EP3098086A1 - Piezochromes sicherheitselement - Google Patents

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EP3098086A1
EP3098086A1 EP16001192.0A EP16001192A EP3098086A1 EP 3098086 A1 EP3098086 A1 EP 3098086A1 EP 16001192 A EP16001192 A EP 16001192A EP 3098086 A1 EP3098086 A1 EP 3098086A1
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EP
European Patent Office
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security element
elastomer
particles
feature
feature area
Prior art date
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Granted
Application number
EP16001192.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3098086B1 (de
Inventor
Peter Schiffmann
Martin Imhof
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3098086A1 publication Critical patent/EP3098086A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3098086B1 publication Critical patent/EP3098086B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
    • B42D25/369—Magnetised or magnetisable materials

Definitions

  • the invention relates to a security element for securing valuables, a method for producing such a security element and a data carrier equipped with such a security element.
  • Data carriers such as valuables or identity documents, or other valuables, such as branded articles, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carriers and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • the authentication of security elements utilizes various human senses, such as the visual perception of seeing optically variable colors, the auditory perception of hearing the distinctive sound of a banknote substrate, or the tactile perception of feeling elevated stitch patterns on a bill.
  • Interactive security features are particularly interesting as counterfeit protection, because they attract special attention through the involvement of the user and are also particularly easy to memorize through the involvement of several senses.
  • thermochromic security feature for banknotes in which the heat of a fingertip is sufficient to change the color of the banknote at a particular location.
  • thermochromic security features usually only work satisfactorily when the ambient temperature well below the body temperature of the user. If the ambient temperature is too high, the feature is often already triggered or there is no noticeable effect.
  • the object of the invention is to provide a security element of the type mentioned at the beginning, which permits an interactive authenticity check independently of the ambient conditions.
  • a generic security element is provided with at least one feature area comprising an elastomer and a plurality of particles, preferably formed of magnetite and / or superparamagnetic particles, the particles being magnetically magnetizable in position in the elastomer
  • Form of a regular grid have been arranged to form a photonic crystal.
  • the feature area exhibits a first visual appearance without external force, and upon application of tensile and / or compressive force due to a change in lattice spacing of the regular grating of the photonic crystal, exhibits a second visual appearance having a discernible hue change from the first visual appearance.
  • the external force is a mechanical force.
  • the external force is a magnetic force.
  • the feature region generates characteristic reflection colors, which are essentially given by the spacing of the lattice planes of the photonic crystal formed by the particles.
  • the security element is elastically deformed and thereby also changes the color-determining distance of the lattice planes. Because of the elasticity of the elastomer, the security element returns after removing the external forces back to the starting position with the original lattice spacing and thus the original color.
  • the tensile and / or compressive stress can be applied by the user, for example, by folding, buckling or bending of the security element or by local application of pressure, such as with a thumb or index finger. This corresponds in particular to a mechanical force.
  • the particles are magnetically positionable particles which have been magnetically placed in the elastomer in the form of the regular lattice at the time of curing (/ crosslinking) of the elastomer.
  • the relative arrangement of the particles to the elastomer is irreversible.
  • the particles can be arranged with the elastomer by a force - which can also be magnetic - in a different grid spacing. This elastic deformation is naturally reversible.
  • An aid may be, for example, an electromagnet or a permanent magnet in addition to a pin in order to achieve a deformation (by means of tensile and compressive forces) of the security element and thus a change in the original hue.
  • the elastomer allows the magnetizable particles to be moved by a magnetic force of the magnet Magnetic field of their original arrangement, ie without external force, take a different, new arrangement, whereby a color changes is caused.
  • the user can thus interactively trigger a reversible color change of the security element.
  • aids in particular magnets may have a dark color.
  • the aids can have one or more dark or black coating (s), so that a coloring of the elastomer or the security element is not required, as will be explained later.
  • the state without external force is hereinafter also referred to as unloaded state, the state with the application of tensile or compressive forces as a loaded state of the feature area or the security element.
  • the magnetically orientable particles are nanoparticles having a size below 100 nm.
  • the magnetically orientable particles may also be agglomerates of nanoparticles.
  • the nanoparticles have a size below 100 nm, while the agglomerate size is in particular between 50 and 300 nm.
  • the nanoparticles preferably have a size of less than 20 nm, for example from 6 to 12 nm.
  • the magnetically orientable particles are preferably formed from magnetite, paramagnetic particles or superparamagnetic particles.
  • the particles with superparamagnetic properties or with a very low remanence preferably consist of non-magnetically oriented aggregated nano-magnetite particles and / or superparamagnetic particles (eg carbonyl iron).
  • the term magnetically oriented particles in their position covers both individual nanoparticles and agglomerates of nanoparticles.
  • Paramagnets exhibit non-zero magnetization only as long as they are in an external magnetic field.
  • the magnetically alignable particles are thus magnetically magnetizable temporarily.
  • the magnetically-alignable particles forming the photonic crystal are all substantially the same size and are in the range of ⁇ 20%, preferably in the range of ⁇ 10%, around a central size value.
  • the feature area is machine-readable or machine-readable.
  • the color change is detected by means of a sensor in a tester and the reversible deformation of the elastomer via a magnet (electromagnet, permanent magnet), a pressurization via a mechanical plunger, a roller and a Switzerlandbeetzschlagung over a wrap angle or a differential speed in one Transport system takes place.
  • the feature area remains substantially color constant when tilting the security element.
  • the color change caused by the external forces is then easy to recognize and particularly impressive, since it is not superimposed by an optical variability of the security element.
  • the security element may have a homogeneous feature area with a uniform photonic crystal.
  • the feature area will have several subregions with different arrangements of the magnetically alignable particles, the subregions advantageously showing different first visual appearances and / or different second visual appearances.
  • the first and second appearances may each have a hue in the visible spectral range, for example, the reversible hue change between green and blue or between red and green may take place.
  • the reflection color of the photonic crystal is either outside the visible spectral range in the loaded or unloaded state.
  • the feature region then appears colorless, transparent or in a color produced by other colorants in this state, depending on the color of the elastomer.
  • the at least one feature region may preferably have a plurality of partial regions with different deformation properties.
  • a plurality of independent / separate / spaced feature areas may have mutually different deformation characteristics.
  • different deformation properties can be achieved by influencing the Shore hardness or elongation properties of the elastomer by controlling the degree of crosslinking or vulcanization.
  • two partial regions with different Shore hardness or elongation properties can be produced by using two elastomers with different Shore hardnesses or elasticities.
  • a first elastomer having a higher elasticity than the second Elastomer has to be applied in both partial areas.
  • the second elastomer is then applied only in the second portion. Consequently, then the first portion has a higher elasticity than the second portion.
  • this can be achieved by using 0-5% vulcanization accelerator 0-5%, vulcanization retarder and 0-2% plasticizer in Katuschuk.
  • the degree of crosslinking can be influenced by a modulated exposure mask.
  • a modulated exposure mask For this one would apply a (not yet cross-linked) elastomer to a carrier substrate.
  • a first partial area can be networked with a first radiation source and a diaphragm, and then the second partial area can be networked with a second radiation source.
  • two different photoinitiators in an elastomer starting material having different spectral absorption properties e.g., other wavelengths
  • two portions having different hue changes in the case of an external force can be generated by using an elastomer.
  • the elastomer is applied in both partial areas in a first step.
  • the elastomer is applied again, but only in the second subregion. Consequently, the first subregion then has a smaller layer thickness than the second subregion, as a result of which the elongation occurs when external force is applied the sub-areas and thus different color changes are achieved.
  • a carrier substrate may have a varying layer thickness, so that a higher extensibility is present in one area with a layer thickness that is smaller than in another area (with a higher layer thickness).
  • the color change sets earlier, so that according to the layer thickness variation, a pattern / motif is recognizable.
  • a stabilizing foil can be provided. In the area where the stabilizing film is provided, then higher tensile and / or compressive forces must be applied to achieve a color change.
  • the photonic crystal of the feature region reflects light in the infrared spectral range in at least one subregion without external force and reflects light in the visible spectral range, in particular in the case of tensile or compressive forces due to a change in the lattice spacings of the regular lattice of the photonic crystal Redden.
  • the photonic crystal of the feature region reflects light in the visible spectral range, in particular in the blue, in at least one subarea and reflects light in the ultraviolet upon application of tensile or compressive forces due to a change in the lattice spacings of the regular lattice of the photonic crystal spectral range.
  • the hue change perceptible by a human user is in the foreground
  • the hue change also be detected by machine, for example by means of a sensor. This is especially true when the reflection color of the photonic crystal in a state of the feature region is outside the visible spectral range.
  • a sensor can directly detect the IR or UV radiation reflected from the photonic crystal, while a human observer can only indirectly perceive the change in reflection color toward the infrared or ultraviolet, such as by changing the feature area from a colored state to a transparent state.
  • the elastomer is advantageously selected from the group consisting of elastic silicones, acrylates, polyester acrylates, rubbers, polyisobutene, polyurethanes and polyvinyl butoxylates.
  • the offset with the magnetically orientable particles elastomer forms a film whose thickness is below 1000 microns, preferably below 600 microns and more preferably below 300 microns.
  • the minimum thickness of the film is advantageously at least 10 microns.
  • the film has a thickness in the range of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably in the range of 20 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the thickness of the film or the elastomer corresponds to the thickness of the document of value, so that the film / the elastomer has neither a significantly higher nor a significantly smaller thickness than the value document.
  • the elastomer is advantageously substantially transparent and colorless, such that the perceived color of the feature region is determined by the reflection color of the photonic crystal.
  • the elastomer comprises one or more layers or one or more coatings.
  • such layers or coatings are arranged on / on the elastomer.
  • the elastomer may have a dark layer / coating, preferably a black layer / coating.
  • Such a dark or black layer / coating preferably serves to provide a good contrast between the color of the photonic crystal and the dark or black layer / coating, so that a viewer can perceive the color or color change of the photonic crystal well.
  • the elastomer may be provided with a dark coating.
  • the elastomer has a first major surface and a second major surface facing each other.
  • a dark layer / coating is disposed on / on the first major surface while a viewer views the elastomer from the side of the second major surface.
  • an adjuvant has one or more dark color (s) or black coating (s)
  • an absorbent / black tool eg, a pen
  • such a dark layer / coating is an elastic layer.
  • the elastic layer has similar or equal deformation properties as the elastomer.
  • the elastic layer may consist of the same (basic) material as the elastomer, with the difference that the elastic layer has no photonic crystals but color pigments or dyes for coloring the layer. For the coloration, for example, carbon black or a mixture of fringe pigments, such as yellow, red and blue, are available to produce a black color impression.
  • the elastomer comprises a translucent interference coating.
  • a translucent interference coating is disposed on the second major surface of the elastomer.
  • a translucent interference coating is a liquid crystal coating.
  • a translucent interference coating is a coating based on interference pigments. In the case of interference pigments, these are incorporated in a binder, wherein the interference pigments do not completely cover the second major surface of the elastomer.
  • the translucent interference coating can be based on so-called STEP pigments.
  • two or more feature areas may be arranged side by side.
  • the elastomers may have one or more mutually different layers / coatings.
  • the layer (s) / coating (s) are arranged on different main surfaces of the elastomers.
  • a layer / coating may be disposed on the first major surface of the elastomer of a first feature region while a layer / coating is disposed on the second major surface of the elastomer of the second feature region adjacent to the first feature region.
  • one or more layers may also comprise elastomers that form photonic crystals, wherein this further elastomer in its visual appearance differs from the (first) elastomer that distinguishes the photonic crystal having the first and second visual appearance.
  • a layer / coating may be provided which reduces the extensibility of the feature area or a portion of the feature area.
  • a stabilizing film may be provided as the layer / coating. In the area where the stabilizing film is provided, then higher tensile and / or compressive forces must be applied to achieve a color change.
  • a layer / coating may be a dark / colored elastomer or elastic film applied to / on a major surface of the elastomer.
  • layers / coatings can be laminated to the elastomer.
  • layers / coatings can be applied to the elastomer by means of a cast coating.
  • layers / coatings can be printed on the elastomer or applied by printing technology.
  • the elastomer may have one or more transparent layers / coatings. Further preferably, the elastomer may have one or more translucent layers / coatings. Further preferably, the elastomer may have one or more colored layers / coatings.
  • the security element may be designed such that a color change due to the described piezochromic effect is visible when viewing the security element from one side or main surface, while a translucent and / or colored coating is visible when viewing the security element from another side or main surface ,
  • the elastomer has, in addition to the magnetically alignable particles, further feature substances, in particular luminescent substances or IR-absorbing substances.
  • the further feature substances preferably do not or hardly influence the hue without visible excitation or the scattering of the elastomer.
  • suitable feature substances the elastomer can in particular be made machine readable.
  • the elastomer may be formed both as a self-supporting film and as a coating on a carrier substrate.
  • a carrier substrate can optionally deducted after a transfer of the security element to a target volume.
  • a carrier substrate may have a varying layer thickness. That that with the same force input, the elongation in one area with a smaller layer thickness is higher than in another area with a higher layer thickness. In the area with the lower layer thickness, the color change sets earlier, so that according to the layer thickness variation, a pattern / motif is recognizable.
  • the magnetically orientable particles are provided with a feature coating which lends the particles luminescence or IR-absorbing properties.
  • the magnetically orientable particles may be provided with a hydrophobic coating, which may be an inorganic coating, an organic coating or a hybrid coating.
  • a hydrophobic coating may in particular be a silane coating
  • the organic hydrophobic coating in particular a layer of halogenated polymers, such as PTFE, PVC, or halogenated acrylates.
  • the magnetically orientable particles can advantageously be equipped with transparent, mechanically acting spacers.
  • the spacers can be based on both an inorganic and an organic coating.
  • the feature area as a whole and / or the above-mentioned subregions with different arrangements of the magnetically alignable particles are preferably in the form of characters, patterns or coding.
  • a functional layer is arranged from the viewing direction below the feature area, which can be influenced by the change in hue of the feature area.
  • a functional layer can be formed, for example, by a UV- or IR-absorbing layer which absorbs UV or IR radiation as long as the photonic crystal does not reflect this radiation but transmits it. In this way, a change in the lattice spacings of the photonic crystal of the feature region can also be detected with the aid of the underlying functional layer.
  • a dark or black coating may be provided below the feature area to increase the visibility of the hue change.
  • the dark or black coating may be over the entire surface or in the form of patterns, characters or a code.
  • the security element in the feature area comprises a further magnetic partial area.
  • the additional magnetic subregion can be provided for an improved magnetic force on the security element, in particular so as to achieve a sufficient force with a smaller external magnetic field.
  • the other magnetic portion has a higher magnetization or magnetizability than the elastomer with the photonic crystal, for example, another material is used and / or a higher concentration of (the) magnetic particles.
  • the further magnetic portion should have a lower elasticity than the elastomer, preferably inelastic. Is the other magnetic part fixed / inelastic, a local additional effect can be observed.
  • the elastomer is deformed more directly next to the fixed, magnetic portion, so locally show a different color effect.
  • the further magnetic portion may be arranged in the same layer as the elastomer or in another layer.
  • the magnetic portion may be provided in the form of a separate motif.
  • the elastomer and the magnetic portion are arranged on a common layer, in particular on a carrier layer or on a laminated layer. More preferably, the magnetic portion is disposed within a region of the elastomer (surrounded by elastomer). Alternatively, the magnetic portion may be disposed laterally on at least one side of the elastomer, preferably on two sides and more preferably around the elastomer.
  • the further magnetic subregion is arranged in a further (own) layer, it can be arranged under a continuous layer with the photonic crystal. If the further magnetic subarea arranged under the elastomer is made opaque, a color effect - viewed from below - can only be seen next to the magnetic subarea. Viewed from above, on the other hand, the entire feature area and its color effect would be visible. If the additional magnetic subregion is configured as an alternative or in addition, a color effect (for both viewing directions) can only be observed laterally of the magnetic subregion.
  • the security element is in particular a security thread, a tear thread, a security tape, a security strip, a patch or a label for application to a security paper, document of value or the like.
  • the invention also includes a data carrier with a security element of the type described above.
  • the data carrier may in particular be a value document, such as a banknote, in particular a paper banknote, a polymer banknote or a film composite banknote, a share, a bond, a document, a Voucher, a check, a high-quality ticket, but also to act as an identification card, such as a credit card, a bank card, a cash card, an authorization card, an identity card or pass personalization page.
  • the feature area of the piezochromic security element is arranged in a recess of the data carrier, in which the feature area of the security element can be pressurized.
  • the security element is preferably arranged in the recess such that the feature area can be pressurized from one data carrier side and the resulting color change is visually perceptible on the opposite data carrier side.
  • the color change is triggered by pressurization by the user, for example by the user presses with thumb or forefinger in the recess and thereby extends the feature area arranged there at least locally.
  • the security element can be provided as a window film or in a window of a value document.
  • the elastomer preferably has a thickness which corresponds to the thickness of the document of value.
  • the feature area of the piezochromic security element is arranged in a stretchable or bendable area of the data carrier.
  • the color change is in in this case, simply by stretching or bending the volume by the user.
  • the data carrier has tactile relief structures in a partial area and the feature area of the piezochromic security element can be brought into pressure contact with the tactile relief structures by bending, folding, folding or folding the data carrier.
  • the feature area is locally stretched by the tactile relief structures, thereby triggering a local hue change.
  • the feature area is advantageously arranged in the region of a recess or a transparent window, so that the color change can be easily visually perceived.
  • the data carrier additionally has at least one reference color element / solid color element whose color tone corresponds to the color tone of the first or second visual appearance of the feature area.
  • the hue of a reference color element represents a fixed reference point, which makes the hue change of the feature area more easily recognizable, since the human eye is more sensitive to the color differences that occur than to the color change per se.
  • the reference color elements may be formed, for example, by colored print layers or other colored structures.
  • the color of the elastomer or the security element is visible by placing it on a dark background or a black coating on the back of the elastomer.
  • the feature region preferably has partial regions in which the elastomer has different layer thicknesses from one another.
  • different forces are required for a deformation in these subregions, so that there are subregions with different discoloration in the case of (equal) tensile loading / force exertion.
  • the elastomer can be coated on an elastic carrier.
  • the carrier substrate may be an elastic carrier.
  • the elastic support is provided with a dark coating.
  • the elastic carrier is dyed dark.
  • the elastomer is coated in partial areas with mutually different elastic films.
  • a layer / coating may be an elastic film.
  • the elastomer is preferably applied to a carrier substrate or value document substrate by means of casting methods and doctoring and / or application by means of nozzles, and / or by printing technology.
  • the magnetically orientable particles in the elastomer are fixed in their orientation.
  • the magnetic disk and / or the plurality of individual magnets may consist of permanent magnets or of electromagnets.
  • the elastomer is processed in a roll-to-roll process.
  • a method for machine testing of a security element can in the present case be configured advantageously.
  • a piezochromic security element with an elastic feature region for example as described above, can be tested.
  • the detection unit measures the property, such as e.g. a thickness or a length of the feature area in the security element or the security element or the data carrier with security element or a color of the feature area in reflection. In particular, a change of the property (thickness, length, color ...) is detected.
  • the test unit also contains an evaluation unit for the measurement signals / values of the detection unit, the evaluation unit evaluates in particular whether a predetermined property (or a predetermined change of a property) is present.
  • the test can be prepared or accompanied by heating the security element.
  • the security element is characterized by a magnetic Alternating field, which acts on the magnetically oriented particles, heated. Warming changes the rheological properties of the elastomer. This leads, for example, that the desired effects can already be achieved with lower mechanical or magnetic forces, such as thickness change, change in length, color change. Likewise, with the same mechanical or magnetic forces, the lattice spacing change is stronger.
  • the force can also be frequency-dependent, so that the speed of the restoring forces of the elastomer (relaxation time) is taken into account during the test.
  • the material-specific properties of the elastomer or the test element can be tested depending on the temperature with.
  • the step of detecting the security element may be at least twice.
  • the detection can take place for a given, first force action and a predetermined, second force action.
  • FIG. 1 1 shows a schematic representation of a banknote 10 having a piezochromic security element 12 according to the invention in the form of a windowed security thread which protrudes at certain window areas 14 on the surface of the banknote 10 while it is embedded in the interior of the banknote 10 in the areas located therebetween.
  • FIG. 2 shows a cross section through the banknote along the window security thread 12 in the neckline, wherein Fig. 2 (a) the banknote in unfolded condition and Fig. 2 (b) the banknote shows in folded state.
  • the security element 12 in the window areas 14 of the banknote has a first visual appearance, for example appears evenly with the hue green. If the banknote 10 and thus the security element 12 are folded back around a longitudinal axis 16, then the color tone of the security element 12 in the area of the fold 20 changes markedly, the security element appears there blue, for example.
  • the folded state ( Fig. 2 (b) ) contains the security element 12 thus two areas with different appearance, namely first areas 22 away from the fold 20, in which a green appearance is unchanged in the window areas 14, and second areas 24 in the fold 20, in which in the window areas 14 a blue Appearance is visible.
  • FIGS. 3 and 4 schematically shown in cross-section piezochrome film element 30 is formed in a feature area 32 substantially by a colorless elastomer 34, which in the finished security element is physically and / or chemically dried and forms a stable, self-supporting film of a thickness of about 250 microns.
  • a colorless elastomer 34 for example, an elastic silicone can be used.
  • a multiplicity of magnetically alignable particles 36 specifically magnetite, paramagnetic and / or superparamagnetic particles, were incorporated into the not yet cured elastomer 34 during the production of the film element 30.
  • nanoscale magnetites with a diameter of about 50 nm in a concentration of about 5% were incorporated into the silicone for this purpose.
  • the particles 36 arrange themselves in the weak magnetic field of an external magnet 40 (dashed in FIG Fig. 3 ) in the form of a regular grating and form a photonic crystal in the surrounding elastomer 34.
  • the elastomer 34 is dried with the magnetic field applied and the spatial arrangement of the particles 36 and the photonic crystal fixed so that the photonic crystal is retained even after removal of the external magnet 40.
  • the feature region 32 When viewed, the feature region 32 generates reflection colors characteristic of the photonic crystal, which are substantially given by the distance d of the lattice planes 38 of the particle assembly. In the embodiment, the feature area appears in supervision about green. By appropriate selection of the magnetic field applied when the elastomer 34 is dried, the visual impression of the feature region 32 can be adjusted as desired within wide limits.
  • the feature region 32 can also have several subregions with different arrangements of the magnetically alignable particles. For example, local different strong magnetic fields lead to locally different spacings of the lattice planes 38 and thus to different reflection colors of the feature region 32 during drying. These different partial regions, like the entire feature region 32, can be in the form of patterns, characters or a coding.
  • the piezochromic film element 30 is now subjected to tensile or compressive forces, as in Fig. 4 As shown by the example of tensile forces 42, the elastic properties of the elastomer 34 allow for a strong elastic deformation of the security element 30. Since the volume of the elastomer 34 is substantially retained during deformation, an extension in one spatial direction is made by corresponding shortenings in the other spatial directions balanced. If the film element 30, for example, as in Fig. 4 stretched in a direction 42 in the plane of the security element, so the height of the elastomer and thus the distance d of the lattice planes 38 decreases accordingly.
  • the film element 30 Since the reflection color is determined essentially by the spacing of the lattice planes 38, the film element 30 which is subjected to tensioning acts Fig. 4 a reflection color of shorter wavelength and appears blue, for example. After completion of the Glaskraftbeetzstoffung the film member 30 returns due to the elastic properties of the elastomer 34 in the starting position of Fig. 3 back and then shows the original green appearance again.
  • deformation of the piezoelectric film element 30 can be generated not only by a tensile load 42 in the plane of the security element, but also by a compressive load 44 perpendicular to the plane of the security element. In this way, pressure forces can lead to color shifts to shorter wavelengths, as explained below with reference to a further embodiment.
  • the lattice spacings of the particles 36 in the elastomer 34 may in particular be selected such that the reflection condition is satisfied either only in the unloaded state or loaded state only for light outside the visible spectral range.
  • the photonic crystal of the film element 30 shown above without external force ( Fig. 3 ) Reflect light in the infrared spectral range and in the tensile load state ( Fig. 4 ) reflect light in the visible spectral range due to the smaller spacing of the lattice planes 38. Since the elastomer 34 itself is colorless and the photonic crystal formed by the particles 36 in the unloaded state reflects infrared light, the feature region 32 initially appears colorless.
  • the film element 30 may be formed so that the photonic crystal without external force ( Fig. 3 ) Reflected light in the visible spectral range and in the tensile load state ( Fig. 4 ) reflects 38 light in the ultraviolet spectral range due to the smaller spacing of the lattice planes.
  • the feature area in the unloaded state initially appears in color, for example blue.
  • the reflection shifts to the ultraviolet and the loaded areas of the feature area 32 appear colorless to the viewer.
  • the subject initially visible appears to disappear under tensile stress and to reappear when the tensile load ceases.
  • the disappearance and reappearance of the motif can be triggered interactively.
  • reference color elements When using the piezochromic security element on a document of value or other data carrier reference color elements may additionally be provided, which reproduce the unloaded starting color tone or hue when subjected to tensile or pressure.
  • reference hue of the reference color elements By the reference hue of the reference color elements, the hue change of the piezochromic security element can be made even more noticeable.
  • the viewer's attention is directed even more to the security element and a lack of color change made conspicuous.
  • FIG. 5 shows an embodiment in the form of a passport book 50, in the fold 52 a piezochromes film element 30 of the type described above is arranged.
  • a piezochromes film element 30 of the type described above is arranged.
  • this green color is picked up by a first reference color element 54 arranged in the immediate vicinity of the fold 52 on the inside 56 of the passport book 50.
  • the reference color element 54 may be, for example, an imprinted green pattern element.
  • the security element 30 is stretched and the feature area 32 therefore appears with its second visual appearance, in the exemplary embodiment approximately blue.
  • This blue color is picked up by a second reference color element 58 arranged in the immediate vicinity of the fold 52 on the outside 55 of the passport book.
  • the reference color element 58 may be, for example, an imprinted blue pattern element.
  • the user need not know that the sheet member 30 shows a hue change from green to blue, it is sufficient to detect the color match or mismatch of the feature portion 32 with the reference color members 54, 58.
  • Fig. 6 is a passbook 60 with a responsive to pressurization piezochromic film element.
  • the upper cover 62 of the passport passport provided with a recess 64 which is closed on the inside 66 of the book cover with a piezochromic film element 30 of the type described above.
  • the opposite inner side 68 of the passport is provided with tactile structures 70 by embossing or printing, which are thus arranged on the inner side 68 are that the recess 64 comes to lie with the film element 30 when folding the passbook 60 on the tactile structures 70.
  • the tactile structures 70 may appear red and are in the form of a motif, such as a graphic pattern or lettering.
  • the film element 30 appears green as described above in the unloaded state and blue in the loaded state.
  • the piezochromic film element 30 is pressed onto the tactile structures 70 and thereby pressurized and locally stretched in the region of the relief-like elevations of the tactile structures. In these stretched areas 72, the color tone of the film element therefore changes from green to blue, while the green color is retained outside the elevations of the tactile structures.
  • the motif formed by the tactile structures 70 which appears red in the unfolded passbook, is visible even after the passbook 60 has been folded open by the recess 64, but then appears blue against a green background.
  • FIG. 7 (a) shows an identification card 80, such as an identification card, bank card, credit card or driver's license in cross-section
  • Fig. 7 (b) shows the same map 80 in supervision.
  • the two outer layers 82 are recessed in a partial region, for example in the form of a circular recess 86 with a diameter of approximately 15 mm.
  • a piezochromic film element 30 of the type described above is arranged in the middle layer 84 and clamped with its edge between the two outer layers 82.
  • the film element 30 appears green. If a user presses, for example, with the index finger or thumb from below against the film element 30 (pressure load 88), then the film element 30 is pressurized and locally stretched because of the clamping of the edges. When viewing the recess 86 from above, so the pressure load 88 opposite card page, the viewer 90 then a color change from green to blue visible.
  • FIG. 7 (a) shows the appearance of the card 80 in the unloaded state, the supervision of Fig. 7 (b) in the pressurized state with triggered safety element.
  • a uniform blue color impression will generally not be established in the recess since the amount of compressive stress increases from the edge of the recess 86 toward the center.
  • the film element 30 therefore appears green at the edge of the recess 64 and blue in the center of the recess.
  • FIG. 8 11 shows a schematic sectional view of a security element 800 having a feature area 810 with elastomer 802 and photonic crystals embedded therein (not shown) according to an embodiment.
  • the elastomer 802 is formed as a coating on a carrier substrate 806 in this embodiment.
  • a carrier substrate 806 may optionally be withdrawn after a transfer of the security element to a target medium.
  • the carrier substrate 806 has first and second major surfaces HF1T, HF2T.
  • the illustration of adhesive layers and / or release layers has been omitted and are not shown.
  • the security element 800 may include further layers disposed on / on the elastomer 802 and the carrier substrate 806, respectively are.
  • the elastomer 802 may have further color layers on the first major surface HF1T, for example, the dark layer 804 may be disposed between the elastomer 802 and such other color layers.
  • the elastomer 802 has a first major surface HF1E and a second major surface HF2E facing each other.
  • a dark layer / coating 804 is disposed on / on the first major surface HF1E of the elastomer. An observer may look at the elastomer 802 from the side of the second major surface HF2E, i. from the direction BR, to perceive a change in color with external forces.
  • the dark layer / coating 804 is an elastic layer.
  • the elastic layer 804 has similar or equal deformation properties as the elastomer 802.
  • the elastic layer 804 may be made of the same (basic) material as the elastomer 802, with the difference that the elastic layer 804 has no photonic crystals but color pigments or dyes for coloring the layer.
  • color pigments or dyes for coloring the layer.
  • carbon black or a mixture of fringe pigments such as yellow, red and blue, are available to produce a black color impression.
  • a translucent interference coating 808 may be applied to the second major surface HF2E of the elastomer 802.
  • a viewer may perceive a blend color of the color of the photonic crystal of the elastomer 802 and the color of the translucent interference coating 808.
  • a layer / coating (not shown) may be provided which reduces the extensibility of the feature area or a portion of the feature area.
  • a stabilizing film can be used as the layer / coating. In the area where the stabilizing film is used, then higher tensile and / or compressive forces must be applied to achieve a color change.
  • a stabilization foil could be applied to one of the main surfaces HF1T, HF2T of the carrier substrate 806.
  • such a stabilizing foil could be applied on the main surface HF1E of the elastomer 802 or on the layer 804.
  • a layer may be provided with a further elastomer which forms a photonic crystal.
  • This layer may be disposed on / on the opaque layer 804 so that the opaque layer 804 is between the elastomer 802 and the layer with the further elastomer (not shown).
  • the visual appearance differs from the elastomer 802 and the other elastomer.
  • FIG. 9 shows a schematic sectional view of a security element 900 with two feature areas 910a, 910b.
  • Feature regions 910a, 910b include elastomers 902a, 902b and photonic crystals (not shown) embedded therein, according to one embodiment.
  • the elastomers 902a, 902b is formed as a coating on a carrier substrate 906 in this embodiment.
  • a carrier substrate 906 may optionally after a transfer of the security element on to deduct a target volume.
  • the carrier substrate 906 has a first and a second main surface HF1T, HF2T.
  • the elastomers 902a, 902b have a first major surface HF1Ea and HF1Eb and a second major surface HF2Ea and HF2Eb, respectively, which face each other.
  • a dark layer / coating 904a is disposed on / on the second major surface HF2Ea of the elastomer 902a.
  • An observer can not look at the elastomer 902a from the side of the second major surface HF2Ea, i. from the perspective BR1.
  • a viewer may look at the elastomer 902a from the side of the first major surface HF1Ea, i. from the viewing direction BR2, in order to perceive a color change with external forces.
  • the second feature area 910b is analogous to FIG. 8 explained.
  • the feature areas 910a, 910b may directly adjoin one another, as in FIG FIG. 9 shown or at a distance from each other.
  • the carrier substrate 906 may have a varying layer thickness, as in FIG Fig. 9 shown by way of example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein piezochromes Sicherheitselement (30) zur Absicherung von Wertgegenständen, mit zumindest einem Merkmalsbereich (32), der ein Elastomer (34) und eine Vielzahl magnetisch ausrichtbarer Partikel (36) aufweist, die vorzugsweise aus Magnetit und/oder superparamagnetischen Partikeln gebildet sind, wobei die magnetisch ausrichtbaren Partikel (36) in dem Elastomer (34) magnetisch in Form eines regelmäßigen Gitters angeordnet worden sind um einen photonischen Kristall zu bilden, und wobei der Merkmalsbereich (32) ohne äußere Krafteinwirkung ein erstes visuelles Erscheinungsbild zeigt, und bei Beaufschlagung von Zug- oder Druckkräften (42; 44) aufgrund einer Änderung der Gitterabstände des regelmäßigen Gitters des photonischen Kristalls ein zweites visuelles Erscheinungsbild zeigt, das gegenüber dem ersten visuellen Erscheinungsbild eine wahrnehmbare Farbtonänderung aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Sicherheitselements und einen mit einem solchen Sicherheitselement ausgestatteten Datenträger.
  • Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.
  • Bei der Echtheitsprüfung von Sicherheitselementen werden verschiedene menschliche Sinne genutzt, beispielsweise die visuelle Wahrnehmung zum Sehen optisch variabler Farben, die auditive Wahrnehmung zum Hören des charakteristischen Klangs eines Banknotensubstrats oder die taktile Wahrnehmung zum Fühlen erhabener Stichdruckstrukturen auf einer Banknote.
  • Als Fälschungsschutz besonders interessant sind interaktive Sicherheitsmerkmale, da diese durch die Einbeziehung des Benutzers besondere Aufmerksamkeit auf sich ziehen und zudem durch die Beteiligung mehrere Sinne besonders leicht einzuprägen sind.
  • Bei Banknoten und anderen Wertdokumenten werden derzeit nur wenige interaktive Echtheitsmerkmale eingesetzt. Ein bekanntes Beispiel ist ein thermochromes Sicherheitsmerkmal für Banknoten, bei dem die Wärme einer Fingerkuppe genügt, um die Farbe der Banknote an einer bestimmten Stelle zu verändern. Solche thermochromen Sicherheitsmerkmale funktionieren allerdings in der Regel nur dann zufriedenstellend, wenn die Umgebungstemperatur deutlich unterhalb der Köpertemperatur des Benutzers liegt. Ist die Umgebungstemperatur zu hoch, so ist das Merkmal oft bereits ausgelöst oder es zeigt sich kein deutlich wahrnehmbarer Effekt.
  • Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art anzugeben, das unabhängig von den Umgebungsbedingungen eine interaktive Echtheitsprüfung erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß der Erfindung ist ein gattungsgemäßes Sicherheitselement mit zumindest einem Merkmalsbereich ausgestattet, der ein Elastomer und eine Vielzahl von Partikeln aufweist, die vorzugsweise aus Magnetit und/ oder superparamagnetischen Partikeln gebildet sind, wobei die Partikel als magnetisch in ihrer Position ausrichtbare Partikel in dem Elastomer magnetisch in Form eines regelmäßigen Gitters angeordnet worden sind, um einen photonischen Kristall zu bilden. Der Merkmalsbereich zeigt ohne äußere Krafteinwirkung ein erstes visuelles Erscheinungsbild, und zeigt bei Beaufschlagung von Zug- und/ oder Druckkraft aufgrund einer Änderung der Gitterabstände des regelmäßigen Gitters des photonischen Kristalls ein zweites visuelles Erscheinungsbild, das gegenüber dem ersten visuellen Erscheinungsbild eine wahrnehmbare Farbtonänderung aufweist.
  • Vorzugsweise ist die äußere Krafteinwirkung eine mechanische Krafteinwirkung. Alternativ oder zusätzlich ist die äußere Krafteinwirkung eine magnetische Krafteinwirkung.
  • Wie weiter unten genauer erläutert, erzeugt der Merkmalsbereich charakteristische Reflexionsfarben, die im Wesentlichen durch den Abstand der Gitterebenen des von den Partikeln gebildeten photonischen Kristalls gegeben sind. Durch Beaufschlagung des Merkmalsbereichs mit Zug- und/ oder Druckkräften wird das Sicherheitselement elastisch verformt und dadurch auch der farbbestimmende Abstand der Gitterebenen verändert. Wegen der Elastizität des Elastomers kehrt das Sicherheitselement nach dem Entfernen der äußeren Kräfte wieder in die Ausgangslage mit dem ursprünglichen Gitterabstand und damit dem ursprünglichen Farbton zurück. Die Zug- und/ oder Druckbeanspruchung kann durch den Benutzer beispielsweise durch Falten, Knicken oder Biegen des Sicherheitselements oder durch lokale Ausübung von Druck, etwa mit einem Daumen oder Zeigefinger angelegt werden. Dies entspricht insbesondere einer mechanischen Krafteinwirkung.
  • Die Partikel sind magnetisch in ihrer Position ausrichtbare Partikel, welche zum Zeitpunkt der Aushärtung (/Vernetzung) des Elastomers magnetisch in dem Elastomer in der Form des regelmäßigen Gitters angeordnet worden sind. Die relative Anordnung der Partikel zum Elastomer ist irreversibel. Die Partikel können mit dem Elastomer durch eine Kraft - die weiterhin auch magnetisch sein kann - in einem anderen Gitterabstand angeordnet werden. Diese elastische Verformung ist naturgemäß reversibel.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Benutzer anstelle eines Fingers auch ein Hilfsmittel verwendet. Ein Hilfsmittel kann neben einem Stift zum Beispiel auch ein Elektromagnet oder ein Permanentmagnet sein, um eine Deformation (mittels Zug- und Druckkräften) des Sicherheitselements und somit eine Änderung des ursprünglichen Farbtons zu erreichen. Vorzugsweise erlaubt das Elastomer im Falle eines Magneten als Hilfsmittels, dass die magnetisch ausrichtbaren Partikel durch eine magnetische Kraft des Magnetfeldes von ihrer ursprünglichen Anordnung, d.h. ohne äußere Krafteinwirkung, eine veränderte, neue Anordnung einnehmen, wodurch eine Farbänderungen hervorgerufen wird.
  • Der Benutzer kann somit interaktiv eine reversible Farbtonänderung des Sicherheitselements auslösen.
  • Vorzugsweise können Hilfsmittel, insbesondere Magneten eine dunkle Farbe aufweisen. Insbesondere vorzugsweise können die Hilfsmittel eine oder mehrere dunkle bzw. schwarze Beschichtung(en) aufweisen, so dass eine Einfärbung des Elastomers bzw. des Sicherheitselements nicht erforderlich ist, wie später noch weiter erläutert wird.
  • Der Zustand ohne äußere Krafteinwirkung wird nachfolgend auch als unbelasteter Zustand, der Zustand mit Beaufschlagung von Zug- oder Druckkräften als belasteter Zustand des Merkmalsbereichs bzw. des Sicherheitselements bezeichnet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die magnetisch ausrichtbaren Partikel Nanopartikel mit einer Größe unterhalb von 100 nm. Die magnetisch ausrichtbaren Partikel können allerdings auch Agglomerate aus Nanopartikeln sein. Die Nanopartikel weisen dabei eine Größe unterhalb von 100 nm auf, während die Agglomeratgröße insbesondere zwischen 50 und 300 nm liegt. Vorzugsweise weisen die Nanopartikel eine Größe von unter 20 nm auf, beispielsweise von 6 bis 12 nm. Die magnetisch ausrichtbaren Partikel sind vorzugsweise aus Magnetit, paramagnetischen Partikeln oder superparamagnetischen Partikeln gebildet. Die Partikel mit superparamagnetischen Eigenschaften bzw. mit einer sehr geringen Remanenz bestehen vorzugsweise aus nicht magnetisch orientierten aggregierten Nano-Magnetit-Partikeln und/oder superparamagnetischen Partikeln (z.b. Carbonyleisen). Der Begriff magnetisch in Ihrer Position ausrichtbare Partikel erfasst dabei sowohl einzelne Nanopartikel als auch Agglomerate aus Nanopartikeln.
  • Paramagneten weisen nur so lange eine von Null verschiedene Magnetisierung auf, wie sie sich in einem externen Magnetfeld befinden. Die magnetisch ausrichtbaren Partikel sind also magnetisch temporär magnetisierbar.
  • Mit Vorteil weisen die den photonischen Kristall bildenden magnetisch ausrichtbaren Partikel alle im Wesentlichen dieselbe Größe auf und liegen im Bereich von ±20%, bevorzugt im Bereich von ± 10%um einen zentralen Größenwert.
  • Vorzugsweise ist der Merkmalsbereich maschinenlesbar bzw. maschinell auslesbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Farbtonänderung mittels Sensor in einem Prüfgerät erfasst wird und die reversible Verformung des Elastomers über einen Magneten (Elektromagneten, Permanentmagneten), einer Druckbeaufschlagung über einen mechanischen Stößel, einer Walze und einer Zugbeaufschlagung über einen Umschlingungswinkel oder einer Differenzgeschwindigkeit in einem Transportsystem erfolgt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung bleibt der Merkmalsbereich beim Kippen des Sicherheitselements im Wesentlichen farbkonstant. Die durch die äußeren Kräfte bewirkte Farbtonänderung ist dann leicht zu erkennen und besonders eindrucksvoll, da sie nicht von einer optischen Variabilität des Sicherheitselements überlagert wird.
  • Das Sicherheitselement kann einen homogenen Merkmalsbereich mit einem einheitlichen photonischen Kristall aufweisen. In vorteilhaften Gestaltungen wird allerdings der Merkmalsbereich mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichen Anordnungen der magnetisch ausrichtbaren Partikel aufweisen, wobei die Teilbereiche mit Vorteil unterschiedliche erste visuelle Erscheinungsbilder und/ oder unterschiedliche zweite visuelle Erscheinungsbilder zeigen.
  • Das erste und zweite Erscheinungsbild können jeweils einen Farbton im sichtbaren Spektralbereich aufweisen, beispielsweise kann die reversible Farbtonänderung zwischen Grün und Blau oder zwischen Rot und Grün stattfinden. Es ist allerdings auch möglich, dass die Reflexionsfarbe des photonischen Kristalls entweder im belasteten oder im unbelasteten Zustand außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegt. Der Merkmalsbereich erscheint in diesem Zustand dann je nach der Färbung des Elastomers farblos, transparent oder in einer durch andere Farbmittel erzeugten Farbe.
  • Vorzugsweise kann der zumindest eine Merkmalsbereich mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichen Verformungseigenschaften aufweisen. Weiterhin insbesondere können mehrere voneinander unabhängige/ getrennte / beabstandete Merkmalsbereiche voneinander verschiedene Verformungseigenschaften aufweisen.
  • Beispielsweise können unterschiedliche Verformungseigenschaften erzielt werden, indem die Shore-Härte bzw. Dehnungseigenschaften des Elastomers durch Steuerung des Vernetzungsgrads bzw. Vulkanisationsgrads beeinflusst werden.
  • Beispielsweise können zwei Teilbereiche mit verschiedener Shore-Härte bzw. Dehnungseigenschaften erzeugt werden, indem zwei Elastomere mit unterschiedlichen Shore-Härten bzw. Elastizitäten verwendet werden. Hierbei kann ein erstes Elastomer, welches eine höhere Elastizität als das zweite Elastomer aufweist, in beiden Teilbereichen aufgebracht werden. Das zweite Elastomer wird anschließend nur in dem zweiten Teilbereich aufgebracht. Folglich weist dann der erste Teilbereich eine höhere Elastizität als der zweite Teilbereich auf.
  • Dies kann bei Kautschuken beispielsweise durch den Einsatz von 0-5 % Vulkanisationsbeschleuniger 0-5%, Vulkanisationsverzögerer und 0-2 % Weichmacher im Katuschuk erzeugt werden.
  • Bei UV-vernetztenden Polymeren kann der Vernetzungsgrad durch eine modulierte Belichtungsmaske beeinflusst werden. Dazu würde man ein (noch nicht vernetztes) Elastomer auf ein Trägersubstrat auftragen. So kann zunächst mit einer ersten Strahlungsquelle und einer Blende eine erster Teilbereich vernetzt werden und mit einer zweiten Strahlungsquelle dann der zweite Teilbereich vernetzt werden. Wählt man zwei verschiedene Photoinitiatoren in einem Ausgangsmaterial für ein Elastomer mit unterschiedlichen spektralen Absorptionseigenschaften (z.B. andere Wellenlängenbereich) aus, kann man somit die Anzahl der Radikalstarter in den Teilbereichen bestimmen und damit die Kettenlänge beeinflussen, wodurch die Elastizität bzw. Dehnbarkeit eingestellt wird.
  • Beispielsweise können zwei Teilbereiche mit verschiedenen Farbtonänderungen im Falle einer äußeren Krafteinwirkung erzeugt werden, indem ein Elastomer verwendet wird. Hierbei wird in einem ersten Schritt das Elastomer in beiden Teilbereichen aufgebracht. In einem zweiten Schritt wird das Elastomer nochmals, hierbei aber nur im zweiten Teilbereich aufgebracht. Folglich weist dann der erste Teilbereich eine geringere Schichtdicke als der zweite Teilbereich auf, wodurch sich bei äußerer Krafteinwirkung die Dehnung der Teilbereiche unterscheidet und hierdurch unterschiedliche Farbänderungen erzielt werden.
  • Beispielsweise kann ein Trägersubstrat eine variierende Schichtdicke aufweisen, so dass eine höhere Dehnbarkeit im einem Bereich mit einer Schichtdicke vorliegt, die geringer ist als in einem anderen Bereich (mit höherer Schichtdicke). In dem Bereich mit der geringeren Schichtdicke stellt sich die Farbänderung früher ein, so dass entsprechend der Schichtdickenvariation ein Muster/Motiv erkennbar wird. Weiterhin kann alternativ oder zusätzlich eine Stabilisierungsfolie vorgesehen werden. In dem Bereich wo die Stabilisierungsfolie vorgesehen ist, müssen dann höhere Zug- und/oder Druckkräfte aufgebracht werden, um eine Farbänderung zu erzielen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung reflektiert der photonische Kristall des Merkmalsbereichs in zumindest einem Teilbereich ohne äußere Krafteinwirkung Licht im infraroten Spektralbereich und reflektiert bei Beaufschlagung von Zug- oder Druckkräften aufgrund einer Änderung der Gitterabstände des regelmäßigen Gitters des photonischen Kristalls Licht im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im Roten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung reflektiert der photonische Kristall des Merkmalsbereichs in zumindest einem Teilbereich ohne äußere Krafteinwirkung Licht im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im Blauen, und reflektiert bei Beaufschlagung von Zug- oder Druckkräften aufgrund einer Änderung der Gitterabstände des regelmäßigen Gitters des photonischen Kristalls Licht im ultravioletten Spektralbereich.
  • Auch wenn in der Erfindung die von einem menschlichen Benutzer wahrnehmbare Farbtonänderung im Vordergrund steht, kann die Farbtonänderung auch maschinell, beispielsweise mittels eines Sensors erfasst werden. Dies gilt insbesondere, wenn die Reflexionsfarbe des photonischen Kristalls in einem Zustand des Merkmalsbereichs außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegt. So kann ein Sensor die vom photonischen Kristall reflektierte IR- oder UV-Strahlung direkt erfassen, während ein menschlicher Beobachter die Änderung der Reflexionsfarbe hin zum Infraroten oder Ultravioletten nur indirekt wahrnehmen kann, etwa indem der Merkmalsbereich von einem farbigen Zustand in einen transparenten Zustand übergeht.
  • Das Elastomer ist mit Vorteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus elastischen Siliconen, Acrylaten, Polyesteracrylaten, Kautschuken, Polyisobuten, Polyurethanen und Polyvinylbutylaten.
  • Vorzugsweise bildet das mit den magnetisch ausrichtbaren Partikeln versetzte Elastomer eine Folie, deren Dicke unterhalb von 1000 µm, bevorzugt unterhalb von 600 µm und besonders bevorzugt unterhalb von 300 µm liegt. Die minimale Dicke der Folie beträgt vorteilhafterweise mindestens 10 µm. Vorzugsweise weist die Folie für Anwendungen in Banknoten und/oder Karten, wie Ausweiskarten, eine Dicke im Bereich von 20 µm bis 100 µm, weiterhin vorzugsweise im Bereich von 20 µm bis 50 µm, auf.
  • Vorzugsweise entspricht die Dicke der Folie bzw. des Elastomers der Dicke des Wertdokuments, so dass die Folie/das Elastomer weder eine merklich höhere noch eine merklich geringere Dicke als das Wertdokument aufweist.
  • Das Elastomer ist vorteilhafterweise im Wesentlichen transparent und farblos, so dass die wahrgenommene Farbe des Merkmalsbereichs durch die Reflexionsfarbe des photonischen Kristalls bestimmt ist. Es ist grundsätzlich jedoch auch möglich, ein gefärbtes Elastomer einzusetzen, so dass sich die wahrgenommene Farbe des Merkmalsbereichs aus einer Farbmischung der Eigenfarbe des Elastomers und der Reflexionsfarbe des photonischen Kristalls ergibt. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Elastomer ein oder mehrere Schichten bzw. ein oder mehrere Beschichtungen. Vorzugsweise sind solche Schichten bzw. Beschichtungen an/ auf dem Elastomer angeordnet. Insbesondere kann das Elastomer eine dunkle Schicht/Beschichtung, vorzugsweise eine schwarze Schicht/ Beschichtung aufweisen. Eine solche dunkle oder schwarze Schicht/Beschichtung dient vorzugsweise dazu einen guten Kontrast zwischen der Farbe des photonischen Kristalls und der dunklen oder schwarzen Schicht/Beschichtung zu schaffen, so dass ein Betrachter die Farbe bzw. Farbänderung des photonischen Kristalls gut wahrnehmen kann. In anderen Worten kann zur Sichtbarmachung des Farbtons des photonischen Kristalls das Elastomer mit einer dunklen Beschichtung versehen werden.
  • Vorzugsweise weist das Elastomer eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche auf, die einander gegenüber stehen. Vorzugsweise ist eine dunkle Schicht/ Beschichtung auf/an der ersten Hauptfläche angeordnet, während ein Betrachter von der Seite der zweiten Hauptfläche auf das Elastomer blickt.
  • Weist ein Hilfsmittel eine oder mehrere dunkle Farbe(n) bzw. schwarze Beschichtung(en) auf, ist eine Einfärbung des Elastomers oder eine mehrere dunkle bzw. schwarze Beschichtung(en) auf dem Elastomer nicht erforderlich. Mit anderen Worten kann in einem Fall bei dem das Elastomer -das den photonischen Kristall bildet- nicht auf einer opaken Schicht/ Beschichtung aufgebracht ist, ein absorbierendes/ schwarzes Hilfsmittel (z.B. ein Stift) verwendet werden, um den Farbton bzw. die Farbänderung des Merkmalsbereichs sichtbar zu machen.
  • Alternativ vorzugsweise ist eine solche dunkle Schicht/ Beschichtung eine elastische Schicht. Vorzugsweise weist die elastische Schicht ähnliche oder gleiche Verformungseigenschaften wie das Elastomer auf. Insbesondere kann die elastische Schicht aus dem gleichen (Grund-)Material wie das Elastomer bestehen mit dem Unterschied, dass die elastische Schicht keine photonischen Kristalle aufweist, sondern Farbpigmente oder Farbstoffe zur Einfärbung der Schicht. Für die Einfärbung bieten sich zum Beispiel Ruß oder eine Mischung aus Bundpigmenten, wie gelb, rot und blau, an, um einen schwarzen Farbeindruck zu erzeugen.
  • Weiterhin vorzugsweise umfasst das Elastomer eine transluzente Interferenzbeschichtung auf. Vorzugsweise ist eine solche transluzente Interferenzbeschichtung auf der zweiten Hauptfläche des Elastomers angeordnet. Vorzugsweise ist eine transluzente Interferenzbeschichtung eine Flüssigkristallbeschichtung. Vorzugsweise ist eine transluzente Interferenzbeschichtung eine Beschichtung auf Basis von Interferenzpigmenten. Im Fall von Interferenzpigmenten sind diese in einem Bindemittel eingebracht, wobei die Interferenzpigmente die zweite Hauptfläche des Elastomers nicht vollständig bedecken. Insbesondere kann die transluzente Interferenzbeschichtung auf sog. STEP-Pigmenten basieren.
  • Wirken äußere Kräfte auf das Elastomer bzw. den Merkmalsbereich, kann ein Betrachter eine Mischfarbe aus der Farbe des photonischen Kristalls des Elastomers und der Farbe der transluzenten Interferenzbeschichtung wahrnehmen.
  • Weiterhin vorzugsweise können zwei oder mehr Merkmalsbereiche nebeneinander angeordnet sein. In diesem Fall können sich die Elastomere bzw. die photonischen Kristalle der Merkmalsbereiche unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich können die Elastomere eine oder mehrere voneinander verschiedene Schichten/ Beschichtungen aufweisen.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schicht(en) / Beschichtung(en) auf verschiedenen Hauptflächen der Elastomere angeordnet sind. Beispielsweise kann eine Schicht/Beschichtung auf der ersten Hauptfläche des Elastomers eines ersten Merkmalsbereichs angeordnet sein, während eine Schicht/Beschichtung auf der zweiten Hauptfläche des Elastomers des zweiten Merkmalsbereichs angeordnet ist, der an den ersten Merkmalsbereich angrenzt.
  • Weiterhin kann eine oder mehrere Schicht ebenfalls Elastomere, die photonische Kristalle bilden, umfassen, wobei sich dieses weitere Elastomer in seinem visuellen Erscheinungsbild von dem (ersten) Elastomer, das den photonischen Kristall mit dem ersten und zweiten visuellen Erscheinungsbild unterscheidet.
  • Weiterhin vorzugsweise kann eine Schicht/Beschichtung vorgesehen sein, die die Dehnbarkeit des Merkmalsbereichs oder eines Teilbereichs des Merkmalsbereichs verringert. Beispielsweise kann als Schicht/Beschichtung eine Stabilisierungsfolie vorgesehen sind. In dem Bereich wo die Stabilisierungsfolie vorgesehen ist, müssen dann höhere Zug- und/oder Druckkräfte aufgebracht werden, um eine Farbänderung zu erzielen.
  • Vorzugsweise kann eine Schicht/ Beschichtung ein dunkles/ eingefärbtes Elastomer oder elastische Folie sein, die an/ auf eine Hauptfläche des Elastomers appliziert wird.
  • Beispielsweise können Schichten/ Beschichtungen auf das Elastomer kaschiert werden. Beispielsweise können Schichten/Beschichtungen auf das Elastomer mittels Gießbeschichtung aufgebracht werden. Beispielsweise können Schichten/Beschichtungen auf das Elastomer aufgedruckt werden bzw. drucktechnisch aufgebracht werden.
  • Weiterhin vorzugsweise kann das Elastomer eine oder mehrere transparente Schichten/Beschichtungen aufweisen. Weiterhin vorzugsweise kann das Elastomer eine oder mehrere transluzente Schichten/Beschichtungen aufweisen. Weiterhin vorzugsweise kann das Elastomer eine oder mehrere farbige Schichten/ Beschichtungen aufweisen.
  • Beispielsweise kann das Sicherheitselement derart gestaltet sein, dass bei Betrachtung des Sicherheitselements von einer Seite bzw. Hauptfläche eine Farbänderung aufgrund des beschriebenen piezochromen Effekts sichtbar ist, während bei Betrachtung des Sicherheitselements von einer anderen Seite bzw. Hauptfläche eine transluzente und/oder farbige Beschichtung sichtbar ist.
  • In einer Weiterbildung weist das Elastomer neben den magnetisch ausrichtbaren Partikeln weitere Merkmalsstoffe auf, insbesondere Lumineszenzstoffe oder IR-absorbierende Stoffe. Die weiteren Merkmalsstoffe beeinflussen dabei den ohne Anregung sichtbaren Farbton oder die Streuung des Elastomers vorzugsweise nicht oder kaum. Durch geeignete Merkmalsstoffe kann das Elastomer insbesondere maschinenlesbar gemacht werden.
  • Das Elastomer kann sowohl als freitragende Folie als auch als Beschichtung auf einem Trägersubstrat ausgebildet sein. Ein solches Trägersubstrat kann gegebenenfalls nach einem Transfer des Sicherheitselements auf einen Zieldatenträger abgezogen werden.
  • Beispielsweise kann ein Trägersubstrat eine variierende Schichtdicke aufweisen. D.h. dass bei gleichem Krafteintrag die Dehnung in einem Bereich mit einer geringeren Schichtdicke höher ist als in einem anderen Bereich mit höherer Schichtdicke. In dem Bereich mit der geringeren Schichtdicke stellt sich die Farbänderung früher ein, so dass entsprechend der Schichtdickenvariation ein Muster/Motiv erkennbar wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die magnetisch ausrichtbaren Partikel mit einer Merkmalsbeschichtung versehen, die den Partikeln Lumineszenz- oder IR-absorbierende Eigenschaften verleiht.
  • Alternativ oder zusätzlich können die magnetisch ausrichtbaren Partikel mit einer hydrophoben Beschichtung versehen sein, bei der es sich um eine anorganische Beschichtung, eine organische Beschichtung oder eine Hybridbeschichtung handeln kann. Bei der anorganischen hydrophoben Beschichtung kann es sich insbesondere um eine Silanbeschichtung, bei der organischen hydrophoben Beschichtung insbesondere um eine Schicht aus halogenierten Polymeren, wie etwa PTFE, PVC, oder halogenierten Acrylaten, handeln.
  • Weiter können die magnetisch ausrichtbaren Partikel mit Vorteil mit transparenten, mechanisch wirkenden Abstandhaltern ausgestattet sein. Die Abstandhalter können dabei sowohl auf einer anorganischen als auch einer organischen Beschichtung beruhen.
  • Der Merkmalsbereich insgesamt und/ oder die oben genannten Teilbereiche mit unterschiedlichen Anordnungen der magnetisch ausrichtbaren Partikel sind vorzugsweise in Form von Zeichen, Mustern oder einer Codierung ausgebildet.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist aus Betrachtungsrichtung unterhalb des Merkmalsbereichs eine Funktionsschicht angeordnet, die durch die Farbtonänderung des Merkmalsbereichs beeinflusst werden kann. Eine solche Funktionsschicht kann beispielsweise durch eine UV- oder IR-absorbierende Schicht gebildet sein, die UV- oder IR-Strahlung absorbiert, solange der photonische Kristall diese Strahlung nicht reflektiert sondern transmittiert. Auf diese Weise kann eine Änderung der Gitterabstände des photonischen Kristalls des Merkmalsbereichs auch mit Hilfe der darunterliegenden Funktionsschicht erfasst werden.
  • Auch eine dunkle oder schwarze Beschichtung kann unterhalb des Merkmalsbereichs vorgesehen sein, um die Erkennbarkeit der Farbtonänderung zu erhöhen. Die dunkle oder schwarze Beschichtung kann vollflächig oder in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Sicherheitselement im Merkmalsbereich einen weiteren magnetischen Teilbereich. Der weitere magnetische Teilbereich kann vorgesehen sein für eine verbesserte magnetische Krafteinwirkung auf das Sicherheitselement, insbesondere also um mit kleinerem äußeren Magnetfeld eine ausreichende Krafteinwirkung zu erzielen. Der weitere magnetische Teilbereich weist eine höhere Magnetisierung bzw. Magnetisierbarkeit auf als das Elastomer mit dem photonischen Kristall, beispielsweise wird ein anderes Material verwendet und/ oder eine höhere Konzentration (der) magnetischer(n) Partikel. Bevorzugt sollte der weitere magnetische Teilbereich eine geringere Elastizität als das Elastomer aufweisen, vorzugsweise unelastisch sein. Ist der weitere magnetische Teilbereich fest/unelastisch ausgestaltet, kann ein lokaler Zusatzeffekt beobachtet werden. Insbesondere wird das Elastomer unmittelbar neben dem festen, magnetischen Teilbereich stärker verformt, also lokal einen anderen Farbeffekt zeigen. Der weitere magnetische Teilbereich kann in der gleichen Schicht wie das Elastomer oder in einer weiteren Schicht angeordnet sein. Der magnetische Teilbereich kann in der Form eines eigenen Motivs vorgesehen sein. Vorzugsweise sind das Elastomer und der magnetische Teilbereich auf einer gemeinsamen Schicht angeordnet, insbesondere auf einer Trägerschicht oder auf einer aufkaschierten Schicht. Weiter vorzugsweise ist der magnetische Teilbereich innerhalb eines Bereiches des Elastomers angeordnet (ringsum umgeben von Elastomer). Alternativ kann der magnetische Teilbereich seitlich an zumindest einer Seite des Elastomers - vorzugsweise an zwei Seiten und weiter vorzugsweise um das Elastomer herum - angeordnet sein. Sofern der weitere magnetische Teilbereich in einer weiteren (eigenen) Schicht angeordnet ist, kann er unter einer durchgehenden Schicht mit dem photonischem Kristall angeordnet sein. Ist der unter dem Elastomer angeordnete weitere magnetische Teilbereich opak ausgestaltet, kann ein Farbeffekt - von unten betrachtet - nur neben dem magnetischen Teilbereich gesehen werden. Von oben betrachtet wäre dagegen der gesamte Merkmalsbereich und dessen Farbeffekt sichtbar. Ist der weitere magnetische Teilbereich - alternativ oder zusätzlich - fest ausgestaltet, ist ein Farbeffekt (für beide Betrachtungsrichtungen) nur seitlich des magnetischen Teilbereiches zu beobachten.
  • Das Sicherheitselement ist insbesondere ein Sicherheitsfaden, ein Aufreißfaden, ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen.
  • Die Erfindung enthält auch einen Datenträger mit einem Sicherheitselement der oben beschriebenen Art. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folienverbundbanknote, um eine Aktie, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gutschein, einen Scheck, eine hochwertige Eintrittskarte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passpersonalisierungsseite handeln.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Merkmalsbereich des piezochromen Sicherheitselements dabei in einer Aussparung des Datenträgers angeordnet, in welcher der Merkmalsbereich des Sicherheitselements druckbeaufschlagbar ist. Vorzugsweise ist das Sicherheitselement dabei so in der Aussparung angeordnet, dass der Merkmalsbereich von einer Datenträgerseite her druckbeaufschlagbar ist und die resultierende Farbtonänderung auf der gegenüberliegenden Datenträgerseite visuell wahrnehmbar ist. Die Farbtonänderung wird durch Druckbeaufschlagung durch den Benutzer ausgelöst, beispielsweise indem der Benutzer mit Daumen oder Zeigefinger in die Aussparung drückt und den dort angeordneten Merkmalsbereich dadurch zumindest lokal dehnt.
  • Beispielsweise kann das Sicherheitselement als Fensterfolie bzw. in ein Fenster eines Wertdokuments vorgesehen sein. Vorzugsweise weist das Elastomer in diesem Fall eine Dicke auf, die der Dicke des Wertdokuments entspricht.
  • In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung ist der Merkmalsbereich des piezochromen Sicherheitselements in einem dehnbaren oder biegbaren Bereich des Datenträgers angeordnet. Die Farbtonänderung wird in diesem Fall einfach durch Dehnen oder Biegen des Datenträgers durch den Benutzer ausgelöst.
  • Bei einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung weist der Datenträger in einem Teilbereich taktile Reliefstrukturen auf und der Merkmalsbereich des piezochromen Sicherheitselements kann durch Biegen, Falten, Knicken oder Klappen des Datenträgers in Druckkontakt mit den taktilen Reliefstrukturen gebracht werden. Im Druckkontakt wird der Merkmalsbereich von den taktilen Reliefstrukturen lokal gedehnt und dadurch eine lokale Farbtonänderung ausgelöst. Der Merkmalsbereich ist dabei mit Vorteil im Bereich einer Aussparung oder einen transparenten Fensters angeordnet, so dass die Farbtonänderung leicht visuell wahrgenommen werden kann.
  • Mit Vorteil weist der Datenträger zusätzlich zumindest ein Referenzfarbelement/ Festfarbelement auf, dessen Farbton dem Farbton des ersten oder zweiten visuellen Erscheinungsbilds des Merkmalsbereichs entspricht. Der Farbton eines Referenzfarbelements stellt einen festen Bezugspunkt dar, der die Farbtonänderung des Merkmalsbereichs leichter erkennbar macht, da das menschliche Auge auf die auftretenden Farbunterschiede empfindlicher ist als auf die Farbveränderung an sich. Die Referenzfarbelemente können beispielsweise durch farbige Druckschichten oder andere farbige Strukturen gebildet sein.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Farbton des Elastomers bzw. des Sicherheitselements durch ein Auflegen auf einem dunklen Untergrund oder eine schwarze Beschichtung auf der Rückseite des Elastomers sichtbar wird.
  • Vorzugsweise weist der Merkmalsbereich Teilbereiche auf, in denen das Elastomer voneinander verschiedene Schichtdicken besitzt. Vorzugsweise werden in diesen Teilbereichen voneinander verschiedene Kräfte für eine Verformung benötigt, so dass es Teilbereiche mit unterschiedlicher Verfärbung bei (gleicher) Zugbeaufschlagung/Kraftausübung gibt.
  • Vorzugsweise kann das Elastomer auf einem elastischen Träger beschichtet werden. Insbesondere kann das Trägersubstrat ein elastischer Träger sein.
  • Vorzugsweise ist der elastische Träger mit einer dunklen Beschichtung versehen. Alternativ ist der elastische Träger dunkel eingefärbt.
  • Vorzugsweise wird das Elastomer in Teilbereichen mit voneinander verschiedenen elastischen Folien beschichtet. Vorzugsweise kann eine Schicht/ Beschichtung eine elastische Folie sein.
  • Vorzugsweise wird das Elastomer mittels Gießverfahren und Rakeln und/oder Auftragen mittels Düsen, und/oder drucktechnisch auf ein Trägersubstrat bzw. Wertdokumentsubstrat aufgebracht. Vorzugsweise sind die magnetisch ausrichtbaren Partikel im Elastomer in ihrer Orientierung fixiert.
  • Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines piezochromen Sicherheitselements der oben beschriebenen Art, bei dem
    • in ein noch nicht gehärtetes Elastomer eine Vielzahl magnetisch ausrichtbarer Partikel eingebracht werden,
    • die magnetisch in Ihrer Position ausrichtbaren Partikel durch zumindest ein äußeres Magnetfeld in Form eines regelmäßigen Gitters ausgerichtet werden um einen photonischen Kristall zu bilden, vorzugsweise wird das Magnetfeld durch eine Magnetplatte mit Oberflächenrelief und/ oder einer Vielzahl von Einzelmagneten erzeugt, und
    • das Elastomer bei angelegtem Magnetfeld mit den ausgerichteten Partikeln getrocknet und/oder gehärtet oder /und chemisch vernetzt wird.
  • Vorzugsweise kann die Magnetplatte und / oder die Vielzahl an Einzelmagneten aus Permanentmagneten bestehen oder aus Elektromagneten.
  • Vorzugsweise wird das Elastomer in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren verarbeitet.
  • Ein Verfahren zum maschinellen Prüfen eines Sicherheitselements kann vorliegend vorteilhaft ausgestaltet sein. Insbesondere kann ein piezochromes Sicherheitselement mit einem elastischen Merkmalsbereich, beispielsweise wie es zuvor beschrieben wurde, geprüft werden.
  • In einer ersten Variante umfasst das Prüfen des Sicherheitselements folgende Teilschritte:
    • ein Einbringen einer Zug- und/oder Druckkraft auf einen elastischen Merkmalsbereich eines Sicherheitselements, insbesondere durch mechanische oder magnetische Krafteinwirkung; und
    • ein Erfassen einer Dicke im Merkmalsbereich des Sicherheitselements in Antwort auf die Krafteinwirkung auf den Merkmalsbereich des Sicherheitselements.
  • In einer zweiten Variante umfasst das Prüfen des Sicherheitselements folgende Teilschritte:
    • ein Einbringen einer Zug- und/ oder Druckkraft auf einen Merkmalsbereich eines Sicherheitselements durch magnetische Krafteinwirkung;
    • ein Erfassen einer vorgegebenen Eigenschaft des Sicherheitselements in Antwort auf die Krafteinwirkung auf den Merkmalsbereich des Sicherheitselements.
  • Eine entsprechende Prüfeinheit zum maschinellen Prüfen eines Sicherheitselements, umfasst:
    • eine Krafteinbringungseinheit, welche eingerichtet ist eine vorgegebene Zug- und/oder Druckkraft auf einen elastischen Merkmalsbereich eines Sicherheitselements einzubringen; und
    • eine Erfassungseinheit, welche eingerichtet ist eine Eigenschaft des Merkmalsbereichs des Sicherheitselements in Antwort auf die Krafteinwirkung auf den Merkmalsbereich des Sicherheitselements zu erfassen.
  • Die Erfassungseinheit misst die Eigenschaft, wie z.b. eine Dicke bzw. eine Länge des Merkmalsbereichs im Sicherheitselement bzw. des Sicherheitselements oder des Datenträgers mit Sicherheitselement oder eine Farbe des Merkmalsbereichs in Reflexion. Insbesondere wird eine Änderung der Eigenschaft (Dicke, Länge, Farbe ...) erfasst. Optional enthält die Prüfeinheit zudem eine Auswertungseinheit für die Messsignale/-werte der Erfassungseinheit, die Auswertungseinheit wertet insbesondere aus, ob eine vorgegebene Eigenschaft (oder eine vorgegebene Änderung einer Eigenschaft) vorliegt.
  • Die Prüfung kann vorbereitet oder begleitet werden durch ein Erwärmen des Sicherheitselements. Bevorzugt wird das Sicherheitselement durch ein magnetisches Wechselfeld, welches auf die magnetisch ausrichtbaren Partikel wirkt, erwärmt. Durch die Erwärmung ändern sich die rheologischen Eigenschaften des Elastomers. Dies führt beispielsweise dazu, dass sich mit geringeren mechanischen oder magnetischen Kräften bereits die angestrebten Effekte erzielen lassen wie Dickenänderung, Längenänderung, Farbtonwechsel. Ebenso ist bei gleichen mechanischen oder magnetischen Kräften die Gitterabstandsänderung stärker.
  • Beispiele für die maschinell erfassbaren Eigenschaften sind:
    • Farbtonänderung in Reflexion (UV/ VIS/ IR), wobei eine Prüfung insbesondere mittels Spektralphotometer, CCD-Kamera, Scanner erfolgt,
    • Dickenänderung des Elastomeres in dem beaufschlagten Bereich, wobei die Prüfung insbesondere mittels Ultraschallsensor, kapazitiver Prüfung oder Piezoelement erfolgt oder
    • Längenänderung des Elastomeres in dem beaufschlagten Bereich, wobei die Größe eines definierten Bereiches (z.B. Skala, Kantenlänge eines Quadrats, Durchmesser eines Kreiselementes), beispielsweise mittels CCD-Kamera, Scanner erfasst und geprüft wird.
  • Die Krafteinwirkung kann auch frequenzabhängig erfolgen, so dass man bei der Prüfung noch die Geschwindigkeit der Rückstellungskräfte des Elastomeres (Relaxationszeit) berücksichtigt. Somit können die materialspezifischen Eigenschaften des Elastomers bzw. des Prüfelementes in Abhängigkeit der Temperatur mit geprüft werden.
  • Vorzugsweise kann der Schritt des Erfassens für das Sicherheitselement zumindest zweimal erfolgen. Insbesondere kann das Erfassen für eine vorgegebene, erste Krafteinwirkung und eine vorgegebene, zweite Krafteinwirkung erfolgen.
  • Die Prüfeinheit kann die Eigenschaft beispielsweise in mindestens zwei Schritten des Erfassens:
    • mit und ohne die äußere Zug- oder/Druckkraft Kraft, und/ oder
    • bei vorhandener Krafteinwirkung mit und ohne Erwärmung erfassen, und/oder
    • bei vorgegebener erster und zweiter Krafteinwirkung.
  • Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
  • Es zeigen:
    • Fig.1
    eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen piezochromen Sicherheitselement in Form eines Fenstersicherheitsfadens,
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch die Banknote der Fig.1 entlang des Fenstersicherheitsfadens im Ausschnitt, wobei (a) die Banknote in ungefaltetem Zustand und (b) die Banknote in gefaltetem Zustand zeigt,
    Fig. 3
    schematisch im Querschnitt ein piezochromes Folienelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 4
    das piezochrome Folienelement der Fig. 3 bei Beaufschlagung mit Zugkräften,
    Fig. 5
    ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Passbuchs, wobei (a) das Passbuch im aufgeklappten Zustand und (b) das Passbuch im zugeklappten Zustand zeigt,
    Fig. 6
    ein Passbuch mit einem auf Druckbeaufschlagung ansprechenden piezochromen Folienelement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei (a) das Passbuch im aufgeklappten Zustand und (b) das Passbuch im zugeklappten Zustand zeigt,
    Fig. 7
    eine Identifikationskarte nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, in (a) in Aufsicht und in (b) im Querschnitt,
    Fig. 8
    eine schematische Schnittansicht eines Sicherheitselements mit einem Merkmalsbereich, und
    Fig. 9
    eine schematische Schnittansicht eines Sicherheitselements mit zwei Merkmalsbereichen.
  • Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten und andere Datenträger erläutert.
  • Figur 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit einem erfindungsgemäßen piezochromen Sicherheitselement 12 in Form eines Fenstersicherheitsfadens, der an bestimmten Fensterbereichen 14 an der Oberfläche der Banknote 10 hervortritt, während er in den dazwischen liegenden Bereichen im Inneren der Banknote 10 eingebettet ist.
  • Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die Banknote entlang des Fenstersicherheitsfadens 12 im Ausschnitt, wobei Fig. 2(a) die Banknote in ungefaltetem Zustand und Fig. 2(b) die Banknote in gefaltetem Zustand zeigt.
  • Im nicht gefalteten Zustand zeigt das Sicherheitselement 12 in den Fensterbereichen 14 der Banknote ein erstes visuelles Erscheinungsbild, erscheint beispielsweise gleichmäßig mit dem Farbton Grün. Wird die Banknote 10 und damit das Sicherheitselement 12 um eine Längsachse 16 nach hinten gefaltet, so verändert sich der Farbton des Sicherheitselements 12 im Bereich des Falzes 20 deutlich, das Sicherheitselement erscheint dort beispielsweise blau. Im gefalteten Zustand (Fig. 2(b)) enthält das Sicherheitselement 12 somit zwei Bereiche mit unterschiedlichem Erscheinungsbild, nämlich erste Bereiche 22 abseits des Falzes 20, in denen in den Fensterbereichen 14 unverändert ein grünes Erscheinungsbild sichtbar ist, und zweite Bereiche 24 im Falz 20, in denen in den Fensterbereichen 14 ein blaues Erscheinungsbild sichtbar ist.
  • Wird die Banknote 10 wieder aufgefaltet, so stellt sich der ursprüngliche, einheitlich grüne Farbton wieder ein, die Farbtonänderung ist somit vollständig reversibel. Diese reversible Farbtonänderung tritt an jeder Position des Sicherheitselements 12 beim Falten auf und stellt wegen ihrer Interaktivität und leichten Erkennbarkeit und einfaches und gut zu memorierendes Echtheitskennzeichen dar.
  • Der Aufbau erfindungsgemäßer Sicherheitselemente und das Zustandekommen der Farbänderung werden nun mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 näher erläutert. Das in Fig. 3 schematisch im Querschnitt dargestellte piezochrome Folienelement 30 ist in einem Merkmalsbereich 32 im Wesentlichen durch ein farbloses Elastomer 34 gebildet, das im fertigen Sicherheitselement physikalisch und/oder chemisch getrocknet ist und eine stabile, selbsttragende Folie einer Dicke von etwa 250 µm bildet. Als Elastomer kann beispielsweise ein elastisches Silikon eingesetzt werden.
  • Zur Erzeugung des piezochromen Farbeffekts wurden bei der Herstellung des Folienelements 30 in das noch nicht gehärtete Elastomer 34 eine Vielzahl von magnetisch ausrichtbaren Partikeln 36 eingearbeitet, konkret Magnetit, paramagnetische und/ oder superparamagnetische Partikel. Im Ausführungsbeispiel wurden hierzu nanoskalige Magnetite mit einem Durchmesser von etwa 50 nm in einer Konzentration von etwa 5% in das Silikon eingearbeitet.
  • Aufgrund ihrer magnetischen Ausrichtbarkeit ordnen sich die Partikel 36 in dem schwachen Magnetfeld eines externen Magneten 40 (gestrichelt in Fig. 3 ) in Form eines regelmäßigen Gitters an und bilden in dem umgebenden Elastomer 34 einen photonischen Kristall. Das Elastomer 34 wird bei angelegtem Magnetfeld getrocknet und die räumliche Anordnung der Partikel 36 und der photonische Kristall damit fixiert, so dass der photonische Kristall auch nach Entfernen des externen Magneten 40 erhalten bleibt.
  • Bei der Betrachtung erzeugt der Merkmalsbereich 32 mit dem photonischen Kristall charakteristische Reflexionsfarben, die im Wesentlichen durch den Abstand d der Gitterebenen 38 der Partikel-Anordnung gegeben sind. Im Ausführungsbeispiel erscheint der Merkmalsbereich in Aufsicht etwa grün. Durch eine geeignete Wahl des beim Trocknen des Elastomers 34 angelegten Magnetfelds kann der visuelle Eindruck des Merkmalsbereichs 32 in weiten Bereichen nach Wunsch eingestellt werden.
  • Der Merkmalsbereich 32 kann auch mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichen Anordnungen der magnetisch ausrichtbaren Partikel aufweisen. Beispielsweise führen lokal unterschiedliche starke Magnetfelder beim Trocknen zu lokal unterschiedlichen Abständen der Gitterebenen 38 und damit zu unterschiedlichen Reflexionsfarben des Merkmalsbereichs 32. Diese unterschiedlichen Teilbereiche können, wie auch der gesamte Merkmalsbereich 32, in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung ausgebildet sein.
  • Wird das piezochrome Folienelement 30 nun mit Zug- oder Druckkräften beaufschlagt, wie in Fig. 4 am Beispiel von Zugkräften 42 gezeigt, so erlauben die elastischen Eigenschaften des Elastomers 34 eine starke elastische Verformung des Sicherheitselements 30. Da bei der Verformung das Volumen des Elastomers 34 im Wesentlichen erhalten bleibt, wird eine Verlängerung in einer Raumrichtung durch entsprechende Verkürzungen in den anderen Raumrichtungen ausgeglichen. Wird das Folienelement 30 beispielsweise wie in Fig. 4 in einer Richtung 42 in der Ebene des Sicherheitselements gestreckt, so verringert sich die Höhe des Elastomers und damit auch der Abstand d der Gitterebenen 38 entsprechend. Da die Reflexionsfarbe im Wesentlichen durch den Abstand der Gitterebenen 38 bestimmt ist, zeigt das zugbeaufschlagte Folienelement 30 der Fig. 4 eine Reflexionsfarbe kürzerer Wellenlänge und erscheint beispielsweise blau. Nach Beendigung der Zugkraftbeaufschlagung kehrt das Folienelement 30 wegen der elastischen Eigenschaften des Elastomers 34 in die Ausgangslage der Fig. 3 zurück und zeigt dann wieder das ursprüngliche grüne Erscheinungsbild.
  • Dieser Ablauf erklärt auch die Farbtonänderung beim dem in Fig. 2(a) und 2(b) gezeigten Ausführungsbeispiel, da dort der Fenstersicherheitsfaden 12 beim Falten der Banknote im Bereich des Falzes 20 zugbeansprucht und damit gedehnt wird, so dass dort eine Farbtonänderung von Grün nach Blau stattfindet. Außerhalb des Falzes 20 wirken beim Falten keine Kräfte auf den Fenstersicherheitsfaden, so dass dort keine Farbänderung erzeugt wird.
  • Die in Fig. 4 gezeigte Deformation des piezoelektrischen Folienelements 30 kann nicht nur durch eine Zugbelastung 42 in der Ebene des Sicherheitselements, sondern auch durch eine Druckbelastung 44 senkrecht zur Ebene des Sicherheitselements erzeugt werden. Auf diese Weise können auch Druckkräfte zu Farbtonverschiebungen zu kürzeren Wellenlängen führen, wie weiter unten anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels erläutert.
  • Die Gitterabstände der Partikel 36 im Elastomer 34 können insbesondere so gewählt sein, dass die Reflexionsbedingung entweder im unbelasteten Zustand oder belasteten Zustand nur für Licht außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs erfüllt ist. Beispielsweise kann der photonische Kristall des oben gezeigten Folienelements 30 ohne äußere Krafteinwirkung (Fig. 3) Licht im infraroten Spektralbereich reflektieren und im zugbelasteten Zustand (Fig. 4) wegen des geringeren Abstands der Gitterebenen 38 Licht im sichtbaren Spektralbereich reflektieren. Da das Elastomer 34 selbst farblos ist und der durch die Partikel 36 gebildete photonische Kristall im unbelasteten Zustand infrarotes Licht reflektiert, erscheint der Merkmalsbereich 32 zunächst farblos. Bei Zugbeanspruchung verschiebt sich die Reflexion zu kürzeren Wellenlängen hin ins Rote, so dass die belasteten Bereiche des Merkmalsbereichs 32 nunmehr farbig erscheinen. Bei einem in Form eines Motivs ausgebildeten Merkmalsbereich 32 scheint für den Betrachter ein zunächst nicht sichtbares Motiv durch die Zugbeanspruchung neu zu entstehen. Wegen der Reversibilität des Effekts verschwindet die Farbe bzw. das farbige Motiv nach Beendigung der Zugbeanspruchung wieder. Erscheinen und Verschwinden des Motivs können vom Benutzer somit interaktiv ausgelöst werden.
  • In ähnlicher Weise kann das Folienelement 30 so ausgebildet sein, dass der photonische Kristall ohne äußere Krafteinwirkung (Fig. 3) Licht im sichtbaren Spektralbereich reflektiert und im zugbelasteten Zustand (Fig. 4) wegen des geringeren Abstands der Gitterebenen 38 Licht im ultravioletten Spektralbereich reflektiert. In diesem Fall erscheint der Merkmalsbereich im unbelasteten Zustand zunächst farbig, beispielsweise blau. Bei Zugbeanspruchung verschiebt sich die Reflexion ins Ultraviolette und die belasteten Bereiche des Merkmalsbereichs 32 erscheinen für den Betrachter farblos. Bei einem in Form eines Motivs ausgebildeten Merkmalsbereich 32 scheint für den Betrachter das zunächst sichtbare Motiv bei der Zugbeanspruchung zu verschwinden und bei Beendigung der Zugbeanspruchung wieder zu erscheinen. Auch bei dieser Ausgestaltung können das Verschwinden und Wiedererscheinen des Motivs interaktiv ausgelöst werden.
  • Beim Einsatz des piezochromen Sicherheitselements auf einem Wertdokument oder anderen Datenträger können zusätzlich Referenzfarbelemente vorgesehen sein, die den unbelasteten Ausgangsfarbton oder den Farbton bei Zug- oder Druckbeaufschlagung wiedergeben. Durch den Referenzfarbton der Referenzfarbelemente kann die Farbtonänderung des piezochromen Sicherheitselements noch deutlicher erkennbar gemacht werden. Zudem wird durch das Nebeneinander des festen Farbtons des Referenzfarbelements und des veränderlichen Farbtons des Sicherheitselements die Aufmerksamkeit des Betrachters noch stärker auf das Sicherheitselement gelenkt und ein Fehlen des Farbtonwechsels auffällig gemacht.
  • Figur 5 zeigt hierzu ein Ausführungsbeispiel in Form eines Passbuchs 50, in dessen Falz 52 ein piezochromes Folienelement 30 der oben beschriebenen Art angeordnet ist. Im aufgeklappten Zustand des Passbuchs (Fig. 5(a)) wirken keine äußeren Kräfte auf den Merkmalsbereich 32 des Folienelements 30, so dass dieser mit seinem ersten visuellen Erscheinungsbild, im Ausführungsbeispiel etwa grün, erscheint. Diese grüne Farbe wird von einem in unmittelbarer Nähe des Falzes 52 auf der Innenseite 56 des Passbuchs 50 angeordneten ersten Referenzfarbelement 54 aufgenommen. Bei dem Referenzfarbelement 54 kann es sich beispielsweise um ein aufgedrucktes grünes Musterelement handeln.
  • Im zugeklappten Zustand des Passbuchs 50 (Fig. 5(b)) ist das Sicherheitselement 30 zugbeansprucht und der Merkmalsbereich 32 erscheint daher mit seinem zweiten visuellen Erscheinungsbild, im Ausführungsbeispiel etwa blau. Diese blaue Farbe wird von einem in unmittelbarer Nähe des Falzes 52 auf der Außenseite 55 des Passbuchs angeordnetem zweiten Referenzfarbelement 58 aufgenommen. Bei dem Referenzfarbelement 58 kann es sich beispielsweise um ein aufgedrucktes blaues Musterelement handeln.
  • Für eine erfolgreiche Echtheitsprüfung muss der Benutzer daher nicht wissen, dass das Folienelement 30 eine Farbtonänderung von Grün nach Blau zeigt, es genügt, die Farbübereinstimmung oder fehlende Farbübereinstimmung des Merkmalsbereichs 32 mit den Referenzfarbelementen 54, 58, festzustellen.
  • Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist ein Passbuch 60 mit einem auf Druckbeaufschlagung ansprechenden piezochromen Folienelement. Wie in am besten in der aufgeklappten Darstellung der Fig. 6(a) zu erkennen, ist dazu der obere Buchdeckel 62 des Passbuchs mit einer Aussparung 64 versehen, welche auf der Innenseite 66 des Buchdeckels mit einem piezochromen Folienelement 30 der oben beschriebenen Art verschlossen ist. Die gegenüberliegende Innenseite 68 des Passbuchs ist durch Prägung oder Druck mit taktilen Strukturen 70 versehen, die so auf der Innenseite 68 angeordnet sind, dass die Aussparung 64 mit dem Folienelement 30 beim Zuklappen des Passbuchs 60 auf den taktilen Strukturen 70 zu liegen kommt. Die taktilen Strukturen 70 können beispielsweise rot erscheinen und sind in Form eines Motivs, beispielsweise eines grafischen Musters oder eines Schriftzugs ausgebildet. Das Folienelement 30 erscheint wie oben beschrieben im unbelasteten Zustand grün und im belasteten Zustand blau.
  • Wird das Passbuch 60 zugeklappt, wie in Fig. 6(b) gezeigt, so wird das piezochrome Folienelement 30 auf die taktilen Strukturen 70 gedrückt und dadurch im Bereich der reliefartigen Erhebungen der taktilen Strukturen druckbeaufschlagt und lokal gedehnt. In diesen gedehnten Bereichen 72 ändert sich der Farbton des Folienelements daher von Grün nach Blau, während außerhalb der Erhebungen der taktilen Strukturen der grüne Farbton erhalten bleibt. Das von den taktilen Strukturen 70 gebildete Motiv, das im aufgeklappten Passbuch rot erscheint, ist auch nach dem Zuklappen des Passbuchs 60 durch die Aussparung 64 sichtbar, erscheint dann allerdings blau vor grünem Hintergrund.
  • Die Erfindung kann auch bei Karten vorteilhaft eingesetzt werden, wie anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 7 illustriert. Figur 7(a) zeigt eine Identifikationskarte 80, wie etwa eine Ausweiskarte, Bankkarte, Kreditkarte oder einen Führerschein im Querschnitt, Fig. 7(b) zeigt dieselbe Karte 80 in Aufsicht. Bei der dreilagige Identifikationskarte 80 sind die beiden äußeren Lagen 82 in einem Teilbereich ausgespart, beispielsweise in Form einer kreisförmigen Aussparung 86 mit einem Durchmesser von etwa 15 mm. Im Bereich der Aussparung 86 ist in der mittleren Lage 84 ein piezochromen Folienelement 30 der oben beschriebenen Art angeordnet und mit seinem Rand zwischen den beiden äußeren Lagen 82 eingespannt.
  • In unbelasteten Zustand erscheint das Folienelement 30 grün. Drückt nun ein Benutzer beispielsweise mit den Zeigefinger oder Daumen von unten gegen das Folienelement 30 (Druckbelastung 88), so wird das Folienelement 30 druckbeaufschlagt und wegen der Einspannung der Rändern lokal gedehnt. Bei der Betrachtung der Aussparung 86 von oben, also der der Druckbelastung 88 gegenüberliegenden Kartenseite, wird für den Betrachter 90 dann ein Farbwechsel von grün nach blau sichtbar.
  • Die Querschnittsdarstellung der Fig. 7(a) zeigt das Erscheinungsbild der Karte 80 im unbelasteten Zustand, die Aufsicht der Fig. 7(b) im druckbeaufschlagten Zustand mit ausgelöstem Sicherheitselement. In der Praxis wird sich in der Aussparung in der Regel kein gleichmäßiger blauer Farbeindruck einstellen, da das Ausmaß die Druckbeanspruchung vom Rand der Aussparung 86 zur Mitte hin zunimmt. Typischerweise erscheint das Folienelement 30 daher am Rand der Aussparung 64 noch grün und in der Mitte der Aussparung blau.
  • Figur 8 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Sicherheitselements 800 mit einem Merkmalsbereich 810 mit Elastomer 802 und darin eingebetteten photonischen Kristallen (nicht gezeigt) gemäß einer Ausführungsform.
  • Das Elastomer 802 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Beschichtung auf einem Trägersubstrat 806 ausgebildet. Ein solches Trägersubstrat 806 kann gegebenenfalls nach einem Transfer des Sicherheitselements auf einen Zieldatenträger abgezogen werden. Das Trägersubstrat 806 weist eine erste und eine zweite Hauptfläche HF1T, HF2T auf. Auf die Darstellung von Klebstoffschichten und/ oder Releaseschichten wurde verzichtet und sind nicht eingezeichnet. Insbesondere kann das Sicherheitselement 800 weitere Schichten umfassen, die an/ auf dem Elastomer 802 bzw. dem Trägersubstrat 806 angeordnet sind. Beispielsweise kann das Elastomer 802 auf der ersten Hauptfläche HF1T weitere Farbschichten aufweisen, beispielsweise kann die dunkle Schicht 804 zwischen dem Elastomer 802 und solchen weiteren Farbschichten angeordnet sein.
  • Vorzugsweise weist das Elastomer 802 eine erste Hauptfläche HF1E und eine zweite Hauptfläche HF2E auf, die einander gegenüber stehen. Vorzugsweise ist eine dunkle Schicht/ Beschichtung 804 auf/ an der ersten Hauptfläche HF1E des Elastomers angeordnet. Ein Betrachter kann von der Seite der zweiten Hauptfläche HF2E auf das Elastomer 802 blicken, d.h. aus der Blickrichtung BR, um eine Farbänderung bei äußerer Kräfteinwirkung wahrzunehmen.
  • Vorzugsweise ist die dunkle Schicht/ Beschichtung 804 eine elastische Schicht. Vorzugsweise weist die elastische Schicht 804 ähnliche oder gleiche Verformungseigenschaften wie das Elastomer 802 auf. Insbesondere kann die elastische Schicht 804 aus dem gleichen (Grund-)Material wie das Elastomer 802 bestehen mit dem Unterschied, dass die elastische Schicht 804 keine photonischen Kristalle aufweist, sondern Farbpigmente oder Farbstoffe zur Einfärbung der Schicht. Für die Einfärbung bieten sich zum Beispiel Ruß oder eine Mischung aus Bundpigmenten, wie gelb, rot und blau, an, um einen schwarzen Farbeindruck zu erzeugen.
  • Weiterhin vorzugsweise kann auf der zweiten Hauptfläche HF2E des Elastomers 802 eine transluzente Interferenzbeschichtung 808 aufgebracht sein. Wirken äußere Kräfte den Merkmalsbereich 810, kann ein Betrachter eine Mischfarbe aus der Farbe des photonischen Kristalls des Elastomers 802 und der Farbe der transluzenten Interferenzbeschichtung 808 wahrnehmen.
  • Weiterhin vorzugsweise kann eine Schicht/Beschichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die die Dehnbarkeit des Merkmalsbereichs oder eines Teilbereichs des Merkmalsbereichs verringert. Beispielsweise kann als Schicht/ Beschichtung eine Stabilisierungsfolie verwendet werden. In dem Bereich wo die Stabilisierungsfolie verwendet wird, müssen dann höhere Zug- und/oder Druckkräfte aufgebracht werden, um eine Farbänderung zu erzielen. Beispielsweise könnte eine solche Stablilisierungsfolie auf einer der Hauptflächen HF1T, HF2T des Trägersubstrats 806 aufgebracht sein. Alternativ könnte eine solche Stablilisierungsfolie auf der Hauptflächen HF1E des Elastomers 802 bzw. auf der Schicht 804 aufgebracht sein.
  • Weiterhin kann eine Schicht mit einem weiteren Elastomer, das einen photonischen Kristall bildet, vorgesehen sein. Diese Schicht kann an/auf der opaken Schicht 804 angeordnet sein, so dass sich die opake Schicht 804 zwischen dem Elastomer 802 und der Schicht mit dem weiteren Elastomer (nicht gezeigt) befindet. Vorzugsweise unterscheidet sich das visuelle Erscheinungsbild von dem Elastomer 802 und dem weiteren Elastomer voneinander.
  • Figur 9 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Sicherheitselements 900 mit zwei Merkmalsbereichen 910a, 910b.
  • Die Merkmalsbereiche 910a, 910b weisen die Elastomere 902a, 902b und darin eingebetteten photonischen Kristallen (nicht gezeigt) gemäß einer Ausführungsform.
  • Die Elastomere 902a, 902b ist in diesem Ausführungsbeispiel als Beschichtung auf einem Trägersubstrat 906 ausgebildet. Ein solches Trägersubstrat 906 kann gegebenenfalls nach einem Transfer des Sicherheitselements auf einen Zieldatenträger abgezogen werden. Das Trägersubstrat 906 weist eine erste und eine zweite Hauptfläche HF1T, HF2T auf.
  • Die Elastomere 902a, 902b weisen eine erste Hauptfläche HF1Ea bzw. HF1Eb und eine zweite Hauptfläche HF2Ea bzw. HF2Eb auf, die einander gegenüber stehen. Im ersten Merkmalsbereich 910a ist eine dunkle Schicht/ Beschichtung 904a auf/ an der zweiten Hauptfläche HF2Ea des Elastomers 902a angeordnet. Ein Betrachter kann von der Seite der zweiten Hauptfläche HF2Ea nicht auf das Elastomer 902a blicken, d.h. aus der Blickrichtung BR1. Jedoch kann ein Betrachter von der Seite der ersten Hauptfläche HF1Ea auf das Elastomer 902a blicken, d.h. aus der Blickrichtung BR2, um eine Farbänderung bei äußerer Kräfteinwirkung wahrzunehmen.
  • Der zweite Merkmalsbereich 910b ist analog wie zu Figur 8 erläutert aufgebaut.
  • Die Merkmalsbereiche 910a, 910b können direkt aneinander grenzen, wie in Figur 9 gezeigt oder einen Abstand voneinander aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Trägersubstrat 906 eine variierende Schichtdicke aufweisen, wie in Fig. 9 beispielshaft gezeigt.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Banknote
    12
    piezochromes Sicherheitselement
    14
    Fensterbereiche
    16
    Längsachse
    20
    Falz
    22
    erste Bereiche
    24
    zweite Bereiche
    30
    piezochromes Folienelement
    32
    Merkmalsbereich
    34
    Elastomer
    36
    magnetisch ausrichtbare Partikel
    38
    Gitterebenen
    40
    externer Magnet
    42
    Zugbelastung
    44
    Druckbelastung
    50
    Passbuch
    52
    Falz
    54
    Referenzfarbelement
    56
    Innenseite
    58
    Referenzfarbelement
    55
    Außenseite
    60
    Passbuch
    62
    Buchdeckel
    64
    Aussparung
    66
    Innenseite
    68
    gegenüberliegende Innenseite
    70
    taktile Strukturen
    72
    gedehnte Bereiche
    80
    Identifikationskarte
    82
    äußeren Lagen
    84
    mittlere Lage
    86
    Aussparung
    88
    Druckbelastung
    90
    Betrachter

Claims (19)

  1. Piezochromes Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen,
    mit zumindest einem Merkmalsbereich, der ein Elastomer und eine Vielzahl von Partikeln aufweist, wobei
    die Partikel in dem Elastomer in Form eines regelmäßigen Gitters angeordnet sind, um einen photonischen Kristall zu bilden, wobei die Partikel magnetisch in ihrer Position ausrichtbare Partikel sind, welche magnetisch in dem Elastomer in der Form des regelmäßigen Gitters angeordnet worden sind, und wobei
    der Merkmalsbereich ohne äußere Krafteinwirkung ein erstes visuelles Erscheinungsbild zeigt, und bei Beaufschlagung von Zug- und/oder Druckkräften aufgrund einer Änderung der Gitterabstände des regelmäßigen Gitters des photonischen Kristalls ein zweites visuelles Erscheinungsbild zeigt, das gegenüber dem ersten visuellen Erscheinungsbild eine wahrnehmbare Farbtonänderung aufweist.
  2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch ausrichtbaren Partikel Nanopartikel mit einer Größe unterhalb von 100 nm sind, oder dass die magnetisch ausrichtbaren Partikel Agglomerate aus Nanopartikeln mit einer Größe unterhalb von 100 nm und mit einer Agglomeratgröße zwischen 50 und 300 nm sind.
  3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch ausrichtbaren Partikel Magnetit, paramagnetische Partikel oder superparamagnetische Partikel sind; und/ oder das Elastomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus elastischen Siliconen, Acrylaten, Polyesteracrylaten, Kautschuken, Polyisobuten, Polyurethanen und Polyvinylbutylaten.
  4. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalsbereich mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichen Anordnungen der magnetisch ausrichtbaren Partikel aufweist, wobei die Teilbereiche vorteilhaft unterschiedliche erste visuelle Erscheinungsbilder und/ oder unterschiedliche zweite visuelle Erscheinungsbilder zeigen; und/ oder
    der Merkmalsbereich mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichen Verformungseigenschaften aufweist.
  5. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der photonische Kristall des Merkmalsbereichs in zumindest einem Teilbereich ohne äußere Krafteinwirkung Licht im infraroten Spektralbereich reflektiert und bei Beaufschlagung von Zug- und/oder Druckkräften aufgrund einer Änderung der Gitterabstände des regelmäßigen Gitters des photonischen Kristalls Licht im sichtbaren Spektralbereich reflektiert, oder dass der photonische Kristall des Merkmalsbereichs in zumindest einem Teilbereich ohne äußere Krafteinwirkung Licht im sichtbaren Spektralbereich reflektiert und bei Beaufschlagung von Zug- und/oder Druckkräften aufgrund einer Änderung der Gitterabstände des regelmäßigen Gitters des photonischen Kristalls Licht im ultravioletten Spektralbereich reflektiert.
  6. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zug- und/oder Druckkräfte durch magnetische Krafteinwirkung eingebracht werden.
  7. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer mit den magnetisch ausrichtbaren Partikeln eine Folie bildet, deren Dicke unterhalb von 1000 µm, bevorzugt unterhalb von 600 µm und besonders bevorzugt unterhalb von 300 µm, und weiter bevorzugt oberhalb von 10 µm liegt.
  8. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer im Wesentlichen transparent und farblos ist; und/oder
    das Elastomer neben den magnetisch ausrichtbaren Partikeln weitere Merkmalsstoffe aufweist, insbesondere Lumineszenzstoffe oder IR-absorbierende Stoffe; und/ oder
    die magnetisch ausrichtbaren Partikel mit einer Merkmalsbeschichtung versehen sind, die den Partikeln Lumineszenz- oder IR-absorbierende Eigenschaften verleiht.
  9. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch ausrichtbaren Partikel mit einer hydrophoben Beschichtung versehen sind; und/ oder die magnetisch ausrichtbaren Partikel mit transparenten, mechanisch wirkenden Abstandhaltern ausgestattet sind.
  10. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalsbereich insgesamt und/ oder Teilbereiche des Merkmalsbereichs mit unterschiedlichen Anordnungen der magnetisch ausrichtbaren Partikel in Form von Zeichen, Mustern oder einer Codierung ausgebildet sind.
  11. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Merkmalsbereichs eine Funktionsschicht angeordnet ist, die durch die Farbtonänderung des Merkmalsbereichs beeinflussbar ist, insbesondere dass die Funktionsschicht durch eine UV- oder IR-absorbierende Schicht gebildet ist.
  12. Datenträger, insbesondere Banknote, mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  13. Datenträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalsbereich des piezochromen Sicherheitselements in einer Aussparung des Datenträgers angeordnet ist, in welcher der Merkmalsbereich druckbeaufschlagbar ist, vorzugsweise, dass der Merkmalsbereich von einer Datenträgerseite her druckbeaufschlagbar ist und die resultierende Farbtonänderung auf der gegenüberliegenden Datenträgerseite visuell wahrnehmbar ist; oder
    der Merkmalsbereich des piezochromen Sicherheitselements in einem dehnbaren oder biegbaren Bereich des Datenträgers angeordnet ist; oder
    der Datenträger in einem Teilbereich taktile Reliefstrukturen aufweist und der Merkmalsbereich des piezochromen Sicherheitselements durch Biegen, Falten, Knicken oder Klappen des Datenträgers in Druckkontakt mit den taktilen Reliefstrukturen bringbar ist.
  14. Datenträger nach Anspruche 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger zumindest ein Referenzfarbelement aufweist, dessen Farbton dem Farbton des ersten oder zweiten visuellen Erscheinungsbilds des Merkmalsbereichs entspricht.
  15. Verfahren zum Herstellen eines piezochromen Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem
    - in ein noch nicht gehärtetes Elastomer eine Vielzahl magnetisch in ihrer Position ausrichtbarer Partikel eingebracht werden,
    - die magnetisch ausrichtbaren Partikel durch zumindest ein äußeres Magnetfeld in Form eines regelmäßigen Gitters ausgerichtet werden um einen photonischen Kristall zu bilden, vorzugsweise wird das Magnetfeld durch eine Magnetplatte mit Oberflächenrelief und/ oder einer Vielzahl von Einzelmagneten erzeugt, und
    - das Elastomer bei angelegtem Magnetfeld mit den ausgerichteten Partikeln getrocknet und/ oder gehärtet oder / und chemisch vernetzt wird.
  16. Verfahren zum maschinellen Prüfen eines Sicherheitselements, insbesondere eines piezochromen Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Prüfen des Sicherheitselements folgende Teilschritte umfasst:
    Einbringen einer Zug- und/oder Druckkraft auf einen Merkmalsbereich eines Sicherheitselements, insbesondere durch mechanische oder magnetische Krafteinwirkung; und
    Erfassen einer Dicke im Merkmalsbereich des Sicherheitselements in Antwort auf die Krafteinwirkung auf den Merkmalsbereich des Sicherheitselements.
  17. Verfahren zum maschinellen Prüfen eines Sicherheitselements, insbesondere eines piezochromen Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Prüfen des Sicherheitselements folgende Teilschritte umfasst:
    Einbringen einer Zug- und/oder Druckkraft auf einen Merkmalsbereich eines Sicherheitselements durch magnetische Krafteinwirkung;
    Erfassen einer vorgegebenen Eigenschaft des Sicherheitselements in Antwort auf die Krafteinwirkung auf den Merkmalsbereich des Sicherheitselements.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei
    ein Erwärmen, vorzugsweise durch ein magnetisches Wechselfeld, des Sicherheitselements erfolgt; und/oder
    der Schritt des Erfassens für das Sicherheitselement zumindest zweimal erfolgt, insbesondere für eine vorgegebene, erste Krafteinwirkung und eine vorgegebene, zweite Krafteinwirkung.
  19. Prüfeinheit zum maschinellen Prüfen eines Sicherheitselements, insbesondere gemäß einem der Verfahren nach Anspruch 16 bis 18, umfassend eine Krafteinbringungseinheit, welche eingerichtet ist eine vorgegebene Zug- und/oder Druckkraft auf einen Merkmalsbereich eines Sicherheitselements einzubringen; und
    eine Erfassungseinheit, welche eingerichtet ist eine Eigenschaft des Merkmalsbereichs des Sicherheitselements in Antwort auf die Krafteinwirkung auf den Merkmalsbereich des Sicherheitselements zu erfassen.
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