EP2242657B1 - Sicherheitselement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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EP2242657B1
EP2242657B1 EP09711080A EP09711080A EP2242657B1 EP 2242657 B1 EP2242657 B1 EP 2242657B1 EP 09711080 A EP09711080 A EP 09711080A EP 09711080 A EP09711080 A EP 09711080A EP 2242657 B1 EP2242657 B1 EP 2242657B1
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EP
European Patent Office
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pattern
regions
laser
embossing
security element
Prior art date
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EP09711080A
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Winfried HOFFMÜLLER
Marius Dichtl
André Gregarek
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Giesecke and Devrient GmbH
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Giesecke and Devrient GmbH
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    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness

Definitions

  • the invention relates to a security element with a metallized microrelief structure and a negative pattern and to a method for its production.
  • Data carriers such as valuables or identity documents, but also other valuables, such as branded goods, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • the security elements can be embodied, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a covering film for a banknote with a hole, an applied security strip or a self-supporting transfer element which is applied to a value document after its manufacture.
  • the security elements are often provided with negative patterns, such as a so-called negative writing. These negative patterns are formed in particular by metal-free regions in an otherwise continuous metallization of the security element.
  • WO 99/13157 describes a washing method in which a translucent carrier sheet is printed with a desired pattern using a high pigment ink. Due to the high pigment content, the ink forms a porous, sublime color after drying. On the printed carrier film, a thin cover layer is then formed, which only partly covers the color body in the area of the paint application because of its large surface and the porous structure. The application of paint and the overlying covering layer can then be removed by washing with a suitable solvent, so that recesses are produced in the covering layer in the originally printed regions of the carrier film.
  • a logo for example, a legible negative writing in the cover layer.
  • EP0 330 738 discloses a method of manufacturing a security element having a metallized (micro) relief structure.
  • Metallized holograms, holographic grating images and other hologram-like diffraction patterns can also be provided with a negative pattern by means of such a washing process or by printing a resist mask on the hologram metallization and a subsequent etching step.
  • a washing process or by printing a resist mask on the hologram metallization and a subsequent etching step.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art and, in particular, to specify a method for producing a security element having a metallized microrelief structure and a negative pattern matched thereto and a correspondingly produced security element.
  • the microrelief structure of the security element can in particular represent a diffractive structure, such as a hologram, a holographic grating image or a hologram-like diffraction structure, or else an achromatic structure, such as a matt structure with a non-colored, typically silvery-matt appearance, a blaze grating with a sawtooth groove profile or a Fresnel lens arrangement.
  • the dimensions of the structural elements of the diffractive microrelief structures are usually in the order of magnitude of the light wavelength, that is to say generally between 300 nm and 1 ⁇ m.
  • Some microrelief structures also have smaller features, such as sub-wavelength gratings or moth-eye structures, whose features may also be less than 100 nm.
  • the microrelief structure is introduced in step P) into first, recessed areas with a low level height, and the negative pattern is formed by second, raised areas with a large level height.
  • a laser-beam-absorbing cover layer is applied to the metallized embossed structure, which fills the depressions of the embossed structure.
  • the laser-absorbing cover layer is expediently removed from the raised regions of the metallized embossed structure, in particular scraped off or wiped off.
  • a technically unavoidable, thin Tonungsfilm the laser beam absorbing cover layer remain on the raised areas of the metallized embossed structure.
  • such a tinting film can surprisingly even support and promote the desired demetallization of the raised areas.
  • toning film remaining on the raised areas it should be noted that, with a suitable choice of the substrate to be coated (embossing lacquer), this may possibly remain on the raised areas even without prior doctoring. In practice, it has been found that the cover layer material in suitable, embossed coating substrates predominantly collects in the wells and a thin Tonungsfilm remains on the raised areas.
  • the laser-absorbing cover layer advantageously contains laser-beam-absorbing pigments or dyes.
  • laser-beam-absorbing pigments or dyes for laser radiation in the near infrared, for example, carbon black pigments, antimony / tin-based infrared absorbers, or even magnetic pigments, such as those based on iron oxides, are suitable.
  • the latter in addition to the absorption effect important for the production, are additionally suitable as feature substances for automated authenticity testing of the finished security element ,
  • the concentration of the pigments is between about 1% and about 65%, typically in the range of about 15%, depending on the nature of the pigment.
  • the laser beam-absorbing cover layer can also consist of a material which is decomposed by the action of the laser radiation and thereby consumes the incident laser energy.
  • cover layers based on polymethyl methacrylates in question which can be thermally depolymerized.
  • a concrete facing material may consist of a mixture of 25% Degalan M345 (Degussa), 74% ethyl acetate, and 1% of an infrared absorber such as carbon black.
  • the laser-absorbing cover layer advantageously contains a binder of high temperature resistance.
  • a high-temperature-resistant UV lacquer provided with an absorber can be applied as a laser-beam-absorbing cover layer.
  • High-temperature UV coatings often contain novolac-modified epoxy acrylates, such as the Ebecryl 639 and Ebecryl 629 coating raw materials offered by Cytec, or the Craynor coating material offered by CrayValley CN112C60 , It is, however, in particular from the electronics sector, also high-temperature resistant coatings known that do not need this component.
  • a high-temperature, radiation-curing lacquer UV or electron beam curing
  • other substances such as photoinitiators or reaction diluents for adjusting the viscosity
  • the high-temperature-resistant lacquer for adjusting its absorption characteristics as an absorber may contain suitable dyes and / or pigments.
  • the laser-absorbing cover layer has a high thermal conductivity and / or a high heat capacity, since the resulting heat can then be dissipated quickly from the applied points, or at moderate temperature increase, a large amount of heat can be absorbed.
  • the laser-absorbing cover layer may be removed after the demetallization step, for example washed out, or it may remain in the security element and advantageously be integrated into the design of the security element.
  • the cover layer can in particular also contain a feature substance for the visual and / or mechanical authenticity check of the security element.
  • step L) in this variant of the invention expediently takes place from the metallized front side of the embossed structure.
  • the loading of the metallized embossed structure with laser radiation in step L) is expediently carried out in this variant of the invention from the rear side of the embossed structure facing away from the metallization.
  • the embossed structure can be formed with a laser-beam-embossing embossing lacquer.
  • laser-absorbing additives are added to the embossing lacquer prior to application to the carrier.
  • Such additives advantageously have a feature substance for the visual and / or mechanical authenticity check of the security element.
  • the embossing structure for demetallization can be exposed to an infrared laser in the wavelength range from 0.8 ⁇ m to 3 ⁇ m, in particular with an Nd: YAG laser.
  • the energy density required for demetallization depends on the metal used, the applied layer thickness and the absorption of the cover layer or the embossing lacquer.
  • the laser intensity is preferably as uniform as possible over the irradiated area, which can be achieved, for example, by beam shaping of the laser beam profile, in particular by a so-called top hat profile with a substantially rectangular laser beam profile.
  • the coated carrier contains areas in which control marks for the system control are present.
  • These tax stamps can also be arranged outside the actual embossed motifs. They can advantageously be demetallized separately with a washing process in which before the metallization step M) a soluble washing color in the form of the desired recesses in the said areas is printed, and the washing color after the metallization step M) is washed off in the region of the recesses together with the metallization present there by a solvent. Further details of such a washing process can the document WO 99/13157 are removed, the disclosure of which is included in the present application in this respect. A separate demetallization with such a washing process also lends itself to cleanly and reliably demetallize the area of the weld of the tools used to emboss the embossed structure.
  • the invention also includes a security element for security papers, documents of value and the like having a metallized microrelief structure and a matched negative pattern producible in the manner described and having an embossment structure with embossments and depressions comprising first and second regions having different first and second level heights form, wherein the metallized microrelief structure is present in the first regions of the embossed structure and the negative pattern is present in the second regions of the embossed structure.
  • the security element may in particular be a security thread, a security band, a security strip, a patch or a label for application to a security paper, value document or the like.
  • the invention further comprises a data carrier, in particular a brand article, a value document or the like, with a security element of the type described.
  • Fig.1 1 shows a schematic representation of a bank note 10 provided with a hologram security thread 12 according to the invention.
  • the hologram security thread 12 has a metallized hologram region 14 which is provided with a negative writing 16 which forms the numerical sequence "20" in the exemplary embodiment.
  • the negative information 16 is exactly matched with the embossed relief structures of the hologram 14 and with the hologram metallization.
  • the invention is not limited to hologram security threads and banknotes, but can be used in all types of security elements, such as labels for goods and packaging or in the security of documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the like , In the case of banknotes and similar documents, for example, transfer elements may be considered in addition to security threads.
  • the embossing lacquer layer 22 contains an embossed structure with elevations 24 and depressions 26, the depressions 26 additionally having a microrelief structure 28 in the form of the hologram 14 to be represented and a hologram metallization 30, for example made of aluminum.
  • the elevations 24 are neither provided with a microrelief embossing nor with a metallization and therefore form a negative pattern 16 within the hologram region 14, which is precisely matched both to the microrelief embossing 28 and to the hologram metallization 30.
  • the elevations and depressions of the embossed structure for the sake of clarity are always shown as rectangular structures with only two levels heights. It is understood, however, that the elevations and depressions in the general case can also be provided with oblique flanks, with rounded transitions and / or with additional structures. Also, only the embossed structure and the layers necessary for the explanation are always shown and other elements of the structure, such as carrier foils, adhesive and protective layers, either shown only schematically or omitted altogether.
  • the recessed, second regions 26 of the embossed structure are additionally provided with a microrelief structure 28 in the form of the hologram 14 to be displayed, while the raised first regions 24 are in the form of the desired negative pattern 16.
  • the embossed structure 24, 26, 28 is coated over its entire surface with a metallization 30, as in Fig. 3 (b) shown.
  • a metallization 30 for example, aluminum, chromium, copper or silver can be used.
  • a multilayer structure which contains a metal layer, such as a color-shifting thin-film element.
  • a metal layer such as a color-shifting thin-film element.
  • Such a thin-film element typically has a metallic reflection layer, for example of aluminum, a dielectric spacer layer, for example of SiO 2 , and a thin absorber layer, for example of chromium.
  • thin-film elements can be used which easily demetallize due to an absorption maximum lying in the region of the laser wavelength of the demetallization laser used can be. Such thin-film elements are described in more detail in FIG WO 97/31774 described, the disclosure of which is included in the present application.
  • the metallized embossed structure is coated over its entire surface with a laser-beam-absorbing lacquer which fills the depressions 26 of the embossed structure.
  • the applied paint is doctored from the surface of the embossed structure, rolled or wiped, with a technically unavoidable, thin Tonungsfilm 34 usually remains on the elevations 24 of the embossed structure.
  • a metallized embossed structure with a lacquer coating 32 which completely fills the indentations 26 of the embossed structure and which is present on the elevations 24 in a thin toning film 34, as in FIG Fig. 3 (c) shown.
  • the metallized and lacquer-coated embossing structure is exposed to laser radiation 36 over its entire surface.
  • the laser-beam-absorbing lacquer and the laser parameters are coordinated with one another in such a way that a sufficient interaction between the laser radiation and the lacquer for the demetallization results.
  • This interaction consists in particular in the absorption of the laser radiation by pigments or dyes present in the lacquer.
  • the lacquer is not the direct interaction of the lacquer with the laser radiation that is the focus, but its properties with respect to the effects of the laser radiation after its absorption, for example the ability of the lacquer to absorb a large amount of heat and / or the ability to rapidly heat the resulting heat derive from the irradiated areas.
  • an infrared laser for example a Nd: YAG laser with a wavelength of 1064 nm
  • the laser intensity is ideally uniform over the irradiated area, for example in the form of a substantially cylindrical so-called top-hat profile.
  • the energy density which can be achieved depends on the material and the thickness of the metallization 30 and the absorption of the lacquer layer 32 and can be, for example, 1.5 kJ / m 2 for the demetallization of a 40 nm thick aluminum layer 30.
  • YAG laser Tuned to the irradiation with such a Nd: YAG laser is in the embodiment of the Fig. 3 used as a laser beam absorbing paint 32, a UV paint high temperature resistance, in which an infrared absorber is dispersed with an absorption maximum in the near infrared.
  • the laser radiation 36 on the lacquer-coated metallization 30 the raised areas 24 are demetallized while the metallization in the recessed areas 26 is retained.
  • the laser radiation is absorbed there by the metallization without attenuation and leads at suitably chosen Lasern parameters for evaporation, oxidation or other removal of the metallization 30 of the elevations 24.
  • a thin Tonungsfilm 34 can even lead to an increased energy input by the higher absorption of the infrared absorber of the paint 32 compared to the bare metal 30 and thereby promote the demetallization of the elevations 24.
  • novolac-modified epoxy resin acrylates can contain high-temperature-resistant UV lacquers, even though this constituent does not necessarily have to be present in modern lacquer developments.
  • the lacquer 32 preferably also has a high thermal conductivity and / or a high heat capacity in order to be able to dissipate and absorb the heat arising at the metallization of the microrelief structure 28.
  • the effect of heat dissipation and heat absorption is low, as currently understood, and is also enhanced by the additional energy input through it Absorption exceeded, so that there is a total of an increased amount of energy for demetallization ready.
  • the above-described advantageous effect of the thin toning film can in principle also be achieved by applying a thin metal layer, in particular a thin chromium layer.
  • a thin metal layer in particular a thin chromium layer.
  • the person skilled in suitable methods for applying a thin metal layer described above are known, so will not be discussed further here.
  • the above-described embodiment achieves a similar effect as a thin toning film remaining there by using thin metal layers in the areas to be demetallised. At present, however, the embodiments with demetalization-facilitating thin metal layers, particularly chromium layers, are not preferred.
  • infrared absorber various pigments or dyes known per se to those skilled in the art can be used.
  • the proportion of pigments in the absorbent paint is generally between 1% and 65%, typically about 10% to 20%.
  • the absorbent lacquer layer can be removed after demetallization, such as in the embodiment of Fig. 3 shown. However, it is also possible to leave the lacquer layer in the layer structure after demetallization and, if appropriate, to integrate it into the appearance of the security element. This is useful, for example, when the security element is designed to be viewed from the rear side, that is to say the side of the carrier film. In particular, the binder of the paint layer in view of its solubility also selected according to whether a subsequent removal of the lacquer layer is provided or not.
  • the laser-beam-absorbing lacquer layer 32 may also be selected such that it is decomposed by the absorbed laser radiation and thereby largely consumes the irradiated laser energy in regions of large layer thickness, so that there the demetallization threshold for the covered metal layer 30 is no longer exceeded.
  • the varnish 32 in this variant can be made up of polymethyl methacrylates, which can be thermally depolymerized. When the laser is applied, the depolymerization and the evaporation of the lacquer layer endothermic and consume the irradiated laser energy. In the regions of large layer thickness, such as the depressions 26, such a lacquer layer therefore protects the underlying metallization 30, while in the raised regions 24, which have no or only a thin lacquer layer 34, a demetallization takes place.
  • the laser wavelength of the demetallization laser and the embossing lacquer used to produce the embossed structure are matched to one another in such a way that an interaction between embossing lacquer and laser radiation arises in the above-mentioned sense.
  • a laser wavelength can be selected for the demetallization, in which the embossing lacquer used absorbs, or the embossing lacquer can be intentionally mixed with an absorber for a desired laser wavelength.
  • an embossing lacquer of high temperature resistance can be selected, which absorbs the heat generated in the embossing lacquer or on the metallization well and can dissipate quickly.
  • the embossing lacquer 42 as in Fig. 4 (a) shown, applied to a carrier film 20 and embossed in the form of an embossed structure with elevations 44 and depressions 46, so that first regions 44 with a high level height h 1 and second regions 46 with a low level height h 2 arise.
  • the raised, first regions 44 of the embossed structure are provided with a microrelief structure 48 in the form of the hologram 14 to be displayed, while the recessed, second regions 46 are in the form of the desired negative pattern 16.
  • the embossed structure 44, 46, 48 is then coated over its entire surface with a metallization 50 and the metallized embossing structure is exposed to laser radiation 52 over its entire surface from the rear side.
  • the carrier foil 20 must be transparent to the laser wavelength for this purpose, or that the layer sequence is transferred to another material before the demetallization and the carrier foil 20 is pulled off.
  • the embossing lacquer 42 in this process variant itself acts as an exposure mask: In the region of the elevations 44, the embossing lacquer lies in a large layer thickness between the incident laser radiation 52 and metallization 50, so that the laser radiation there, analogous to the above-described case of a lacquer layer present in the depressions 26 , in the embossing lacquer layer 42 to a large extent or even completely absorbed and the resulting heat in the volume of the survey 44 is distributed. A demetallization the metal layer 50 present on the elevations 44 is thereby effectively suppressed.
  • the incident laser energy reaches substantially unattenuated or even through the absorption of the embossing lacquer intensifies the metal layer 50 present there and leads to its demetallization. It is important to ensure that the embossment 46 reaches so low, so the level height h 2 is chosen small enough that the absorbed laser energy exceeds the Demetallmaschinesschwelle in the recesses 46.
  • a metallized hologram 44, 50 with a perfectly matched negative information 46 is therefore also produced in this variant, the role of the raised or recessed areas compared with the embodiment of FIG Figures 2 and 3 just vice versa.
  • the design of the Figures 2 and 3 used laser-absorbing paint can also be equipped with additional features and contain, for example, magnetic, electrically conductive, thermochromic, phosphorescent, fluorescent or other luminescent feature substances.
  • the additional feature may also lie only in a desired color of the paint.
  • Feature substances can have a function both during demetallization, for example as an absorber, and later as an authenticity feature in the finished security element.
  • the mask can be washed out in some embodiments with suitable solvents or aqueous, which opens up further possible combinations.
  • demetallized areas can be generated in a first step, the shape and position of which are predetermined in the manner explained above by the elevations or depressions of the embossed structure.
  • demetallized other areas for example be demetallized from the opposite side by laser irradiation, or the soluble paint can be removed, a resist mask printed and then demetallized again.
  • a combination of the method described above with further demetallization methods may in particular bring advantages outside the actual motifs, for example to reliably demetallize the regions at the weld of embossing tools or regions of control marks which may also lie outside the embossing region of the motifs.
  • the method according to the invention can be combined with all methods known for demetallization, in particular with demetallization by etching.
  • etching demetallization a resist in the form of a desired motif is generally produced on the metallization and those areas of the metallization which are not covered by the resist are removed by a suitable etchant. Further details of demetallization by means of etching are known to the person skilled in the art.
  • edge control marks can be coated after the embossing even before the paint coating of the main surface of the embossed structure with a wash and be washed free after metallization, so as to expose the important elements for the system control elements immediately. Details of a usable thereby washing process, the document WO 99/13157 are removed, the disclosure of which is included in the present application in this respect.
  • a separate demetallization by a washing process can also be advantageous in the area of the weld of embossing tools since the topography is often determined there by undesired deposits and then a poorly defined layer thickness is produced when coating with laser-absorbing lacquer.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement mit einer metallisierten Mikroreliefstruktur und einem Negativmuster sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, 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 ausgebildet sein, das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird.
  • Zur Erhöhung der Sicherheit und als Fälschungsschutz sind die Sicherheitselemente oft mit Negativmustern, wie etwa einer sogenannten Negativschrift, versehen. Diese Negativmuster werden insbesondere durch metallfreie Bereiche in einer ansonsten durchgehenden Metallisierung des Sicherheitselements gebildet.
  • Zur Herstellung derartiger metallfreier Bereiche ist in der Druckschrift WO 99/13157 ein Waschverfahren beschrieben, bei dem eine transluzente Trägerfolie unter Verwendung einer Druckfarbe mit hohem Pigmentanteil mit einem gewünschten Muster bedruckt wird. Aufgrund des hohen Pigmentanteils bildet die Druckfarbe nach dem Trocknen einen porigen, erhabenen Farbauftrag. Auf der bedruckten Trägerfolie wird dann eine dünne Abdeckschicht gebildet, die im Bereich des Farbauftrags den Farbkörper wegen seiner großen Oberfläche und der porösen Struktur nur teilweise abdeckt. Der Farbauftrag und die darüberliegende Abdeckschicht können dann durch Auswaschen mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt werden, so dass in der Abdeckschicht in den ursprünglich bedruckten Bereichen der Trägerfolie Aussparungen erzeugt werden. Durch die erreichbaren scharfen Konturen kann durch Aufdrucken eines Schriftzugs beispielsweise eine gut lesbare Negativschrift in die Abdeckschicht eingebracht werden.
  • EP0 330 738 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements mit einer metallisierten (mikro) Reliefstruktur.
  • Auch metallisierte Hologramme, holographische Gitterbilder und andere hologrammähnliche Beugungsstrukturen können mit einem derartigen Waschverfahren oder durch Aufdrucken einer Resistmaske auf die Hologramm-Metallisierung und einen nachfolgenden Ätzschritt mit einem Negativmuster versehen werden. Mit herkömmlichen Verfahren ist es allerdings nicht möglich, die Reliefstrukturen des Hologramms in exaktem Register mit der Hologramm-Metallisierung und den metallfreien Bereichen des Negativmusters auszubilden. Da für den Aufdruck einer Waschfarbe oder eines Resistlacks, die die Position der späteren Negativmuster bestimmen und für die Prägung des Hologramms getrennte Arbeitsschritte erforderlich sind, kann eine exakte Positionierung von Prägung und Negativmuster nicht gewährleistet werden.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit einer metallisierten Mikroreliefstruktur und einem dazu gepasserten Negativmuster sowie ein entsprechend hergestelltes Sicherheitselement anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Eine zugehöriges Sicherheitselement und ein Datenträger mit einem solchen Sicherheitselement sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements mit einer metallisierten Mikroreliefstruktur und einem dazu gepasserten Negativmuster
    • P) ein Träger mit einer Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen versehen, die erste und zweite Bereiche mit unterschiedlichen ersten und zweiten Niveauhöhen bilden,
      • wobei die gewünschte Mikroreliefstruktur in die ersten Bereiche der Prägestruktur eingebracht wird, und
      • die zweiten Bereiche der Prägestruktur in Form des gewünschten Negativmusters ausgebildet werden,
    • M) wird die Prägestruktur mit den ersten und zweiten Bereichen vollflächig metallisiert, und
    • L) wird die metallisierte Prägestruktur mit Laserstrahlung beaufschlagt, um durch die Einwirkung der Laserstrahlung die Metallisierung selektiv in den zweiten Bereichen der Prägestruktur zu entfernen.
  • Die Mikroreliefstruktur des Sicherheitselements kann insbesondere eine diffraktive Struktur darstellen, wie etwa ein Hologramm, ein holographisches Gitterbild oder eine hologrammähnliche Beugungsstruktur, oder auch eine achromatische Struktur, wie etwa eine Mattstruktur mit einem nichtfarbigen, typischerweise silbrig-matten Erscheinungsbild, ein Blazegitter mit einem sägezahnartigen Furchenprofil oder eine Fresnellinsen-Anordnung. Die Abmessungen der Strukturelemente der diffraktiven Mikroreliefstrukturen liegen meist in der Größenordnung der Lichtwellenlänge, also in der Regel zwischen 300 nm und 1 µm. Manche Mikroreliefstrukturen weisen auch kleinere Strukturelemente auf, wie etwa Subwellenlängengitter oder Mottenaugenstrukturen, deren Strukturelemente auch kleiner als 100 nm sein können.
  • In einer vorteilhaften Erfindungsvariante wird die Mikroreliefstruktur in Schritt P) in ersten, vertieften Bereichen mit einer niedrigen Niveauhöhe eingebracht, und das Negativmuster wird durch zweite, erhabene Bereiche mit einer großen Niveauhöhe gebildet.
  • Bevorzugt wird dabei nach dem Metallisierungsschritt M) eine laserstrahlabsorbierende Deckschicht auf die metallisierte Prägestruktur aufgebracht, die die Vertiefungen der Prägestruktur füllt. Nach ihrem Aufbringen wird die laserstrahlabsorbierende Deckschicht zweckmäßig von den erhabenen Bereichen der metallisierten Prägestruktur entfernt, insbesondere abgerakelt oder abgewischt. Dabei kann ein technisch unvermeidbarer, dünner Tonungsfilm der laserstrahlabsorbierenden Deckschicht auf den erhabenen Bereichen der metallisierten Prägestruktur verbleiben. Wie nachfolgend genauer erläutert, kann ein solcher Tonungsfilm die gewünschte Demetallisierung der erhabenen Bereiche überraschenderweise sogar unterstützen und fördern.
  • Bezüglich des auf den erhabenen Bereichen verbleibenden Tonungsfilms ist anzumerken, dass dieser bei geeigneter Wahl des zu beschichtenden Substrates (Prägelack) gegebenenfalls auch ohne vorhergehendes Abrakeln auf den erhabenen Bereichen verbleibt. In der Praxis hat sich nämlich gezeigt, dass sich das Deckschichtmaterial bei geeigneten, geprägten Beschichtungssubstraten überwiegend in den Vertiefungen sammelt und ein dünner Tonungsfilm auf den erhabenen Bereichen verbleibt.
  • Die laserstrahlabsorbierende Deckschicht enthält mit Vorteil laserstrahlabsorbierende Pigmente oder Farbstoffe. Für Laserstrahlung im nahen Infrarot kommen hierfür beispielsweise Rußpigmente, Infrarotabsorber auf Antimon/Zinn-Basis, oder auch Magnetpigmente, etwa auf Basis von Eisenoxiden, infrage, wobei letztere neben der für die Herstellung wichtigen Absorptionswirkung zusätzlich als Merkmalsstoffe zur maschinellen Echtheitsprüfung des fertigen Sicherheitselements geeignet sind. Die Konzentration der Pigmente liegt je nach Art des Pigmentes zwischen etwa 1 % und etwa 65%, typischerweise im Bereich von etwa 15%.
  • In anderen Ausgestaltungen kann die laserstrahlabsorbierende Deckschicht auch aus einem Material bestehen, das durch die Einwirkung der Laserstrahlung zersetzt wird und dabei die eingestrahlte Laserenergie verbraucht. Hierfür kommen beispielsweise Deckschichten auf Basis von Polymethylmethacrylaten infrage, die thermisch depolymerisiert werden können. Ein konkretes Deckschichtmaterial kann beispielsweise aus einer Mischung aus 25% Degalan M345 (Degussa), 74% Ethylacetat und 1% eines Infrarotabsorbers, wie etwa Ruß, bestehen.
  • Die laserstrahlabsorbierende Deckschicht enthält mit Vorteil ein Bindemittel hoher Temperaturbeständigkeit. Insbesondere kann ein mit einem Absorber versehener, hochtemperaturbeständiger UV-Lack als laserstrahlabsorbierende Deckschicht aufgebracht werden. UV-Lacke hoher Temperaturbeständigkeit enthalten oft novolacmodifizierte Epoxidharzacrylate, wie etwa die von Cytec angebotenen Lackrohstoffe Ebecryl 639 und Ebecryl 629 oder der von CrayValley angebotene Lackrohstoff Craynor CN112C60 . Es sind jedoch, insbesondere aus dem Elektronikbereich, auch hochtemperaturbeständige Lacke bekannt, die diesen Bestandteil nicht benötigen. Es versteht sich, dass zur Formulierung eines hochtemperaturbeständigen, strahlungshärtenden Lacks (UV- oder Elektronenstrahlhärtung) neben den erwähnten oder anderen Lackrohstoffen noch weitere Substanzen, wie z.B. Photoinitiatoren oder Reaktionsverdünner zur Einstellung der Viskosität, eingesetzt werden können oder müssen. Ferner kann der hochtemperaturbeständige Lack zur Einstellung seiner Absorptionscharakteristik als Absorber geeignete Farbstoffe und/oder Pigmente enthalten.
  • Weiter ist es von Vorteil, wenn die laserstrahlabsorbierende Deckschicht eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder eine hohe Wärmekapazität aufweist, da die entstehende Wärme dann rasch von den beaufschlagten Stellen abgeführt werden kann, bzw. bei moderater Temperaturerhöhung eine große Wärmemenge aufgenommen werden kann.
  • Die laserstrahlabsorbierende Deckschicht kann nach dem Demetallisierungsschritt entfernt, beispielsweise ausgewaschen werden, oder sie kann in dem Sicherheitselement verbleiben und vorteilhaft in das Design des Sicherheitselements integriert werden. Im letzteren Fall kann die Deckschicht insbesondere auch einen Merkmalsstoff zur visuellen und/oder maschinellen Echtheitsprüfung des Sicherheitselements enthalten.
  • Die Beaufschlagung der metallisierten Prägestruktur mit Laserstrahlung in Schritt L) erfolgt bei dieser Erfindungsvariante zweckmäßig von der metallisierten Vorderseite der Prägestruktur her.
  • Nach einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante wird die Mikroreliefstruktur in Schritt P) in zweiten, erhabenen Bereichen mit einer großen Niveauhöhe eingebracht, und das Negativmuster wird durch erste, vertiefte Bereiche mit einer niedrigen Niveauhöhe gebildet. Die Beaufschlagung der metallisierten Prägestruktur mit Laserstrahlung in Schritt L) erfolgt bei dieser Erfindungsvariante zweckmäßig von der der Metallisierung abgewandten Rückseite der Prägestruktur her.
  • Um eine Wechselwirkung zwischen Laserstrahlung und Prägestruktur zu erreichen, kann die Prägestruktur dabei mit einem laserstrahlabsorbierenden Prägelack ausgebildet werden. Mit Vorteil werden dem Prägelack vor dem Aufbringen auf den Träger laserstrahlabsorbierende Zusatzstoffe beigefügt. Derartige Zusatzstoffe weisen vorteilhaft einen Merkmalsstoff zur visuellen und/ oder maschinellen Echtheitsprüfung des Sicherheitselements auf.
  • In allen Erfindungsvarianten kann die Prägestruktur zur Demetallisierung mit einem Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 µm bis 3 µm, insbesondere mit einem Nd:YAG-Laser beaufschlagt werden. Die zur Demetallisierung erforderliche Energiedichte hängt von dem verwendeten Metall, der aufgebrachten Schichtdicke und der Absorption der Deckschicht bzw. des Prägelacks ab. Die Laserintensität ist über dem bestrahlten Bereich vorzugsweise möglichst gleichförmig, was beispielsweise durch Strahlformung des Laserstrahlprofils, insbesondere durch ein sogenanntes Top-Hat-Profil mit einem im Wesentlichen rechteckigen Laserstrahlprofil erreicht werden kann.
  • In manchen Erfindungsvarianten enthält der beschichtete Träger Bereiche, in denen Steuermarken für die Anlagensteuerung vorliegen. Diese Steuermarken können auch außerhalb der eigentlichen geprägten Motive angeordnet sein. Sie können mit Vorteil separat mit einem Waschverfahren demetallisiert werden, bei dem vor dem Metallisierungsschritt M) eine lösliche Waschfarbe in Form der gewünschten Aussparungen in die genannten Bereiche aufgedruckt wird, und die Waschfarbe nach dem Metallisierungsschritt M) im Bereich der Aussparungen zusammen mit der dort vorliegenden Metallisierung durch ein Lösungsmittel abgewaschen wird. Weitere Einzelheiten zu einem derartigen Waschverfahren können der Druckschrift WO 99/13157 entnommen werden, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Eine separate Demetallisierung mit einem derartigen Waschverfahren bietet sich auch an, um den Bereich der Schweißnaht der zur Prägung der Prägestruktur eingesetzten Werkzeuge sauber und zuverlässig zu demetallisieren.
  • Die Erfindung umfasst auch ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit einer metallisierten Mikroreliefstruktur und einem dazu gepasserten Negativmuster, das in der beschriebenen Weise herstellbar ist und das eine Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen aufweist, die erste und zweite Bereiche mit unterschiedlichen ersten und zweiten Niveauhöhen bilden, wobei die metallisierte Mikroreliefstruktur in den ersten Bereichen der Prägestruktur vorliegt und das Negativmuster in den zweiten Bereichen der Prägestruktur vorliegt.
  • Bei dem Sicherheitselement kann es sich insbesondere um einen Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband, einen Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen handeln. Die Erfindung umfasst ferner einen Datenträger, insbesondere einen Markenartikel, ein Wertdokument oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art.
  • Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.
  • Es zeigen:
    • Fig.1
    eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem Hologramm-Sicherheitsfaden nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 2
    schematisch einen Querschnitt durch den Sicherheitsfaden der Fig.1,
    Fig. 3
    in (a) bis (d) Zwischenschritte bei der Herstellung des Sicherheitsfadens der Figuren 1 und 2, und
    Fig. 4
    in (a) bis (c) Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert. Fig.1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer mit einem erfindungsgemäßen Hologramm-Sicherheitsfaden 12 versehenen Banknote 10. Der Hologramm-Sicherheitsfaden 12 weist einen metallisierten Hologrammbereich 14 auf, der mit einer Negativschrift 16 versehen ist, die im Ausführungsbeispiel die Ziffernfolge "20" bildet. Erfindungsgemäß ist die Negativinformation 16 exakt mit den geprägten Reliefstrukturen des Hologramms 14 und mit der Hologramm-Metallisierung gepassert.
  • Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Hologramm-Sicherheitsfäden und Banknoten beschränkt ist, sondern bei allen Arten von Sicherheitselementen eingesetzt werden kann, beispielsweise bei Etiketten für Waren und Verpackungen oder bei der Absicherung von Dokumenten, Ausweisen, Pässen, Kreditkarten, Gesundheitskarten und dergleichen. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen außer Sicherheitsfäden beispielsweise auch Transferelemente infrage.
  • Mit Bezug auf den in Fig. 2 gezeigten, schematischen Querschnitt weist der Sicherheitsfaden 12 eine Trägerfolie 20 auf, die auf ihrer Oberseite mit einer UV-härtenden Präglackschicht 22 versehen ist. Die Prägelackschicht 22 enthält eine Prägestruktur mit Erhebungen 24 und Vertiefungen 26, wobei die Vertiefungen 26 zusätzlich eine Mikroreliefstruktur 28 in Form des darzustellenden Hologramms 14 und eine Hologramm-Metallisierung 30, beispielsweise aus Aluminium, aufweisen. Die Erhebungen 24 sind dagegen weder mit einer Mikroreliefprägung noch mit einer Metallisierung versehen und bilden daher innerhalb des Hologrammbereichs 14 ein Negativmuster 16, das sowohl zur Mikroreliefprägung 28 als auch zur Hologramm-Metallisierung 30 exakt gepassert ist.
  • In Fig. 2 und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Erhebungen und Vertiefungen der Prägestruktur der übersichtlicheren Darstellung halber stets als Rechteckstrukturen mit nur zwei Niveauhöhen dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass die Erhebungen und Vertiefungen im allgemeinen Fall auch mit schrägen Flanken, mit gerundeten Übergängen und/oder mit zusätzlichen Strukturen versehen sein können. Auch werden stets nur die Prägestruktur und die für die Erläuterung notwendigen Schichten gezeigt und andere Elemente des Aufbaus, wie etwa Trägerfolien, Klebe- und Schutzschichten, entweder nur schematisch dargestellt oder ganz weggelassen.
  • Die Herstellung eines erfindungsgemäßen, exakt gepasserten Sicherheitselements, wie etwa des Hologramm-Sicherheitsfadens 12, wird nun anhand der Fig. 3 erläutert, wobei die Trägerfolie 20 der einfacheren Darstellung halber jeweils nicht gezeigt ist. Mit Bezug zunächst auf die Fig. 3(a) wird in die Prägelackschicht 22 eine Prägestruktur mit Erhebungen 24 und Vertiefungen 26 eingeprägt, so dass erste Bereiche 24 mit einer großen Niveauhöhe h1 und zweite Bereiche 26 mit einer niedrigen Niveauhöhe h2 entstehen.
  • Die vertieften, zweiten Bereiche 26 der Prägestruktur sind dabei zusätzlich mit einer Mikroreliefstruktur 28 in Form des darzustellenden Hologramms 14 versehen, während die erhabenen ersten Bereiche 24 in Form des gewünschten Negativmusters 16 ausgebildet sind.
  • Dann wird die Prägestruktur 24, 26, 28 vollflächig mit einer Metallisierung 30 beschichtet, wie in Fig. 3(b) gezeigt. Für die Metallisierung kann beispielsweise Aluminium, Chrom, Kupfer oder Silber eingesetzt werden.
  • Anstelle einer einfachen Metallschicht kann selbstverständlich auch ein mehrschichtiger Aufbau zum Einsatz kommen, der eine Metallschicht enthält, wie etwa ein farbkippendes Dünnschichtelement. Ein solches Dünnschichtelement weist typischerweise eine metallische Reflexionsschicht, beispielsweise aus Aluminium, eine dielektrischen Abstandsschicht, beispielsweise aus SiO2, und eine dünne Absorberschicht, beispielsweise aus Chrom, auf. Mit besonderem Vorteil können dabei Dünnschichtelemente eingesetzt werden, die aufgrund eines im Bereich der Laserwellenlänge des eingesetzten Demetallisierungslasers liegenden Absorptionsmaximums leicht demetallisiert werden können. Solche Dünnschichtelemente sind im Einzelnen in der WO 97/31774 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
  • Anschließend wird die metallisierte Prägestruktur vollflächig mit einem laserstrahlabsorbierenden Lack beschichtet, der die Vertiefungen 26 der Prägestruktur füllt. Der aufgebrachte Lack wird von der Oberfläche der Prägestruktur abgerakelt, abgewalzt oder abgewischt, wobei in der Regel ein technisch nicht vermeidbarer, dünner Tonungsfilm 34 auf den Erhebungen 24 der Prägestruktur verbleibt. Insgesamt ergibt sich nach diesem Verfahrensschritt eine metallisierte Prägestruktur mit einem Lackauftrag 32, der die Vertiefungen 26 der Prägestruktur vollständig ausfüllt und der auf den Erhebungen 24 in einem dünnen Tonungsfilm 34 vorliegt, wie in Fig. 3(c) gezeigt.
  • Um die Erhebungen 24 selektiv zu demetallisieren wird die metallisierte und mit Lack beschichtete Prägestruktur über ihre gesamte Fläche mit Laserstrahlung 36 beaufschlagt. Dabei werden der laserstrahlabsorbierende Lack und die Laserparameter, insbesondere Wellenlänge, Strahlform und Intensität, so aufeinander abgestimmt, dass sich eine für die Demetallisierung ausreichende Wechselwirkung zwischen der Laserstrahlung und dem Lack ergibt. Diese Wechselwirkung besteht insbesondere in der Absorption der Laserstrahlung durch in dem Lack vorliegende Pigmente oder Farbstoffe. In manchen Gestaltungen steht nicht die direkte Wechselwirkung des Lacks mit der Laserstrahlung im Vordergrund, sondern dessen Eigenschaften in Bezug auf die Auswirkungen der Laserstrahlung nach ihrer Absorption, beispielsweise die Fähigkeit des Lacks, eine große Wärmemenge aufzunehmen und/oder die Fähigkeit, die entstandene Wärme rasch aus den bestrahlten Bereichen abzuleiten.
  • Für die Laserbestrahlung kann insbesondere ein Infrarotlaser, beispielsweise ein Nd:YAG Laser einer Wellenlänge von 1064 nm, eingesetzt werden. Die Laserintensität ist über dem bestrahlten Bereich idealerweise gleichförmig, beispielsweise in Form eines im Wesentlichen zylinderförmigen sogenannten Top-Hat-Profils. Die Energiedichte, die erreicht werden kann, hängt von dem Material und der Dicke der Metallisierung 30 und der Absorption der Lackschicht 32 ab und kann für die Demetallisation einer 40 nm dicken Aluminiumschicht 30 beispielsweise 1,5 kJ/m2 betragen.
  • Auf die Bestrahlung mit einem solchen Nd:YAG-Laser abgestimmt, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 als laserstrahlabsorbierender Lack 32 ein UV-Lack hoher Temperaturbeständigkeit eingesetzt, in den ein Infrarotabsorber mit einem Absorptionsmaximum im nahen Infrarot eindispergiert ist. Durch die Einwirkung der Laserstrahlung 36 auf die mit Lack beschichtete Metallisierung 30 werden die erhabenen Bereiche 24 demetallisiert, während die Metallisierung in den vertieften Bereichen 26 erhalten bleibt. Nach dem Entfernen, beispielsweise Auswaschen, des absorbierenden Lacks 32 erhält man daher eine teilweise metallisierte Prägestruktur, bei der die metallisierten Mikroreliefsstrukturen 28, 30 der Vertiefungen 26 perfekt mit den Negativmustern der Erhebungen 24 gepassert sind, wie in Fig. 3(d) dargestellt.
  • Überraschend wurde dabei gefunden, dass ein im Bereich der Erhebungen 24 verbleibender, dünner Tonungsfilm die Demetallisierung durch die Laserbeaufschlagung sogar fördern kann. Ohne an eine bestimmte Erklärung gebunden sein zu wollen, wird der Mechanismus der selektiven Demetallisierung und die überraschende Verbesserung durch einen dünnen Tonungsfilm gegenwärtig wie folgt erklärt: Im Bereich der Vertiefungen 26, in denen der Lack 32 mit einer großen Schichtdicke vorliegt, wird die einfallende Laserstrahlung zu einem großen Teil oder sogar vollständig im Lack 32 absorbiert, in Wärme umgewandelt und durch den Bindemittelanteil des Lacks im Volumen der Vertiefung 26 verteilt. Auch die eventuell bei einer Absorption der Laserstrahlung in der Metallisierung 30 der Mikroreliefstruktur 28 entstehende Wärme wird mittels des Lacks 32 von der Metallschicht abgeführt und unschädlich verteilt. Die Laserstrahlung und die erzeugte Wärme erreichen daher nicht oder nur stark abgeschwächt die metallisierten Mikroreliefstrukturen 28, 30, so dass dort kein für eine Demetallisation ausreichender Energieeintrag erfolgt.
  • Betrachtet man den Bereich der Erhebungen 24 zunächst ohne einen dünnen Tonungsfilm, so wird die Laserstrahlung dort von der Metallisierung ohne Abschwächung absorbiert und führt bei geeignet gewählten Laserparametem zum Verdampfen, Oxidieren oder einer sonstigen Entfernung der Metallisierung 30 der Erhebungen 24. Ein dünner Tonungsfilm 34 kann durch die höhere Absorption des Infrarotabsorbers des Lacks 32 verglichen mit dem blanken Metall 30 sogar noch zu einem erhöhten Energieeintrag führen und dadurch die Demetallisation der Erhebungen 24 fördern.
  • UV-Lacke hoher Temperaturbeständigkeit können beispielsweise novolacmodifizierte Epoxidharzacrylate enthalten, auch wenn dieser Bestandteil in modernen Lackentwicklungen nicht unbedingt vorhanden sein muss. Neben einer hohen Temperaturbeständigkeit weist der Lack 32 vorzugsweise auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder eine hohe Wärmekapazität auf, um die an der Metallisierung der Mikroreliefstruktur 28 entstehende Wärme ableiten und aufnehmen zu können. In den erhabenen Bereichen 24, wo der Lack nur als dünner Tonungsfilm vorliegt, ist der Effekt der Wärmeableitung und Wärmeaufnahme nach gegenwärtigem Verständnis gering und wird darüber hinaus auch von dem zusätzlichen Energieeintrag durch die erhöhte Absorption übertroffen, so dass dort insgesamt eine erhöhte Energiemenge für die Demetallisierung bereitsteht.
  • Die vorstehend beschriebene vorteilhafte Wirkung des dünnen Tonungsfilms kann grundsätzlich auch durch Aufbringen einer dünnen Metallschicht, insbesondere einer dünnen Chromschicht, erreicht werden. Z. B. lässt sich eine ca. 10 nm dicke Chromschicht sehr leicht demetallisieren, wodurch gleichzeitig darüberliegende Schichten mit abgelöst werden, die für sich betrachtet schwer zu demetallisieren sind. Dem Fachmann sind geeignete Verfahren zur Aufbringung einer vorstehend beschriebenen dünnen Metallschicht bekannt, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen wird. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform erreicht durch den Einsatz dünner Metallschichten in den zu demetallisierenden Bereichen eine ähnliche Wirkung wie ein dort verbleibender dünner Tonungsfilm. Gegenwärtig sind die Ausführungsformen mit die Demetallisierung erleichternden dünnen Metallschichten, insbesondere Chromschichten, aber nicht bevorzugt.
  • Als Infrarotabsorber können verschiedene dem Fachmann an sich bekannte Pigmente oder Farbstoffe eingesetzt werden. Der Anteil der Pigmente in dem absorbierenden Lack liegt im Allgemeinen zwischen 1 % und 65%, typischerweise bei etwa 10 % bis 20%.
  • Die absorbierende Lackschicht kann nach der Demetallisierung entfernt werden, wie etwa im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 gezeigt. Es ist jedoch auch möglich, die Lackschicht nach der Demetallisierung in dem Schichtaufbau zu belassen und gegebenenfalls in das Erscheinungsbild des Sicherheitselements zu integrieren. Diese bietet sich beispielsweise dann an, wenn das Sicherheitselement auf Betrachtung von der Rückseite, also der Seite der Trägerfolie, her ausgelegt ist. Insbesondere wird das Bindemittel der Lackschicht im Hinblick auf seine Löslichkeit auch danach ausgewählt, ob ein späteres Entfernen der Lackschicht vorgesehen ist oder nicht.
  • In einer anderen Erfindungsvariante kann die laserstrahlabsorbierende Lackschicht 32 auch so gewählt sein, dass sie von der absorbierten Laserstrahlung zersetzt wird und dabei in Bereichen großer Schichtdicke die eingestrahlte Laserenergie weitgehend verbraucht, so dass dort die Demetallisierungsschwelle für die bedeckte Metallschicht 30 nicht mehr überschritten wird. Beispielsweise kann der Lack 32 in dieser Variante aus Polymethylmethacrylaten aufgebaut sein, die thermisch depolymerisiert werden können. Bei der Laserbeaufschlagung laufen die Depolymerisation und die Verdampfung der Lackschicht endotherm ab und verbrauchen dabei die eingestrahlte Laserenergie. In den Bereichen großer Schichtdicke, wie den Vertiefungen 26, schützt eine solche Lackschicht daher die darunterliegende Metallisierung 30, während in den erhabenen Bereichen 24, die keine oder nur eine dünne Lackschicht 34 aufweisen, eine Demetallisierung erfolgt.
  • In einer weiteren alternativen Verfahrensvariante kann auf das Aufbringen einer separaten, absorbierenden Deckschicht verzichtet und der Prägelack selbst als Belichtungsmaske für die Laser-Demetallisierung verwendet werden, wie anhand der Darstellung der Fig. 4 erläutert.
  • Bei dieser Variante werden die Laserwellenlänge des Demetallisierungslasers und der zur Erzeugung der Prägestruktur verwendete Prägelack so aufeinander abgestimmt, dass eine Wechselwirkung zwischen Prägelack und Laserstrahlung im oben genannten Sinne entsteht. Insbesondere kann für die Demetallisierung eine Laserwellenlänge gewählt werden, bei der der eingesetzte Prägelack absorbiert, oder der Prägelack kann gezielt mit einem Absorber für eine gewünschte Laserwellenlänge versetzt werden. Weiter kann ein Prägelack hoher Temperaturbeständigkeit gewählt werden, der die im Prägelack oder an der Metallisierung entstehende Wärme gut aufnehmen und rasch ableiten kann.
  • In allen Fällen wird der Prägelack 42, wie in Fig. 4(a) gezeigt, auf eine Trägerfolie 20 aufgebracht und in Form einer Prägestruktur mit Erhebungen 44 und Vertiefungen 46 geprägt, so dass erste Bereiche 44 mit einer großen Niveauhöhe h1 und zweite Bereiche 46 mit einer niedrigen Niveauhöhe h2 entstehen. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3 werden bei dieser Erfindungsvariante die erhabenen, ersten Bereiche 44 der Prägestruktur mit einer Mikroreliefstruktur 48 in Form des darzustellenden Hologramms 14 versehen, während die vertieften, zweiten Bereiche 46 in Form des gewünschten Negativmusters 16 ausgebildet sind.
  • Mit Bezug auf Fig. 4(b) wird die Prägestruktur 44, 46, 48 anschließend vollflächig mit einer Metallisierung 50 beschichtet und die metallisierte Prägestruktur wird über ihre gesamte Fläche von der Rückseite her mit Laserstrahlung 52 beaufschlagt. Es versteht sich, dass die Trägerfolie 20 hierfür für die Laserwellenlänge transparent sein muss, oder dass die Schichtenfolge vor der Demetallisation auf ein anderes Material übertragen und die Trägerfolie 20 abgezogen wird.
  • Der Prägelack 42 wirkt bei dieser Verfahrensvariante selbst als Belichtungsmaske: Im Bereich der Erhebungen 44 liegt der Prägelack in einer großen Schichtdicke zwischen der einfallenden Laserstrahlung 52 und Metallisierung 50, so dass die Laserstrahlung dort, analog zum oben beschriebenen Fall einer in den Vertiefungen 26 vorliegenden Lackschicht, in der Prägelackschicht 42 zu einem großen Teil oder sogar vollständig absorbiert und die entstehende Wärme im Volumen der Erhebung 44 verteilt wird. Eine Demetallisierung der auf den Erhebungen 44 vorliegenden Metallschicht 50 wird dadurch wirkungsvoll unterdrückt. In den vertieften Bereichen 46 erreicht die einfallende Laserenergie dagegen im Wesentlichen ungeschwächt oder sogar durch die Absorption des Prägelacks verstärkt die dort vorliegende Metallschicht 50 und führt zu deren Demetallisierung. Dabei ist darauf zu achten, dass die Prägung 46 so tief reicht, also die Niveauhöhe h2 klein genug gewählt wird, dass die absorbierte Laserenergie die Demetallisierungsschwelle in den Vertiefungen 46 überschreitet.
  • Insgesamt wird somit auch bei dieser Variante ein metallisiertes Hologramm 44, 50 mit einer perfekt gepasserten Negativinformation 46 erzeugt, wobei die Rolle der erhabenen bzw. vertieften Bereiche verglichen mit der Ausgestaltung der Figuren 2 und 3 gerade umgekehrt ist.
  • Der bei der Gestaltung der Figuren 2 und 3 eingesetzte laserabsorbierende Lack kann auch mit zusätzlichen Merkmalen ausgestattet sein und beispielsweise magnetische, elektrisch leitfähige, thermochrome, phosphoreszierende, fluoreszierende oder sonstige lumineszierende Merkmalsstoffe enthalten. Das zusätzliche Merkmal kann auch nur in einer gewünschten Farbigkeit des Lacks liegen. Merkmalsstoffe können sowohl bei der Demetallisierung eine Funktion haben, beispielsweise als Absorber, als auch später im fertigen Sicherheitselement als Echtheitsmerkmal fungieren.
  • Die Maske kann in manchen Ausgestaltungen mit geeigneten Lösungsmitteln oder auch wässrig ausgewaschen werden, wodurch sich weitere Kombinationsmöglichkeiten eröffnen. Beispielsweise können in einem ersten Schritt demetallisierte Bereiche erzeugt werden, deren Form und Lage in der oben erläuterten Weise durch die Erhebungen bzw. Vertiefungen der Prägestruktur vorgegeben sind. Um weitere Bereiche zu demetallisieren, kann beispielsweise von der Gegenseite durch Laserbestrahlung demetallisiert werden, oder der lösliche Lack kann entfernt, eine Resistmaske gedruckt und dann erneut demetallisiert werden. Eine Kombinationen des oben beschriebenen Verfahrens mit weiteren Demetallisierungsverfahren kann insbesondere außerhalb der eigentlichen Motive Vorteile bringen, beispielsweise um die Bereiche an der Schweißnaht von Prägewerkzeugen oder Bereiche von Steuermarken, die auch außerhalb des Prägebereichs der Motive liegen können, zuverlässig zu demetallisieren. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren mit allen zur Demetallisierung bekannten Verfahren kombiniert werden kann, insbesondere mit einer Demetallisierung durch Ätzen. Bei einer solchen Ätzdemetallisierung wird in der Regel auf der Metallisierung ein Resistlack in Form eines gewünschten Motivs erzeugt und diejenigen Bereiche der Metallisierung, die nicht durch den Resistlack bedeckt sind, durch ein geeignetes Ätzmittel entfernt. Weitere Einzelheiten zur Demetallisierung mittels Ätzen sind dem Fachmann bekannt.
  • Am Rand gelegene Steuermarken können dabei bereits im Anschluss an die Prägung noch vor der Lackbeschichtung der Hauptfläche der Prägestruktur mit einer Waschfarbe beschichtet werden und nach der Metallisierung freigewaschen werden, um so die für die Anlagensteuerung wichtigen Elemente sofort freizulegen. Einzelheiten zu einem dabei einsetzbaren Waschverfahren können der Druckschrift WO 99/13157 entnommen werden, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
  • Auch im Bereich der Schweißnaht von Prägewerkzeugen kann eine separate Demetallisierung durch ein Waschverfahren vorteilhaft sein, da dort die Topographie oft durch unerwünschte Ablagerungen bestimmt wird und dann beim Beschichten mit laserabsorbierendem Lack eine schlecht definierte Schichtdicke erzeugt wird.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements mit einer metallisierten Mikroreliefstruktur und einem dazu gepasserten Negativmuster, bei dem
    P) ein Träger mit einer Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen versehen wird, die erste und zweite Bereiche mit unterschiedlichen ersten und zweiten Niveauhöhen bilden,
    - wobei die gewünschte Mikroreliefstruktur in die ersten Bereiche der Prägestruktur eingebracht wird, und
    - die zweiten Bereiche der Prägestruktur in Form des gewünschten Negativmusters ausgebildet werden,
    M) die Prägestruktur mit den ersten und zweiten Bereichen vollflächig metallisiert wird, und
    L) die metallisierte Prägestruktur mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, um durch die Einwirkung der Laserstrahlung die Metallisierung selektiv in den zweiten Bereichen der Prägestruktur zu entfernen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroreliefstruktur in Schritt P) in ersten, vertieften Bereichen mit einer niedrigen Niveauhöhe eingebracht wird, und das Negativmuster durch zweite, erhabene Bereiche mit einer großen Niveauhöhe gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Metallisierungsschritt M) eine laserstrahlabsorbierende Deckschicht auf die metallisierte Prägestruktur aufgebracht wird, die die Vertiefungen der Prägestruktur füllt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierende Deckschicht nach ihrem Aufbringen von den erhabenen Bereichen der metallisierten Prägestruktur entfernt, insbesondere abgerakelt oder abgewischt wird.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierende Deckschicht nach dem Demetallisierungsschritt entfernt wird, oder die laserstrahlabsorbierende Deckschicht nach dem Demetallisierungsschritt im Sicherheitselement verbleibt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroreliefstruktur in Schritt P) in zweiten, erhabenen Bereichen mit einer großen Niveauhöhe eingebracht wird, und das Negativmuster durch erste, vertiefte Bereiche mit einer niedrigen Niveauhöhe gebildet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägestruktur in einem laserstrahlabsorbierenden Prägelack ausgebildet wird.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Prägelack vor dem Aufbringen auf den Träger laserstrahlabsorbierende Zusatzstoffe beigefügt werden.
  9. Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit einer metallisierten Mikroreliefstruktur und einem dazu gepasserten Negativmuster, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement eine Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen umfasst, die erste und zweite Bereiche mit unterschiedlichen ersten und zweiten Niveauhöhen bilden, wobei die metallisierte Mikroreliefstruktur in den ersten Bereiche der Prägestruktur vorliegt und das Negativmuster in den zweiten Bereichen der Prägestruktur vorliegt.
  10. Sicherheitselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die metallisierte Mikroreliefstruktur in ersten, vertieften Bereichen mit einer niedrigen Niveauhöhe vorliegt, und das Negativmuster durch zweite, erhabene Bereiche mit einer großen Niveauhöhe gebildet ist.
  11. Sicherheitselement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen mit einer laserstrahlabsorbierenden Deckschicht gefüllt sind.
  12. Sicherheitselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die metallisierte Mikroreliefstruktur in zweiten, erhabenen Bereichen mit einer großen Niveauhöhe vorliegt, und das Negativmuster durch erste, vertiefte Bereiche mit einer niedrigen Niveauhöhe gebildet ist.
  13. Sicherheitselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägelack der Prägestruktur laserstrahlabsorbierende Zusatzstoffe enthält.
  14. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen ist.
  15. Datenträger, insbesondere Markenartikel, Wertdokument oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 9 bis 14.
  16. Verwendung eines Sicherheitselements nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 14 oder eines Datenträgers nach Anspruch 15 zur Fälschungssicherung von Waren beliebiger Art.
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