein Photoinitiatorsystem aus mindestens zwei Photoinitiatoren
mit Aktivität in unterschiedlichen Spektralbereichen zu
verwenden.
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Bevorzugte
strahlenhärtende Verbindungssysteme sind beispielsweise
Acrylate, die über ihre ungesättigten Verbindungen
polymerisieren können, oder Epoxide, die über
ihre Epoxidgruppen polymerisieren können, oder Episulfide,
die über ihre Episulfidgruppen polymerisieren können.
Acrylate, Epoxide und Episulfide, jeweils mit einer Funktionalität
von größer als 1, stellen selbstvernetzende strahlenhärtende
Verbindungssysteme dar.
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Bevorzugte
Acrylate sind beispielsweise Phenylthioethylacrylat (PTEA) mit einem
Brechungsindex von 1,557, erhältlich von BIMAX, (Strukturformel
PTEA)
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Bis(4-methacryloylthiophenyl)sulfid
(MPSMA), erhältlich von Sumitomo Seika Co. (Japan), (Strukturformel
MPSMA)
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Bis(4-vinylthiophenyl)sulfid
(MPV) mit einem Brechungsindex von 1,695, erhältlich von
Sumitomo Seika Co. (Japan). (Strukturformel
MPV)
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Weitere
bevorzugte Acrylate sind Pentabromphenyl-methacrylat oder 2,6-Dichlorstyrol.
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Ein
bevorzugtes Epoxid ist Bis[4-(2,3-epoxypropylthio)phenyl]sulfid
(MPG) mit einem Brechungsindex von 1,669. (Strukturformel
MPG)
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Bevorzugte
strahlenhärtende Verbindungssysteme, die einen Härter
zur Vernetzung enthalten, enthalten als weitere Verbindungen beispielsweise Isocyanate,
olefinisch ungesättigte Verbindungen, Epoxide oder Episulfide.
Bevorzugte olefinisch ungesättigte Verbindungen sind beispielsweise
einfache Alkene, Allylether, Vinylacetat, Alkylvinylether, konjungierte
Diene, Styrol und Acrylate. Isocyanate, olefinisch ungesättigte
Verbindungen, Epoxide und Episulfide werden vorteilhaft mit Thiolen
und/oder Polythiolen als Härter vernetzt. Die Ausgangsverbindungen
weisen eine durchschnittliche Funktionalität von größer
als 2 auf.
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Polythiole
führen sowohl bei Epoxiden und Episulfiden als auch bei
Isocyanaten und bei ungesättigten Monomeren/Oligomeren
zu besonders schnell härtenden Systemen. Die Vernetzungsreaktionen
können sowohl mit UV-Licht als auch mit Elektronenstrahl
initiiert werden. Der Vernetzungsgrad und damit die Härte
des sich ergebenden Polymermaterials ist über die Funktionalität
der Komponenten einstellbar. Das Molekulargewicht wird insbesondere
durch die Polythiole bzw. Thiole eingestellt. Polythiole und Thiole
sind als Kettenlängenregulatoren zur Einstellung des Molekulargewichts
verschiedener Polymere bekannt.
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Die
Polyreaktionen von Thiolen und Polythiolen mit Isocyanaten, olefinisch
ungesättigten Verbindungen, Epoxiden und Episulfiden verlaufen
als Polyadditionen. Die Reaktionen von Thiolen und Polythiolen mit olefinisch
ungesättigten Verbindungen werden als Thiol-En-Reaktionen
bezeichnet. Als Initiatoren sind Standard-Photoinitiatoren brauchbar,
die freie Radikale erzeugen, oder es können Wasserstoff
abspaltende Initiatoren verwendet werden. Es ist sogar möglich,
die Thiol-Gruppen direkt durch Strahlung anzuregen und zu spalten,
wobei Thiyl- und Wasserstoff-Radikale entstehen, die den Radikalketten-Prozess
initiieren.
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Die
Härtung von Isocyanaten mit Thiolen erfolgt bevorzugt durch
radikalische Initiatoren oder durch mittels UV-Bestrahlung aktivierbare
Basen wie α-Aminoacetophenon oder durch UV-Bestrahlung
aktivierbare Amine.
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Bevorzugte
Thiole sind Pentaerythritol-tetrakis-3-mercaptopropionat (PETMP),
2-Ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propandioltrithioglycolat, Trimethylolpropan-trimercaptoacetat
(TMPMA), Glycol-dimercaptoacetat (GDMA) und ethoxyliertes Trimetylolpropan-tri(3-mercaptopropionat)
(ETTMP).
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Der
Brechungsindex des hochbrechenden Polymermaterials kann erfindungsgemäß noch
weiter erhöht werden, indem dem hochbrechenden Prägelack
anorganische Partikel mit hohem Brechungsindex zugesetzt werden.
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Geeignete
anorganische Materialien zur Erhöhung des Brechungsindexes
sind Metalloxide, Metallsuboxide, Metallfluoride, Metalloxyhalogenide,
Metallsulfide, Metallchalcogenide, Metallnitride, Metalloxynitride,
Metallcarbide und Gemische davon, insbesondere Siliciumoxid (SiO2), Zinksulfid (ZnS), Zinkoxid (ZnO), Zirconiumoxid
(ZrO2), Titandioxid (TiO2),
Kohlenstoff, Indiumoxid (In2O3),
Indiumzinnoxid (ITO), Tantalpentoxid (Ta2O5), Chromoxid (Cr2O3), Ceroxid (CeO2),
Yttriumoxid (Y2O3),
Europiumoxid (Eu2O3),
Eisenoxide wie Fe3O4 und
Fe2O3, Hafniumnitrid
(HfN), Hafniumcarbid (HfC), Hafniumoxid (HfO2),
Lanthanoxid (La2O3),
Magnesiumoxid (MgO), Neodymoxid (Nd2O3), Praseodymoxid (Pr6O11), Samariumoxid (Sm2O3), Antimontrioxid (Sb2O3), Siliciummonoxid (SiO), Selentrioxid (Se2O3), Zinnoxid (SnO2), Wolframtrioxid (WO3),
Aluminiumoxid (Al2O3), Zinksulfid
(ZnS) und Gemische davon. Besonders bevorzugt sind TiO2,
ZrO2, Fe2O3, Fe3O4,
Cr2O3, ZnO, Al2O3 und ZnS. Besonders
bevorzugt ist es, Gemische verschiedener, den Brechungsindex erhöhender
Partikel zu verwenden.
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Erfindungsgemäß werden
diese hochbrechenden organischen Materialien in Form sogenannter „Nanopartikel"
verwendet. Nanopartikel sind beispielsweise von Byk (Nanobyk) und
von Clariant erhältlich. Je kleiner die Nanopartikel sind,
desto feinere Strukturen können mit dem Prägelack
gebildet werden, und desto bevorzugter sind die Nanopartikel. Nanopartikel
in der Größenordnung von 5 nm sind am meisten
bevorzugt, aber auch Nanopartikel in den angebotenen Größenordnungen
von 10 nm, 20 nm und sogar 50 nm sind noch sehr gut brauchbar.
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Werden
derartige Nanopartikel konventionellen Kunststoffen mit einem Brechungsindex
von etwa 1,5 zugesetzt, führt dies wegen des hohen Unterschieds
in den Brechungsindizes zwischen den Nanopartikeln und dem Kunststoffmaterial
zu einer starken Lichtstreuung. Bei den erfindungsgemäßen
hochbrechenden Prägelacken ist der Unterschied in den Brechungsindizes
zwischen dem Polymermaterial und den Nanopartikeln jedoch gering,
was zu einer guten optischen Klarheit der Nanopartikel enthaltenden
Polymermaterialien führt.
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Nanopartikel
können auch zur Färbung des erfindungsgemäßen
hochbrechenden Prägelacks verwendet werden. Mit derartigen
Nanopigmenten lassen sich sehr vorteilhaft farbige Mikrostrukturen
mit sehr feiner Auflösung herstellen. Selbstverständlich
können Nanopigmente enthaltende hochbrechende Prägelacke
auch zur Herstellung der fokussierenden Elemente verwendet werden,
um farbige fokussierende Elemente zu erhalten, insbesondere wenn
die Nanopigmente einen hohen Brechungsindex aufweisen. Geeignete
Nanopigmente sind beispielsweise Leitruße, die in einer
Primärteilchengröße von 18 nm bis 23
nm zur Verfügung stehen („Printex” und „Hiblack"
von Degussa).
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Die
Nanopartikel, z. B. Nanopigmente, sollten in dem hochbrechenden
Prägelack möglichst homogen verteilt sein. Eine
besonders homogene Verteilung kann erzielt werden, wenn die Nanopartikel
mit reaktiven Gruppen funktionalisiert werden und über
diese reaktiven Gruppen mit den Polymermaterialien Nanoverbundmaterialien
bilden. Ein derartiges Nanoverbundmaterial wird beschrieben von Changli
Lü, Zhanchen Cui, Zuo Li, Bai Yang und Jiacong Shen, Journal
of Materials Chemistry, 2003, 13(3), 526 bis 530. Dabei
handelt es sich um ein Nano-ZnS/Polyurethan-Verbundmaterial, das
durch Immobilisierung von mit Thiophenol und Mercaptoethanol funktionalisierten
ZnS-Nanopartikeln in einer Polyurethanmatrix hergestellt wurde.
Filme aus diesem Material weisen einen Brechungsindex von bis zu
1,848 auf (bei 632,8 nm).
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Eine
weitere besonders bevorzugte Möglichkeit, erfindungsgemäße
hochbrechende Prägelacke zu färben, besteht darin,
einen geeigneten Farbstoff in den hochbrechenden Prägelack
einzupolymerisieren. Dichroitische Farbstoffe, die bei der Vernetzung
einpolymerisieren können, ohne ihre Farbe negativ zu verändern,
sind von Rolic erhältlich. Derartige Farbstoffe können
auch ausgehend von sogenannten Reaktivfarbstoffen für die
Faserfärbung synthetisiert werden. Diese Reaktivfarbstoffe
enthalten neben der farbgebenden Komponente eine spezielle reaktionsfreudige
Komponente, über die sie durch Reaktion mit funktionellen
Gruppen der Fasern kovalent an die Fasern gebunden werden. Bei der
Färbung der erfindungsgemäßen hochbrechenden
Prägelacke reagieren die reaktiven Gruppen der Reaktivfarbstoffe
nicht mit funktionellen Gruppen der Fasern, sondern beispielsweise
mit OH-Gruppen oder SH-Gruppen der strahlenhärtenden Verbindungen
oder Reaktivverdünner der erfindungsgemäßen
hochbrechenden Prägelacke. Da die Farbstoffe in dem gebildeten hochbrechenden
Polymermaterial einpolymerisiert und damit fixiert sind, zeigen
sie nicht die Nachteile der Migration und Lö sungsmittelunbeständigkeit
der Farbstoffe, wie sie konventionell zum Färben von Prägelacken verwendet
werden. Besonders vorteilhaft sind Reaktivfarbstoffe mit hohem Brechungsindex.
Die Färbung mit Reaktivfarbstoffen kann alternativ oder
zusätzlich zur Färbung mit Nanopigmenten erfolgen.
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Die
strahlenhärtenden Verbindungen und gegebenenfalls Pigmente,
Farbstoffe, sowie die Wellenlänge der Strahlungsquelle,
bei der UV-Härtung auch das Photoinitiatorsystem, müssen
aufeinander abgestimmt sein, um eine gute Härtung zu erreichen.
Die Firme BASF hat bei der RadTech 2005 in Barcelona ein Computerprogramm
vorgestellt, das für einige Kombinationen Vorhersagen über
die Möglichkeit, einen UV-Lack unter bestimmten Bedingungen
zu härten, ermöglicht.
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Nachfolgend
werden einige beispielhafte Rezepturen für hochbrechende
UV-härtende Prägelacke angegeben: Radikalisch
härtend
| Gew.-% |
Pentabromphenyl-methacrylat
(n = 1,71) | 45 |
Phenylthioethyl-acrylat
(n = 1,56) | 45 |
S,S'-Thiodi-4,1-phenylen-bis(thiomethacrylat)
(Sigma-Aldrich) | 5 |
Irgacure
907 (Ciba) | 5 |
| |
Pentabromphenyl-methacrylat
(n = 1,71) | 45 |
Phenylthioethyl-acrylat
(n = 1,56) | 45 |
PETIA:
Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat (Gemisch,
Cytec) | 5 |
Irgacure
907 (Ciba) | 5 |
Pentabromphenyl-methacrylat
(n = 1,71) | 40 |
2,6-Dichlorstyrol
(n = 1,57) (Sigma-Aldrich) | 30 |
Phenylthioethyl-acrylat
(n = 1,56) (BIMAX) | 20 |
S,S'-Thiodi-4,1-phenylen-bis(thiomethacrylat)
(Sigma-Aldrich) | 5 |
Irgacure
1700 (Ciba) | 5 |
| |
Pentabromphenyl-methacrylat
(n = 1,71) | 40 |
2,6-Dichlorstyrol
(n = 1,57) (Sigma-Aldrich) | 30 |
Phenylthioethyl-acrylat
(n = 1,56) (BIMAX) | 20 |
PETIA:
Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat (Gemisch,
Cytec) | 5 |
Irgacure
1700 (Ciba) | 5 |
| |
S,S'-Thiodi-4,1-phenylen-bis(thiomethacrylat)
(Sigma-Aldrich) | 50 |
Phenylthioethyl-acrylat
(BIMAX) | 45 |
Irgacure
1700 (Ciba) | 5 |
| |
S,S'-Thiodi-4,1-phenylen-bis(thiomethacrylat)
(Sigma-Aldrich) | 35 |
Phenylthioethyl-acrylat
(BIMAX) | 40 |
ZnS-Nanopartikel
(ggf. funktionalisiert) | 20 |
Irgacure
1700 (Ciba) | 5 |
Kationisch
härtend
Bis[4-(2,3-epoxypropylthio)phenyl]sulfid
(www.sumitomoseika.co.jp) | 80 |
DVE-3
(Rann oder Cytec) | 16 |
Cyracure
UVI-6992 (Photoinitiator von DOW) | 4 |
-
Die
erfindungsgemäßen hochbrechenden Prägelacke
sind sowohl zur Herstellung der Anordnung der fokussierenden Elemente
als auch zur Herstel lung der Anordnung der Mikrostrukturen eines
Echtheitsmerkmals vorteilhaft verwendbar. Für die fokussierenden
Elemente ist insbesondere der hohe Brechungsindex wesentlich, während
für die Mikrostrukturen vor allem die erzielbare feine
Auflösung durch die Nanopigmente, bevorzugt einpolymerisierte
Nanopigmente, und die einpolymerisierten Farbstoffe wesentlich ist.
-
Erfindungsgemäße
mikrooptische Sicherheitselemente sind mit fokussierenden Elementen
aus dem erfindungsgemäßen Prägelack und/oder
mit Mikrostrukturen aus dem erfindungsgemäßen
Prägelack ausgestattet.
-
Mit
den erfindungsgemäßen Prägelacken lassen
sich Sicherheitselemente mit einer Dicke von 20 µm bis
50 µm herstellen, bei einer Trägerfoliendicke
im Bereich von 5 µm bis 25 µm. In einer bevorzugten
Ausgestaltung liegt die Rasterweite der Anordnung der fokussierenden
Elemente und der Anordnung der Mikrostrukturen zwischen etwa 3 µm
und etwa 50 µm, vorzugsweise zwischen etwa 5 µm
und etwa 35 µm, besonders bevorzugt zwischen etwa 10 µm
und etwa 20 µm. Der Durchmesser der fokussierenden Elemente
liegt typischerweise in der Größenordnung von
etwa 10 µm bis 30 µm und der Durchmesser der einzelnen
Mikrostrukturelemente liegt bevorzugt bei derselben Größe.
-
Zur
Herstellung der Mikrolinsen und der Mikrostrukturen kommen unterschiedliche
Verfahren zur Anwendung. Insbesondere können mithilfe klassischer
Techniken der Halbleitertechnologie (Photolithographie, Elektronenstrahllithographie)
geeignete Strukturen in Resistmaterialien belichtet, eventuell veredelt,
galvanisch abgeformt und zur Fertigung von Prägewerkzeugen
für die Folienprägung verwendet werden. Besonders geeignet
zur Herstellung großer Flächen sind die bekannten
Verfahren zur Prägung in thermoplastische Folien oder in
mit strahlungshärtenden Lacken beschichtete Folien. Alternativ
sind auch Techniken bekannt, Mikrolinsen-Anordnungen durch Ink-Jet-Druckverfahren
oder durch Selbstorganisationsprozessse von Mikropartikeln auf Oberflächen
aufzubringen.
-
Mittels
klassischer Verfahren der Halbleitertechnologie lassen sich insbesondere
Mikrostrukturen mit beliebigen Formen und Konturen herstellen.
-
Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen für
eine erfindungsgemäße Mikrostrukturanordnung stellt
das sogenannte Micro Contact Printing (µCP) dar. Dieses
erlaubt eine Auflösung von weniger als 1 µm und
ist daher für die Herstellung kleiner, hochaufgelöster,
gedruckter mikroskopischer Strukturen geeignet. Bei diesem Verfahren
werden die mikroskopischen Strukturen mittels Techniken der Halbleiterstrukturierung
hergestellt (Photolithographie, Elektronenstrahllithographie, Ätz-
und Lift-Off-Verfahren, Nanoimprint-Lithographie, usw.) und anschließend
mit einem Elastomer (z. B. PDMS) abgeformt. Dadurch entsteht ein flexibler,
detailliert strukturierter Stempel bzw. Druckzylinder, der bei Verwendung
spezieller Druckfarben und Oberflächenbehandlung des Drucksubstrats
für den Transfer dünnster Farbschichten geeignet
ist. Durch Aufbringen einer geeigneten Farbe mithilfe eines auf
diese Weise hergestellten Druckzylinders lassen sich gedruckte mikroskopische
Strukturen mit hoher Auflösung erzeugen.
-
Alternativ
können die Mikrostruktur und/oder die Mikrolinsen durch
ein Mikrotiefdruckverfahren auf den Träger aufgebracht
werden. Bei dem Verfahren wird eine Werkzeugform verwendet, deren
Oberfläche eine Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen
in Gestalt der gewünschten Mikrostruktur oder der gewünschten Mikrolinsen
aufweist, die Vertiefungen der Werkzeugform mit einem härtbaren,
farbigen oder farblosen Prägelack befällt, der
Träger für eine gute Verankerung des farbigen
oder farblosen Lacks vorbehandelt, die Oberfläche der Werkzeugform
mit dem Träger in Kontakt gebracht, der in Kontakt mit
dem Träger stehende Lack in Vertiefungen der Werkzeugform
gehärtet und dabei mit dem Träger verbunden, und
die Oberfläche der Werkzeugform wieder von dem Träger
entfernt, so dass der mit dem Träger verbundene, gehärtete
Prägelack aus den Vertiefungen der Werkzeugform gezogen
wird.
-
Nachfolgend
werden einige beispielhafte erfindungsgemäße Sicherheitselemente
anhand von Figuren erläutert. Die Ausführungsformen
sind als rein veranschaulichend, keinesfalls beschränkend
zu verstehen. Zur besseren Anschaulichkeit wurde in den Figuren
auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.
Insbesondere kann aus den in den Figuren dargestellten Linsenkrümmungen
und Abständen zwischen Linsen und Mikrostrukturen nicht
auf die in der Praxis erfindungsgemäß realisierbaren
tatsächlichen Linsenkrümmungen und Abstände
zwischen Linsen und Mikrostrukturen geschlossen werden.
-
In
den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Banknote mit einem eingebetteten
Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Transferelement,
-
2 schematisch
den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitsfadens
im Querschnitt,
-
3 ein erfindungsgemäßes
Sicherheitselement mit einem einfarbigen Motivbild, wobei (a) eine stark
schematisierte perspektivische Ansicht von schräg oben
und (b) einem Querschnitt durch das Sicherheitselement zeigt,
-
4 ein erfindungsgemäßes
Sicherheitselement mit einem mehrfarbigen Motivbild, wobei (a) eine schematische
Aufsicht und (b) einen Querschnitt durch das Sicherheitselement
zeigt,
-
5 eine Darstellung wie 4 für
ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement mit einem
Motivbild mit Mischfarben,
-
6 in (a) und (b) Schritte zur Herstellung
mikroskopischer Strukturen für die Mikrostruktur-Anordnung
eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements,
-
7 einen
Querschnitt durch eine Mikrostruktur-Anordnung eines erfindungsgemäßen
Sicherheitselements, und
-
8 ein
erfindungsgemäßes Sicherheitselement mit nach
dem Ausführungsbeispiel der 6 herstellbaren
mikroskopischen Strukturen im Querschnitt.
-
Die
Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote näher erläutert. 1 zeigt
dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit
zwei Sicherheitselementen 12 und 16. Das erste
Sicherheitselement stellt einen Sicherheitsfaden 12 dar,
der in bestimmten Fensterbereichen 14 an der Oberfläche
der Banknote 10 hervortritt, während er in den
dazwischen liegenden Bereichen im Inneren der Banknote 10 eingebettet
ist. Das zweite Sicherheitselement ist durch ein aufgeklebtes Transferelement 16 beliebiger
Form gebildet.
-
2 zeigt
schematisch den Schichtaufbau des Sicherheitsfadens 12 im
Querschnitt. Der Sicherheitsfaden 12 enthält einen
Träger 20 in Form einer transparenten Kunststofffolie,
beispielsweise einer etwa 20 µm dicken PET-Folie. Die Oberseite
der Trägerfolie 20 ist mit einer rasterförmigen
Anordnung von Mikrolinsen 22 versehen, die auf der Oberfläche
der Trägerfolie ein Gitter mit einer vorgewählten
Symmetrie bilden.
-
Auf
der Unterseite der Trägerfolie 20 ist eine Anordnung
von Mikrostrukturen, eine Motivschicht 24, angeordnet,
die eine ebenfalls rasterförmige Anordnung von identischen
Mikromotivelementen 28 enthält. Auch die Anordnung
der Mikromotivelemente 28 bildet ein zweidimensionales
Gitter mit einer vorgewählten Symmetrie.
-
Wie
in 2 durch den Versatz der Mikromotivelemente 28 gegenüber
den Mikrolinsen 22 angedeutet, unterscheidet sich das Gitter
der Mikromotivelemente 28 in seiner Symmetrie und/oder
in der Größe seiner Gitterparameter geringfügig
von dem Gitter der Mikrolinsen 22. Dadurch wird ein Moiré-Vergrößerungseffekt erzeugt.
Werden die Mikromotivelemente 28 genau in der Rasterweite
der Mikrolinsen 22 gedruckt, lassen sich Wechselbildeffekte
erzielen. Beispielsweise kann dadurch ein sogenanntes „Flash"-Bild
erzeugt werden, bei dem die Mikrostrukturen für einen Beobachter
nur aus einer bestimmten Betrachtungsrichtung sichtbar sind, während
sie aus allen anderen Richtungen nicht erkennbar sind. Die Gitterperiode
und der Durchmesser der Mikromotivelemente 28 liegen in
derselben Größenordnung wie die Gitterperiode
und der Durchmesser der Mikrolinsen 22 und sind mit bloßem
Auge nicht zu erkennen.
-
2 zeigt
ein Sicherheitselement, bei dem die Mikromotivelemente 28 durch
Mikrotiefdruck aufgebracht wurden. Auf der den Mikrolinsen 22 ge genüberliegenden
Seite des Trägers ist daher eine Stützschicht 30 vorgesehen,
die aus transparentem, UV-härtendem Lack besteht. Die Stützschicht 30 kann
alternativ auch aus einem mit Nanopigmenten oder Reaktivfarbstoffen
gefärbten UV-härtenden oder elektronenstrahlenhärtenden
Prägelack gemäß der Erfindung hergestellt
sein. Dasselbe gilt für die Mikromotivelemente 28.
Zumindest die Anordnung der Mikrolinsen 22 jedoch ist aus
dem erfindungsgemäßen hochbrechenden Prägelack hergestellt,
weshalb die Mikrolinsen 22 eine geringe Krümmung
aufweisen können und der Sicherheitsfaden 12 eine
geringe Dicke von etwa 20 µm hat. Der Sicherheitsfaden 12 kann
daher völlig problemlos in eine Banknote eingebracht werden.
Darum ist er beispielsweise mit einer Heißsiegelausstattung 32 versehen.
-
3 zeigt ein erfindungsgemäßes
Sicherheitselement mit einem einfarbigen Motivbild, wobei das Sicherheitselement
als Abdeckfolie 60 für eine Banknote mit Loch
ausgebildet ist. Dabei zeigt 3(a) eine
stark schematisierte perspektivische Ansicht von schräg
oben, 3(b) einen Querschnitt durch
das Sicherheitselement.
-
Das
Sicherheitselement 60 weist einen transparenten Träger 62,
eine Anordnung von Mikrolinsen 64, eine Stützschicht 66 und
farbige Mikrostrukturelemente (Mikromotivelemente) 68 auf.
In 3(a) sind die Mikromotivelemente 68 zur
Vereinfachung der Darstellung nur als einfache Buchstaben „A"
dargestellt. Alternativ können die Mikromotivelemente auch
in Form komplizierter Logos oder Bilder vorliegen, die eine sehr
hohe Auflösung erfordern. In diesem Fall sind nicht nur
die Linsen 64, sondern bevorzugt auch die Mikromotivelemente 68 aus
erfindungsgemäßem Prägelack hergestellt,
wobei der Prägelack für die Mikromotivelemente 68 erfindungsgemäß mit
Nanopigmenten oder Reaktivfarbstoffen gefärbt ist.
-
In
der gezeigten Ausführungsform sind die Mikromotivelemente 68 in
eine Überlackierung 65 eingebettet und so vor
Fälschungsangriffen geschützt.
-
Falls
gewünscht, können zusätzliche Funktionsschichten
aufgebracht werden, beispielsweise eine in
3(b) gestrichelt
dargestellte metallische oder farbkippende Beschichtung
63,
die Negativbildelemente in Form nicht beschichteter Teilbereiche
61 enthält.
Derartige Beschichtungen mit Aussparungen können gut mit einem
Waschverfahren erzeugt werden, wie es beispielsweise aus der Druckschrift
WO 99/13157 A1 oder
der unveröffentlichten
deutschen
Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 10 2007 001 791.1 bekannt
ist. Was das Verfahren zur Herstellung der Teilbereiche
61 betrifft,
wird der Offenbarungsgehalt der
WO 99/13157 A1 und der
DE 10 2007 001 791.1 zum Offenbarungsgehalt
der vorliegenden Anmeldung gemacht.
-
Das
in 4 gezeigte Sicherheitselement 80 nach
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist
ein mehrfarbiges Motivbild auf. Die in 4(a) in
Aufsicht dargestellte Anordnung der Mikrostrukturelemente 82 enthält
verschiedenfarbige Mikrostrukturelemente 82-1 und 82-2,
die in der Figur aus Gründen der Einfachheit der Darstellung
wieder lediglich durch den Buchstaben „A" dargestellt sind.
Die Mikrostrukturelemente können jedoch auch komplexe Darstellungen
sein, die eine feine Auflösung erfordern, die durch den erfindungsgemäß gefärbten
Prägelack mit Nanopigmenten oder Reaktivfarbstoffen gewährleistet
wird. 4(b) stellt einen Querschnitt
durch das Sicherheitselement dar.
-
5 zeigt eine weitere Gestaltung eines
erfindungsgemäßen Sicherheitselements 90,
das eine Mikrostruktur mit Mischfarben aufweist. In dem gezeigten
Ausführungsbeispiel sind benachbarte Mikrostrukturelemente 92-R, 92-G, 92-B jeweils
mit rotem, grünem bzw. blauem erfindungsgemäßem
Prägelack mit bestimmten Strukturtiefen und Strichbreiten
aufgebracht. Aufgrund der kleinen Abmessungen der Mikrostrukturelemente 92 von
beispielsweise etwa 35 µm oder weniger können
die einzelnen Farben bei der Betrachtung nicht aufgelöst
werden und der Betrachter nimmt eine Mischfarbe wahr. Werden in
unterschiedlichen Bereichen des Sicherheitselements unterschiedliche
Mischfarben hergestellt, so können Moiré-Vergrößerungsanordnungen
mit Farbverläufen, Farbkippeffekten oder Farbkontrastvariationen
hergestellt werden.
-
Farbkippeffekte
können alternativ auch erzeugt werden, wenn die Mikrostrukturen 92 mit
einem aufgedampften Dünnschichtaufbau versehen werden.
Anstelle eines Dünnschichtaufbaus können auch
bereichsweise farbkippende Effektfarben vorgesehen werden.
-
Durch
eine geeignete Anordnung der Mikrostrukturelemente 92-R, 92-G, 92-B kann
auch ein kontinuierlicher Farbverlauf von Rot nach Grün
erzielt werden.
-
6(a) und 6(b) zeigt
ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement in der
Herstellungsphase, wobei die Mikrostrukturierung des hochbrechenden
Prägelacks nicht wie bei den vorherigen Ausführungsformen durch
Mikrotiefdruck erzeugt wird, sondern durch herkömmliche
Druck- und Prägetechniken. Daher fehlt eine Stützschicht
zwischen dem transparenten Trägersubstrat 74 und
der Schicht aus hochbrechendem Prägelack 72. Der
hochbrechende Prägelack ist erfindungsgemäß mit
Nanopigmenten oder Reaktivfarbstoffen gefärbt. Die Herstellung
erfolgt dadurch, dass zuerst der eingefärbte Prägelack 72 durch
herkömmliche Drucktechniken auf ein transparentes Trägersubstrat 74 aufgetragen
wird. Die Mikrostrukturierung des Präge lacks erfolgt dann mittels
bekannter Prägetechniken. Dabei wird die Prägelackschicht 72 zu
dünnen, d. h. nahezu farblosen Bereichen 75 und
dickeren, Mikrostrukturen bildenden Bereichen 76 strukturiert,
wodurch ein farbiges Mikrobild bzw. eine Mikrostrukturanordnung
mit hoher Auflösung entsteht (6(b)).
-
Die
in 6 gezeigte Anordnung aus Trägerfolie 74 und
Mikrostrukturen 76 wird dann mit einer Anordnung fokussierender
Elemente, die erfindungsgemäß ebenfalls aus dem
hochbrechenden Prägelack hergestellt werden, zu einem mikrooptischen
Sicherheitselement kombiniert.
-
7 zeigt
eine Mikrostrukturanordnung ähnlich derjenigen von 6, wobei jedoch die Prägelackschicht 272 so
ausgebildet ist, dass die Mikrostrukturen 276 der Mikrostruktur-Anordnung
mit unterschiedlichen Profilhöhen bzw. -tiefen ausgebildet
sind, die entsprechend der jeweiligen Dicke der erfindungsgemäßen Prägelackschicht
eine unterschiedliche Farbsättigung und damit einen unterschiedlichen
Kontrast erzielen. Auf diese Weise lassen sich Mikrostrukturen auch
beispielsweise als Halbtonbilder realisieren.
-
Eine
weitere Möglichkeit zur Herstellung geprägter
Mikrostrukturen ist in 8 näher erläutert.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Prägung
in einem lasierend eingefärbten Prägelack 42,
z. B. lasierend eingefärbtem UV-Lack, vorgenommen, der
auf ein transparentes Trägersubstrat 45, z. B.
eine PET-Folie, aufgetragen ist. Die geprägten Mikrostrukturen 46 können
anschließend z. B. in Form von Zeichen oder Mustern vorliegen.
Auf der anderen Seite des Trägersubstrats 45 ist
einem erfindungsgemäßen strahlenhärtenden
Prägelack, z. B. einem UV-Lack, eine Linsenanordnung 48 eingeprägt,
die eine Vielzahl von Mikrolinsen 49 aufweist.
-
Unter
der Prägelackschicht 42 ist eine reflektierende
Metallschicht oder eine opake, z. B. weiße Farbschicht 44 aufgebracht.
Bei Verwendung unterschiedlich eingefärbter Prägelacke
und Abdeckfarben lassen sich auf diese Weise insbesondere subtraktive
und additive Farbeffekte erzeugen.
-
Zum Übertragen
des Sicherheitselements 40 auf ein Sicherheitspapier bzw.
zur Verbesserung der Haftung eines als Sicherheitsfaden ausgestalteten
Sicherheitselements kann ferner ein aktivierbarer Kleber 43 auf die
Metall- oder Farbschicht 44 aufgebracht sein.
-
Erfindungsgemäß werden
die Sicherheitselemente mit mikrooptischen Echtheitsmerkmalen zur
Echtheitssicherung beliebiger Produkte verwendet. Bei Produktverpackungen
beispielsweise können die mikrooptischen Echtheitsmerkmale
in einem Aufreißfaden enthalten sein.
-
Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wertgegenstand,
wie ein Markenartikel, ein Wertdokument, eine Banknote oder dergleichen,
der mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement versehen
ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0330733
A1 [0003]
- - EP 0064067 A1 [0003]
- - EP 0238043 A2 [0004, 0014]
- - DE 3609090 A1 [0004]
- - WO 2006/087138 A1 [0005, 0005, 0007, 0012, 0014, 0023, 0023, 0024, 0026]
- - DE 102005028162 A1 [0005]
- - DE 102006029852 [0024]
- - DE 102005062132 [0025]
- - US 6709107 [0030, 0052]
- - WO 99/13157 A1 [0092, 0092]
- - DE 102007001791 [0092, 0092]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - „The
moiré magnifier", M. C. Hutley, R. Hunt, R. F. Stevens
and P. Savander, Pure Appl. Opt. 3 (1994), S. 133 bis 142 [0006]
- - http://www.brunobock.org [0031]
- - Changli Lü, Zhanchen Cui, Zuo Li, Bai Yang und Jiacong
Shen, Journal of Materials Chemistry, 2003, 13(3), 526 bis 530 [0063]