[0001] Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement mit einem Lumineszenzmerkmal zur Absicherung
von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern. Die Erfindung betrifft
auch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sicherheitselements sowie einen mit
einem derartigen Sicherheitselement ausgestatteten Datenträger.
[0002] Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie
etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen,
die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als
Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. In diesem Zusammenhang ist es bekannt,
mit verschiedenen Druckverfahren fluoreszierende Farben auf ein Sicherheitspapier
aufzudrucken. Dabei wird beispielsweise eine fluoreszierende Farbe in Form eines Motivs
aufgedruckt, welches bei normalem Tageslicht nicht erkennbar ist, bei Betrachtung
unter UV-Beleuchtung aber sichtbar wird. Die fluoreszierende Farbe kann auch einer
bei Tageslicht sichtbaren Farbe zugemischt werden, so dass das gedruckte Motiv auch
bei Tageslicht, mit einem ähnlichen oder auch einem anderen Farbton, sichtbar ist.
[0003] Fälschungsversuche von Banknoten und Wertdokumenten werden heute oft mit preiswerten
Tintenstrahl- oder Laserdruckern unternommen. Wegen des hohen Verbreitungsgrads solcher
Drucker ist eine Rückverfolgung von Fälschungen für die Strafverfolgungsbehörden oft
außerordentlich schwierig. Auch einfache Fluoreszenzmerkmale stellen für potentielle
Fälscher keine hohe Hürde mehr dar, da fluoreszierende Druckfarben für Tintenstrahl-
und Laserdrucker inzwischen ohne weiteres kommerziell erhältlich sind.
[0004] Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement
der eingangs genannten Art mit hohem Fälschungsschutz anzugeben.
[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0006] Die Erfindung stellt ein Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren,
Wertdokumenten und anderen Datenträgern bereit, das ein beleuchtungsrichtungsselektives
Lumineszenzmerkmal aufweist, das bei Beleuchtung mit UV-Anregungsstrahlung aus unterschiedlichen
Beleuchtungsrichtungen unterschiedliche Lumineszenzmotive zeigt. Das Lumineszenzmerkmal
enthält dabei
- ein Lumineszenzmaterial, das auf Beleuchtung mit UV-Anregungsstrahlung Lumineszenzstrahlung
emittiert, und
- enthält in einer Effektschicht eine Vielzahl von plättchenförmigen Effektpigmenten,
die in Form der gewünschten Lumineszenzmotive ausgerichtet sind,
- wobei die Effektpigmente Lumineszenzpigmente, nichtlumineszierende UV-absorbierende
Pigmente oder Kombi-Pigmente darstellen, die in einem ersten UV-Wellenlängenbereich
zur Lumineszenz anregbar sind und in einem zweiten UV-Wellenlängenbereich nichtlumineszierend
und UV-äbsorbierend sind.
[0007] Die von dem Lumineszenzmerkmal emittierte Lumineszenzstrahlung liegt vorzugsweise
im sichtbaren Spektralbereich, kann aber grundsätzlich auch zumindest teilweise im
infraroten Spektralbereich liegen. Die Lumineszenz kann einfarbig, aber insbesondere
auch mehrfarbig sein.
[0008] In einer vorteilhaften Erfindungsvariante enthalten die Effektpigmente bereits das
genannte Lumineszenzmaterial, beispielsweise in Form einer Lumineszenzschicht. Das
Lumineszenzmaterial kann aber in einer anderen vorteilhaften Erfindungsvariante auch
in einer separaten Schicht, beispielsweise einer Untergrundschicht vorliegen.
[0009] Wie nachfolgend genauer erläutert, entsteht die Beleuchtungsrichtungsselektivität
des Sicherheitselements durch die Ausrichtung der Effektpigmente in Form der Lumineszenzmotive.
Insbesondere ergibt sich durch die unterschiedliche relative Orientierung von Beleuchtungsrichtung
und Plättchenebene der Effektpigmente eine unterschiedlich starke Anregung der Lumineszenz
oder eine unterschiedlich starke UV-Absorption, so dass sich abhängig von der Einfallsrichtung
der Anregungsstrahlung unterschiedliche Lumineszenzbilder erzeugen lassen.
[0010] Die plättchenförmigen Effektpigmente weisen mit Vorteil ein Aspektverhältnis auf,
das mehr als 5:1, bevorzugt mehr als 10:1 beträgt und besonders bevorzugt zwischen
20:1 und 400:1 liegt. Als Aspektverhältnis der plättchenförmigen Effektpigmente wird
dabei das Verhältnis von Kantenlänge zu Dicke der Plättchen bezeichnet. Bei großem
Aspektverhältnis, insbesondere von 5:1 oder mehr, ergeben sich durch eine unterschiedliche
Ausrichtung große Unterschiede in der Auftrefffläche, die die Pigmente der einfallenden
Strahlung bieten, und damit große Unterschiede in der angeregten Lumineszenz oder
der UV-Absorption.
[0011] In einer vorteilhaften Erfindungsvariante sind die Effektpigmente magnetisch ausrichtbar
und enthalten eine Seele mit einem magnetischen Material. Die Seele umfasst insbesondere
ein Trägersubstrat und eine auf dem Trägersubstrat vorliegende magnetische Schicht.
Alternativ kann auch das Trägersubstrat selbst bereits magnetisch sein. Das magnetische
Material umfasst mit Vorteil Magnetit (Fe
3O
4), Carbonyleisen und/oder ein magnetisierbares Polymer.
[0012] Mit Vorteil ist das magnetische Material auf zumindest einer der Hauptflächen des
Effektpigments, vorzugsweise zumindest auf beiden Hauptflächen mit einer deckenden
Beschichtung, insbesondere einer weißen oder farbigen deckenden Beschichtung versehen.
Die deckende Beschichtung kann, muss aber nicht zusätzlich die schmalen Seitenkanten
des Effektpigments beschichten.
[0013] In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante sind die Effektpigmente
unmagnetisch und enthalten einen plättchenförmigen Kern. Mit Vorteil ist der plättchenformige
Kern zumindest auf einer seiner Hauptflächen, vorzugsweise zumindest auf beiden Hauptflächen
mit einer deckenden Beschichtung, insbesondere einer weißen oder farbigen deckenden
Beschichtung versehen. Die deckende Beschichtung kann, muss aber nicht zusätzlich
die schmalen Seitenkanten des Effektpigments beschichten.
[0014] Die deckende Beschichtung kann insbesondere aus TiO
2 oder einer porösen und damit streuenden bzw. deckenden Polyesterschicht bestehen.
Dabei kann die deckende Beschichtung in einem Teilbereich des UV-Spektrums absorbierend
sein. Deckende Beschichtungen, z. B. aus TiO
2, können zudem auch für zumindest einen Teilbereich des visuellen (VIS) Spektrums
undurchlässig sein.
[0015] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Effektschicht zumindest teilweise über
einer Untergrundschicht angeordnet, wobei die visuell sichtbare Farbe der deckenden
Beschichtung der Effektpigmente im Wesentlichen der visuell sichtbaren Farbe der Untergrundschicht
entspricht.
[0016] Nach einer alternativen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung weist der plättchenförmige
Kern der unmagnetischen Effektpigmente keine deckende Beschichtung auf.
[0017] Mit besonderem Vorteil ist vorgesehen, dass die Lumineszenzmotive ohne Beleuchtung
mit UV-Anregungsstrahlung nicht sichtbar sind. Dies kann insbesondere durch eine Abstimmung
der visuell sichtbaren Farbe der deckenden Beschichtung auf die visuell sichtbare
Farbe einer Untergrundschicht oder eines Substrats erreicht werden, auf dem das Sicherheitselement
aufgebracht ist. Bei normaler Tages- oder Kunstlichtbeleuchtung ist dann nicht ohne
weiteres erkennbar, dass gerade an dieser Stelle überhaupt ein Lumineszenzmerkmal
vorliegt.
[0018] Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Effektpigmente Lumineszenzpigmente
oder Kombi-Pigmente, die selbst das genannte Lumineszenzmaterial bilden.
[0019] Alternativ sind die Effektpigmente zwar Lumineszenzpigmente oder Kombi-Pigmente,
aber die Effektschicht ist zumindest teilweise über einer Untergrundschicht mit dem
genannten Lumineszenzmaterial angeordnet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
unterscheidet sich die Lumineszenz der Lumineszenzpigmente oder Kombi-Pigmente von
der Lumineszenz der Untergrundschicht in der Anregungswellenlänge, der Emissionswellenlänge,
und/ oder der Abklingzeit.
[0020] Mit Vorteil sieht die Erfindung vor, dass die Effektpigmente Lumineszenzpigmente
oder Kombi-Pigmente sind, bei denen ein Lumineszenzmittel auf der deckenden Beschichtung
angeordnet ist oder der deckenden Beschichtung beigemischt ist. Im letzteren Fall
weist die deckende Beschichtung vorzugsweise eine möglichst geringe UV-Absorption
im Bereich der bevorzugten Anregungswellenlänge des Lumineszenzmittels auf.
[0021] Weiter kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Effektpigmente Lumineszenzpigmente
oder Kombi-Pigmente sind, die zumindest zwei verschiedene Lumineszenzmittel enthalten,
die sich durch die Anregungswellenlänge, die Emissionswellenlänge, und/ oder die Abklingzeit
unterscheiden.
[0022] In einer anderen Ausgestaltung sind die Effektpigmente nichtlumineszierende UV-absorbierende
Pigmente und die Effektschicht ist zumindest teilweise über einer Untergrundschicht
mit dem genannten Lumineszenzmaterial angeordnet.
[0023] In einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante ist eine weitere Schicht mit einem
dritten Lumineszenzmittel zumindest teilweise über der Effektschicht angeordnet, wobei
sich vorteilhaft die Lumineszenz des dritten Lumineszenzmittels von der Lumineszenz
der Lumineszenzpigmente oder Kombi-Pigmente und/ oder der Lumineszenz der Untergrundschicht
durch die Anregungswellenlänge, die Emissionswellenlänge, und/ oder die Abklingzeit
unterscheidet.
[0024] In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante kann der Effektschicht
ein viertes Lumineszenzmittel beigemischt sein, das die Lumineszenz der Lumineszenzpigmente
oder Kombi-Pigmente und/ oder die Lumineszenz der Untergrundschicht ergänzt, so dass
sich eine additive Farbmischung von Lumineszenzfarben ergibt. Die Ausrichtung der
plättchenförmigen Effektpigmente hat auf die Lumineszenz eines solchen zusätzlichen
Lumineszenzmittels keinen oder nur einen vernachlässigbaren Einfluss.
[0025] Sind die Effektpigmente Lumineszenzpigmente, so weisen sie insbesondere einen Aufbau
mit einem Trägersubstrat, einer optionalen Magnetschicht, einer optionalen deckenden
Beschichtung und einer Lumineszenzbeschichtung auf.
[0026] Sind die Effektpigmente nichtlumineszierende UV-absorbierende Pigmente, so weisen
sie insbesondere einen Aufbau mit einem Trägersubstrat, einer optionalen Magnetschicht,
einer optionalen deckenden Beschichtung und einer Beschichtung mit einem im visuellen
Spektralbereich transparenten UV-Absorber auf.
[0027] Sind die Effektpigmente Kombi-Pigmente, so weisen sie insbesondere einen Aufbau mit
einem Trägersubstrat, einer optionalen Magnetschicht, einer deckenden Beschichtung,
einer Lumineszenzbeschichtung und einer Beschichtung mit einem im visuellen Spektralbereich
transparenten UV-Absorber auf.
[0028] Der erste Wellenlängenbereich, in dem die Kombi-Pigmente zur Lumineszenz anregbar
sind, umfasst mit Vorteil den zweiten UV-Wellenlängenbereich, in dem die Kombi-Pigmente
UV-absorbierend sind. Beispielsweise kann der erste Wellenlängenbereich den gesamten
UV-Spektralbereich von 200 nm bis 400 nm umfassen, während der zweite Wellenlängenbereich
nur im langwelligen UVA-Bereich oder nur im kurzwelligen UVC-Bereich liegt.
[0029] Zur Verbesserung der chemischen und physikalischen Beständigkeiten und/ oder der
Benetzung der Effektpigmente mit einem Bindemittel können die Effektpigmente mit einer
abschließenden, transparenten Beschichtung versehen sein.
[0030] Die Effektpigmente können zusätzlich einen visuell nicht erkennbaren IR-Absorber
enthalten, wodurch dem Sicherheitselement einerseits ein weiteres Echtheitsmerkmal
hinzugefügt wird, und die Effektpigmente andererseits mittels IR-Laser markierbar
bzw. ablatierbar gemacht werden.
[0031] Das Sicherheitselement enthält vorteilhaft ein Substrat, auf dem das genannte Lumineszenzmaterial
und die Effektschicht aufgebracht sind. Dieses Sicherheitselement-Substrat kann auch
durch das Substrat eines Datenträgers, beispielsweise eines Wertdokuments, gebildet
sein. Das Sicherheitselement-Substrat kann ein selbst nicht lumineszierendes Substrat
sein, kann mit Vorteil aber auch ein lumineszierendes Substrat sein, wobei sich vorteilhaft
die Lumineszenz des Substrats und zumindest eine Lumineszenz des Lumineszenzmerkmals
durch die Anregungswellenlänge, die Emissionswellenlänge, und/ oder die Abklingzeit
unterscheiden.
[0032] Das Sicherheitselement-Substrat kann eine Folie, insbesondere ein Faden, Streifen,
Patch, oder ein Foliensubstrat einer Polymerbanknote auf Basis von BOPP oder PET sein,
es kann aber auch ein papierbasiertes Substrat auf Basis von Zellulose-Zellstoff,
ein Hybridsubstrat mit einer Papierseele und Folienkaschierung, oder einer Polymerseele
und einer äußeren Papierschicht sein. Auch ein beschichtetes Substrat, insbesondere
ein lackiertes oder vorbeschichtetes Substrat kommt in Frage, ebenso ein kunststoff-
und/ oder papier- bzw. karton- basierter Kartenkörper.
[0033] Die Erfindung enthält auch einen Datenträger mit einem Sicherheitselement der beschriebenen
Art. Das Sicherheitselement kann dabei insbesondere in einem Fensterbereich des Datenträgers
angeordnet sein, beispielsweise über einer Öffnung oder einem transparenten oder transluzenten
Teilbereich des Datenträgers. In diesem Fall kann die beschriebene Beleuchtungsrichtungsselektivität
des Sicherheitselements auf beiden Seiten des Datenträgers beobachtet werden, sofern
das Sicherheitselement nicht ein die UV-Anregungsstrahlung absorbierendes Substrat
aufweist oder der Fensterbereich UV-absorbierend ausgebildet ist.
[0034] Die Erfindung enthält weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements
der beschriebenen Art, bei dem
- auf ein gegebenenfalls mit einer Untergrundschicht versehenes Substrat eine Effektschicht
aufgebracht wird, die eine Mehrzahl von plättchenförmigen Effektpigmenten enthält,
- wobei die Effektpigmente Lumineszenzpigmente, nichtlumineszierende UV-absorbierende
Pigmente oder Kombi-Pigmente darstellen, die in einem ersten UV-Wellenlängenbereich
zur Lumineszenz anregbar sind und in einem zweiten UV-Wellenlängenbereich nichtlumineszierend
und UV-absorbierend sind, und
- die Effektpigmente magnetisch oder mechanisch in Form der gewünschten Lumineszenzmotive
ausgerichtet werden und in der ausgerichteten Orientierung fixiert werden.
[0035] Lumineszenzpigmente können insbesondere auf einem Glimmer oder einem synthetischen
Glimmer, welcher mit einem Magnetit beschichtet wird, basieren. Anschließend wird
der Magnetit-beschichtete Glimmer in einem Sol-Gel-Prozess mit Titandioxid und abschließend
in einem Tauchbad mit einem anorganischen oder organischen Lumineszenzstoff beschichtet.
[0036] Anorganische Lumineszenzstoffe bzw. -pigmente werden beispielsweise in einer lösemittelbasierten
Bindemittel-Matrix dispergiert. Anschließend werden die Trägersubstrate, wie z. B.
der Magnetit-beschichtete Glimmer, zugemischt. Während des Mischens wird schließlich
das Lösemittel unter Vakuum abgezogen. Nach einer Herstellungsvariante werden die
beschichteten Trägersubstrate versprüht und unter Vakuum getrocknet.
[0037] Die Trägersubstrate können auch mit einer Annahmeschicht versehen werden, die beispielsweise
aus Schichtsilikaten besteht. Die so beschichteten Trägersubstrate werden dann im
nächsten Schritt mit einem in einem geeigneten Lösemittel gelösten Lumineszenzfarbstoff
vermischt. Das Lösemittel wird anschließend unter Vakuum abgezogen.
[0038] Die Teilchengröße der Pigmente entspricht in diesen Fällen im Wesentlichen der Teilchengröße
des anorganischen Trägers. Diese Teilchengröße kann abschließend noch über einen Mahlprozess,
beispielsweise mit Hilfe einer Luftstrahlmühle, reduziert werden.
[0039] Alternativ können auf einen Folienträger symmetrisch Schichtfolgen aufgebracht werden,
die dem Schichtaufbau der gewünschten Pigmente entsprechen. Anschließend wird die
Beschichtung von der Folie getrennt, indem diese beispielsweise über einen steilen
Winkel abgeführt wird. Durch die Sprödigkeit der aufgebrachten Schichtfolgen bilden
sich Pigmentflocken, deren Größe durch einen nachfolgenden Mahlschritt, beispielsweise
mit Hilfe einer Luftstrahlmühle, nach Wunsch noch reduziert werden kann. Besonders
bevorzugt wird zur Optimierung der Teilchengrößenverteilung der Folienträger vorab
mittels Prägeverfahren oder durch einen Aufdruck mit einer Gitterstruktur versehen,
um die Beschichtung im Bereich des Gitters zu verjüngen und dadurch Sollbruchstellen
zu schaffen.
[0040] Die Applikation der Schichten kann mittels Druckverfahren oder einem klassischen
Beschichtungssystem, beispielsweise Rollcoater, Bladecoater, Schlitzdüsenauftrag oder
auch Vorhangverfahren erfolgen. Bei einer weiteren Herstellungsvariante wird zumindest
die magnetisierbare Beschichtung mittels eines PVD-Verfahrens aufgebracht.
[0041] Sollen die Pigmente nur mechanisch ausrichtbar sein, wird bei der Herstellung der
Pigmente einfach die oben genannte magnetische Schicht weggelassen.
[0042] Zur Ausrichtung magnetischer Effektpigmente werden die Effektpigmente einem Bindemittel,
insbesondere einem UV-trocknenden Bindemittel beigemischt, um eine Druckfarbe, insbesondere
eine Flexo- oder Siebdruckfarbe zu formulieren. Diese Druckfarbe wird dann in der
gewünschten Form auf ein Substrat oder eine Untergrundschicht aufgedruckt, um die
Effektschicht zu bilden. Unmittelbar nach dem Aufdrucken sind die plättchenförmigen
Effektpigmente dabei typischerweise mit ihrer Hauptfläche im Wesentlichen parallel
zur Substratoberfläche orientiert.
[0043] Um eine bereichsweise abweichende Orientierung der Effektpigmente zu erzeugen, wird
im noch feuchten Zustand des Bindemittels ein externes Magnetfeld angelegt, das die
magnetischen Effektpigmente in Form der gewünschten Lumineszenzmotive ausrichtet.
In diesem Zustand wird das Bindemittel der Druckfarbe dann getrocknet, beispielsweise
durch UV-Beaufschlagung, um die Ausrichtung der Effektpigmente dauerhaft zu fixieren.
[0044] In besonders vorteilhafter Weise wird das Bindemittel möglichst schnell nach der
Orientierung der Effektpigmente an- oder ausgehärtet. Ein Anhärten kann beispielsweise
mit einem UV-LED-Trockner erfolgen. Dieser hat den Vorteil, dass er aufgrund seiner
kompakten Bauform in unmittelbarer Nähe zum Ausrichtungsmodul eingesetzt werden kann.
[0045] In einer vorteilhaften Variante wird das Substrat vor dem Aufbringen der Effektschicht
mit einer Untergrundschicht, insbesondere mit einer Farbe, einem Lack oder einem Transferelement
versehen. Dadurch lässt sich unter anderem ein Wegschlagen des Bindemittels in das
Substrat verhindern. Zudem wird eine durch Kapillarkräfte bedingte Um- oder Rückorientierung
der Effektpigmente verhindert bzw. zumindest reduziert.
[0046] Bei unmagnetischen Effektpigmenten kann eine mechanische Ausrichtung mit Hilfe einer
erhabenen Druckform, beispielsweise einer Hochdruck- oder Flexodruckform erfolgen,
wobei die Erhebungen der Druckform in Form der gewünschten Lumineszenzmotive gestaltet
sind. Das Eindrücken der Erhebungen der Druckform in die noch nicht gehärtete Effektschicht
verdrängt die unmittelbar neben den Erhebungen liegenden Effektpigmente und bringt
sie in eine aufrechte, oder sogar im Wesentlichen senkrechte Orientierung. Nach dem
Entfernen der Druckform wird das Bindemittel der Druckfarbe vor der Rückorientierung
der Effektpigmente gehärtet und die Orientierung der Effektpigmente dadurch dauerhaft
fixiert.
[0047] Die Prüfung des Lumineszenzmerkmals kann beispielsweise mit einer UV-Handlampe, insbesondere
einer fokussierten UV-Handlampe an einer Verkaufsstelle (Point of Sale) erfolgen.
Je nach Stellung der Handlampe zeigen sich visuell unterschiedliche Lumineszenzmotive.
Die Prüfung kann allerdings auch maschinell mit Hilfe eines Sensors erfolgen. Beispielsweise
kann das Lumineszenzmerkmal mit einer UV-Lichtquelle aus mindestens zwei Richtungen
wechselseitig angeregt und das erzeugte Lumineszenzbild synchronisiert mittels CCD-Chip
oder einer Zeilenkamera aufgenommen werden, so dass zwei verschiedene Bilddateien
entstehen. Alternativ kann jeweils ein Bild in zwei verschiedenen Stationen mit unterschiedlicher
relativer Anordnung von UV-Lichtquelle und Kamera aufgenommen werden.
[0048] Es versteht sich, dass das beschriebene Lumineszenzmerkmal mit anderen Sicherheitselementen
kombiniert werden kann, vorzugsweise mit Sicherheitselementen, die ebenfalls einen
optischen Effekt aufweisen, der besonders vorteilhaft mit dem visuellen Eindruck des
Lumineszenzmerkmals korrespondiert.
[0049] 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.
[0050] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement
in Form eines beleuchtungsrichtungsselektiven Lumineszenzmerkmals,
- Fig. 2
- in (a) das erste Lumineszenzmotiv des Lumineszenzmerkmals der Fig. 1, das bei schräger
Beleuchtung mit einer UV-Lampe sichtbar wird, und in (b) das zweite Lumineszenzmotiv
des Lumineszenzmerkmals, das bei senkrechter Beleuchtung mit der UV-Lampe in Erscheinung
tritt,
- Fig. 3
- einen Querschnitt durch die Banknote der Fig. 1 entlang der Linie III-III im Bereich
des Sicherheitselements,
- Fig. 4
- den Aufbau der plättchenförmigen Lumineszenzpigmente des Lumineszenzmerkmals,
- Fig. 5
- unmagnetische Lumineszenzpigmente für eine alternative Ausgestaltung des Lumineszenzmerkmals,
- Fig. 6
- schematisch die mechanische Ausrichtung unmagnetischer Lumineszenzpigmente,
- Fig. 7
- eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2, bei dem die Lumineszenzpigmente
in einem Bereich senkrecht ausgerichtet wurden, der in Form des Schriftzugs "Euro"
gestaltet ist,
- Fig. 8
- ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei
dem die Orientierung der Lumineszenzpigmente praktisch kontinuierlich von einer waagrechten
in eine senkrechte Orientierung übergeht, wobei (a) das Sicherheitselement im Querschnitt
und (b) das Erscheinungsbild des Sicherheitselements bei schräger Beleuchtung zeigt,
- Fig. 9
- in (a) und (b) zwei Ausgestaltungen von nichtlumineszierenden UV-absorbierenden Effektpigmenten,
- Fig. 10
- für ein Ausführungsbeispiel mit nichtlumineszierenden UV-absorbierenden Pigmenten
in (a) das bei schräger Beleuchtung erkennbare erste Lumineszenzmotiv und in (b) das
bei senkrechter Beleuchtung sichtbare zweite Lumineszenzmotiv, und
- Fig. 11
- ein Kombi-Pigment, das Lumineszenzeigenschaften und UV-absorbierende Eigenschaften
kombiniert.
[0051] Die Erfindung wird nun am Beispiel der Absicherung von Banknoten und anderen Wertdokumenten
erläutert. Figur 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit
einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 14 in Form eines beleuchtungsrichtungsselektiven
Lumineszenzmerkmals 16. Während das Lumineszenzmerkmal 16 bei normaler Tages- oder
Kunstlichtbeleuchtung nicht sichtbar ist, zeigt es bei Anregung durch UV-Strahlung,
beispielsweise der UV-Lampe einer Verkaufsstelle, ein durch gestrichelte Linien angedeutetes
farbiges Lumineszenzmotiv. Als Besonderheit werden dabei bei einer Anregung aus unterschiedlichen
Beleuchtungsrichtungen unterschiedliche farbige Lumineszenzmotive sichtbar.
[0052] Konkret zeigt das Lumineszenzmerkmal 16 beispielsweise bei schräger Beleuchtung mit
einer UV-Lampe das in Fig. 2(a) dargestellte erste Lumineszenzmotiv 20, das eine gelb
lumineszierende Ellipse 22 vor einem grün lumineszierenden Hintergrund 24 aufweist.
Bei senkrechter Beleuchtung mit der UV-Lampe verändert sich das Lumineszenzmotiv und
das Lumineszenzmerkmal 16 zeigt nun das in Fig. 2(b) dargestellte zweite Lumineszenzmotiv
30, bei dem nur noch die beiden Seitenstücke 26 der Ellipse 22 gelb lumineszieren,
während der zentrale Bereich 28 wie auch der Hintergrund 24 grün lumineszieren.
[0053] Bei normaler Tages- oder Kunstlichtbeleuchtung erscheint das Lumineszenzmerkmal 16
gleichförmig weiß und hebt sich von dem ebenfalls weißen Banknotenpapier 12 der Banknote
somit nicht ab. Insbesondere ist ohne UV-Beleuchtung weder das erste noch das zweite
Lumineszenzmotiv 20, 30 sichtbar, da kein Farb- oder Helligkeitskontrast zwischen
den Seitenstücken 26 der Ellipse, dem zentralen Bereich 28 der Ellipse und dem Hintergrund
24 besteht. Die Unsichtbarkeit des Lumineszenzmerkmals bei normaler Beleuchtung ist
in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien der Ellipse 22 angedeutet. Da das Lumineszenzmerkmal
16 mit seinem weißen Erscheinungsbild auf das ebenfalls weiße Banknotenpapier 12 abgestimmt
ist, ist ohne UV-Beleuchtung nicht ohne weiteres erkennbar, dass gerade an dieser
Stelle der Banknote 10 ein Sicherheitselement 14 vorliegt.
[0054] Der Aufbau des Sicherheitselements 14 und die prinzipielle Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Sicherheitselemente werden nun mit Bezug auf Fig. 3 näher erläutert, welche einen
Querschnitt durch die Banknote 10 der Fig. 1 entlang der Linie III-III zeigt.
[0055] Wie in Fig. 3 dargestellt, ist auf das Banknotenpapier 12 im Bereich des Sicherheitselements
14 eine Untergrundschicht 40 mit einem grün lumineszierenden Lumineszenzmittel aufgedruckt.
Die Untergrundschicht 40 bildet den Hintergrund 24 der ersten und zweiten Lumineszenzmotive
20, 30. Auf die Untergrundschicht 40 ist eine Effektschicht 42 aufgebracht, die in
einem Bindemittel 44 eine Vielzahl von unterschiedlich ausgerichteten plättchenförmigen
Lumineszenzpigmenten 50 enthält.
[0056] Der Aufbau der Lumineszenzpigmente 50 ist in Fig. 4 genauer dargestellt. Die Lumineszenzpigmente
50 enthalten als Kern ein Trägersubstrat 52 aus Glimmer. Das Trägersubstrat 52 ist
im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 vollumschließend mit einer magnetischen Schicht,
konkret einer Magnetitschicht 54 versehen, die eine magnetische Ausrichtung der Lumineszenzpigmente
in einem externen Magnetfeld ermöglicht. Die Magnetitschicht 54 ist ebenfalls vollumschließend
von einer deckenden weißen Beschichtung 56 aus Titandioxid umgeben, die das weiße
Erscheinungsbild der Lumineszenzpigmente 50 bei normaler Beleuchtung sicherstellt.
Die gewünschten Lumineszenzeigenschaften werden den Pigmenten 50 durch eine die weiße
Beschichtung umschließende Lumineszenzbeschichtung 58 verliehen, welche im Ausführungsbeispiel
ein rot lumineszierendes Lumineszenzmittel enthält.
[0057] Die Lumineszenzpigmente 50 sind dabei plättchenförmig mit einem großen Aspektverhältnis,
also einem großen Verhältnis von Kantenlänge zu Dicke ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel
der Fig. 4 weisen die Lumineszenzpigmente 50 beispielsweise eine Kantenlänge 1 = 15
µm und eine Dicke d = 0,5 µm auf, zeigen also ein Aspektverhältnis von AV = 1/d =
30:1. Durch das große Aspektverhältnis sind die Lumineszenzpigmente stark asymmetrisch
und werden daher je nach Ausrichtung unterschiedlich stark zur Lumineszenz angeregt,
wie weiter unten genauer erläutert.
[0058] Zur Erzeugung der Effektschicht 42 wurden die Lumineszenzpigmente 50 einem UV-trocknenden
Bindemittel 44 beigemischt, um eine Flexo- oder Siebdruckfarbe zu formulieren. Diese
Druckfarbe wurde dann in Form der Ellipse 22 auf die Untergrundschicht 40 aufgedruckt.
Unmittelbar nach dem Aufdrucken sind die plättchenförmigen Lumineszenzpigmente 50
mit ihrer Hauptfläche üblicherweise im Wesentlichen parallel zur Substratoberfläche
orientiert. Um eine bereichsweise davon abweichende Orientierung der Lumineszenzpigmente
50 zu erzeugen, wurde im noch ungehärteten Zustand des Bindemittels 44 ein externes
Magnetfeld angelegt, das die magnetischen Lumineszenzpigmente 50 im zentralen Bereich
28 der Ellipse im Wesentlichen senkrecht zur Substratoberfläche ausrichtet. In diesem
Zustand wurde das Bindemittel 44 der Druckfarbe durch UV-Beaufschlagung getrocknet
und die erzeugte Ausrichtung der Lumineszenzpigmente 50 (Fig. 3) dadurch dauerhaft
fixiert.
[0059] Die unterschiedliche Ausrichtung der Lumineszenzpigmente 50 führt bei der Echtheitsprüfung
der Banknote 10 mit einer UV-Handlampe 70 je nach der Beleuchtungsrichtung zu deutlich
verschiedenen Lumineszenzbildern 20, 30 (Fig. 2(a), (b)).
[0060] Bei UV-Beleuchtung aus einem schrägen Winkel (Beleuchtungsrichtung 70A in Fig. 3)
werden die Lumineszenzpigmente 50 alle im Wesentlichen gleich stark zur Lumineszenz
angeregt und das Lumineszenzmerkmal 16 zeigt somit im Bereich der Ellipse 22 eine
gleichmäßige gelbe Lumineszenz, die sich aus der additiven Farbmischung der grünen
Lumineszenz der Untergrundschicht 40 und der roten Lumineszenz der Lumineszenzpigmente
50 ergibt. So wird in den Teilbereichen der Ellipse 22, in denen sich die plättchenförmigen
Lumineszenzpigmente 50 überlagern, das rot lumineszierende Lumineszenzmittel angeregt,
während in den Teilbereichen bzw. Zwischenräumen, in denen die Lumineszenzpigmente
sich nicht überdecken, im Wesentlichen die grün lumineszierende Untergrundschicht
40 angeregt wird.
[0061] Bei einer im Wesentlichen senkrechten UV-Beleuchtung (Beleuchtungsrichtung 70B in
Fig. 3) bieten die senkrecht ausgerichteten Lumineszenzpigmente 50 des zentralen Bereichs
28 der Anregungsstrahlung nur eine stark reduzierte Auftrefffläche und werden daher
kaum angeregt. Die Lumineszenz des zentralen Bereiches 28 ist daher von der Lumineszenz
der Untergrundschicht 40 dominiert und erscheint somit im Wesentlichen grün. Der außerhalb
der Effektschicht 42 liegende Bereich der Untergrundschicht 40 erscheint unabhängig
von der Beleuchtungsrichtung 70A, 70B mit grüner Lumineszenz und stellt einen gleichmäßigen
Hintergrund für das sich verändernde Erscheinungsbild der Ellipse 22 dar.
[0062] Die beiden Lumineszenzbilder 20, 30 sind für einen Nutzer leicht als unterschiedlich
erkennbar und prüfbar, so dass das Lumineszenzmerkmal 16 eine hohe Sicherheit gegen
eine einfache Nachstellung mit fluoreszierenden Tinten bietet.
[0063] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind die Beschichtungen 54, 56, 58 jeweils vollumschließend
dargestellt. Je nach Herstellungsverfahren der Pigmente 50 können die Beschichtungen
im Bereich der Seitenkanten auch nur teilweise vorliegen oder ganz fehlen, beispielsweise
bei einem Vermahlen der Pigmente in einer Luftstrahlmühle.
[0064] Zur Verbesserung der chemischen und physikalischen Beständigkeiten und/ oder der
Benetzung der Pigmente 50 mit dem Bindemittel 44 können die Pigmente 50 optional eine
weitere transparente Beschichtung 60 aufweisen.
[0065] In einer alternativen Ausgestaltung können die Lumineszenzpigmente auch unmagnetisch
sein, wie in Fig. 5 dargestellt. In dieser Ausgestaltung fehlt verglichen mit dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 4 die magnetische Schicht 54. Die unmagnetischen Lumineszenzpigmente
80 enthalten ein Trägersubstrat 52 aus Glimmer, das mit einer deckenden weißen Beschichtung
56 aus Titandioxid, einer Lumineszenzbeschichtung 58 und einer optionalen weiteren
transparenten Beschichtung versehen ist.
[0066] In einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausgestaltung kann die deckende Beschichtung
56 der unmagnetischen Lumineszenzpigmente 80 auch fehlen, wie etwa bei Ausgestaltungen,
bei denen das Trägersubstrat transparent oder transluzent und bevorzugt farblos ist.
[0067] Die unmagnetischen Lumineszenzpigmente 80 können mechanisch in Form der gewünschten
Lumineszenzmotive ausgerichtet werden, wie schematisch in Fig. 6 gezeigt. Dazu werden
die Lumineszenzpigmente 80 zunächst einem UV-trocknenden Bindemittel beigemischt,
um eine Flexo- oder Siebdruckfarbe zu formulieren. Diese Druckfarbe wird dann in der
gewünschten Form auf die Untergrundschicht 40 aufgedruckt, um die Effektschicht 42
zu bilden. Unmittelbar nach dem Aufdrucken sind die plättchenförmigen Lumineszenzpigmente
80 im Wesentlichen parallel zur Substratoberfläche orientiert. Zur Ausrichtung wird
in diesem Fall eine erhabene Druckform 82, beispielsweise eine Hochdruck- oder Flexodruckform,
genutzt, deren Erhebungen 84 in einer gewünschten Motivform gestaltet sind. Durch
das Eindrücken der Druckform 82 in die noch nicht gehärtete Effektschicht 42 werden
die unmittelbar neben den Erhebungen 84 liegenden Lumineszenzpigmente 80 mechanisch
verdrängt und dadurch in eine aufrechte Orientierung gebracht. Vor der Rückorientierung
der Lumineszenzpigmente 80 wird die Druckfarbe mit den Lumineszenzpigmenten gehärtet
und die Orientierung der Pigmente 80 dadurch dauerhaft fixiert.
[0068] Mit den beschriebenen Ausrichtungsverfahren können auch komplexe Motive erzeugt werden.
Beispielsweise kann die magnetische oder mechanische Ausrichtung der Lumineszenzpigmente
50, 80 in Form von Zeichen oder Codierungen erfolgen. Bei einer magnetischen Ausrichtung
kann hierzu beispielsweise eine geeignete strukturierte Maske verwendet werden, die
das die Pigmente ausrichtende Magnetfeld nur in bestimmten Bereichen durchlässt. Bei
einer mechanischen Ausrichtung kann eine Druckform 82 mit geeignet gestalteten Erhebungen
84 eingesetzt werden, wobei im Fall größerer auszurichtender Flächen vorteilhaft eine
Mehrzahl eng benachbarter punkt- oder linienförmiger Erhebungen eingesetzt wird, um
die gewünschte Aufrichtung der plättchenförmigen Pigmente über einen größeren Flächenbereich
sicherzustellen.
[0069] Figur 7 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2, bei dem die Lumineszenzpigmente
50, 80 in einem Bereich 25 senkrecht ausgerichtet sind, der in Form des Schriftzugs
"Euro" gestaltet ist. Bei schräger Beleuchtung mit einer UV-Lichtquelle werden im
Wesentlichen alle Lumineszenzpigmente 50, 80 unabhängig von ihrer Orientierung zur
Lumineszenz angeregt, so dass als erstes Lumineszenzmotiv 20 wieder die gelbe lumineszierende
Ellipse 22 der Fig. 2(a) vor einem grün lumineszierenden Hintergrund 24 in Erscheinung
tritt. Bei senkrechter Beleuchtung werden dagegen die Lumineszenzpigmente des Bereichs
25 aufgrund ihrer senkrechten Orientierung praktisch nicht angeregt, so dass dieser
Bereich wie der Hintergrund grün luminesziert. Es ergibt sich das in Fig. 7 dargestellte
zweite Lumineszenzmotiv 30, das einen grün lumineszierenden Schriftzug "Euro" innerhalb
einer gelben lumineszierenden Ellipse 22 zeigt.
[0070] Bewegt der Nutzer die UV-Handlampe aus einer schrägen Beleuchtungsstellung, wie etwa
der Stellung 70A in Fig. 3, in eine senkrechte Beleuchtungsstellung, wie der Stellung
70B in Fig. 3, scheint der Schriftzug "Euro" aus dem Nichts zu erscheinen (Wechsel
von dem Lumineszenzmotiv 20 der Fig. 2(a) zu dem Lumineszenzmotiv 30 der Fig. 7) und
beim weiteren Bewegen zurück in eine schräge Beleuchtungsrichtung wieder zu verschwinden
(Wechsel von dem Lumineszenzmotiv 30 der Fig. 7 zu dem Lumineszenzmotiv 20 der Fig.
2(a)).
[0071] Bei realen Gestaltungen sind die Bereiche unterschiedlicher Ausrichtung der Lumineszenzpigmente
50, 80, wie etwa die Bereiche 26 und 28 der Fig. 3, in der Regel nicht scharfkantig
voneinander getrennt, sondern weisen einen fließenden, weichgezeichneten bzw. unscharfen
Übergang auf. Der Übergangsbereich zwischen den Bereichen unterschiedlicher Ausrichtung
weist insbesondere eine Breite zwischen 20 µm und 5000 µm auf. Die Größe des Übergangsbereichs
hängt insbesondere von dem Verfahren ab, das zur Ausrichtung der Pigmente eingesetzt
wird (mechanisch durch Verprägung im nicht gehärteten Zustand der Druckfarbe oder
durch magnetische Orientierung der Pigmente), von der Substratglätte, der Substratbenetzung,
der Saugfähigkeit der Substrate und der Zeitverzögerung zwischen Orientierung und
Fixierung der Pigmente in der Druckfarbenmatrix oder dem Bindemittel.
[0072] In einer Weiterbildung kann die Orientierung der Lumineszenzpigmente 50 auch praktisch
kontinuierlich von einer waagrechten in eine senkrechte Orientierung übergehen, wie
in dem Lumineszenzmerkmal 90 der Fig. 8(a) gezeigt. Das Lumineszenzmerkmal 90 ist
bis auf die besondere Ausrichtung der Lumineszenzpigmente 50 wie das Lumineszenzmerkmal
16 der Fig. 3 ausgebildet. Die gezeigte kontinuierliche veränderte Ausrichtung kann
beispielsweise mit einem zylindrischen Magneten erzeugt werden, der unterhalb des
Banknotenpapiers 12 mit seiner Längsachse parallel zur Oberfläche des Banknotenpapiers
angeordnet ist.
[0073] Bei einer solchen Ausrichtung der Lumineszenzpigmente 50 gibt es praktisch für jede
Beleuchtungsstellung 92 der UV-Handlampe 70 einen zugehörigen Bereich 94 der Effektschicht,
in dem die plättchenförmigen Lumineszenzpigmente 50 mit ihrer Plättchenebene im Wesentlichen
parallel zur Beleuchtungsrichtung ausrichtet sind. In diesem Bereich werden die Lumineszenzpigmente
50 daher bei Beleuchtung kaum angeregt, so dass dort die grüne Lumineszenz der Untergrundschicht
40 dominiert. Im Ergebnis sieht der Betrachter einen schmalen, grün lumineszierenden
Streifen 96 innerhalb der magentafarben lumineszierenden Ellipse 22, wie in Fig. 8(b)
gezeigt. Wird die UV-Handlampe 70 in Richtung 93 über das Lumineszenzmerkmal 90 bewegt,
so bewegt sich der grün lumineszierende Streifen 96 entsprechend in Richtung 97 entlang
der Ellipse 22 nach rechts, da sich der Bereich 94 mit den parallel zur Beleuchtungsrichtung
orientierten Pigmenten 50 in der Darstellung der Fig. 8(a) kontinuierlich nach rechts
verschiebt.
[0074] Je nach der konkreten Ausrichtung der Lumineszenzpigmente 50 können natürlich auch
andere Bewegungseffekte erzeugt werden. Beispielsweise kann durch Ausrichtung mit
einem oberhalb des Banknotenpapiers 12 angeordneten zylindrischen Magneten ein in
Fig. 8(b) entgegengesetzt laufender Streifen 96 erzeugt werden. Durch Ausrichtung
mit kugelförmigen Magneten lassen sich ringförmige bewegte Lumineszenzmuster erzeugen,
die zudem oft einen dreidimensionalen Bildeindruck vermitteln. Allen diesen visuellen
Effekten ist gemein, dass sie für einen Nutzer leicht zu erfassen und zu prüfen, für
einen potentiellen Fälscher aber sehr schwer nachzustellen sind, da solche visuelle
Effekte mit den herkömmlich erhältlichen fluoreszierenden Tinten nicht erzeugt werden
können.
[0075] Bei den Ausgestaltungen, bei denen die plättchenförmigen Lumineszenzpigmente 50,
80 auf einer Untergrundschicht 40 mit einem Lumineszenzmittel aufgebracht sind, kann
sich insbesondere die Emissionsfarbe des Lumineszenzmittels der Untergrundschicht
40 von der Emissionsfarbe der Lumineszenzpigmente 50, 80 unterscheiden. Mit Bezug
auf Fig. 3 zeigt sich dann bei einer im Wesentlichen senkrechten UV-Anregung 70B in
den Bereichen 26 eine Lumineszenzfarbe, die überwiegend der Lumineszenzfarbe der Lumineszenzpigmente
50 entspricht, da diese deutlich stärker als das Lumineszenzmittel der Untergrundschicht
40 angeregt werden. Der Bereich 28 zeigt dagegen überwiegend die Lumineszenzfarbe
der Untergrundschicht 40, da die Lumineszenzpigmente in diesem Bereich deutlich schwächer
mittels UV-Strahlung angeregt werden.
[0076] Da es sich bei den Lumineszenzfarben um selbstleuchtende Farben handelt, sind für
sie die Gesetze der additiven Farbmischung anwendbar, so dass sich insbesondere eine
grüne, eine blaue und eine rote Lumineszenzfarbe zu einem Lumineszenzweiß addieren,
wenn die Anteile der Einzelfarben aufeinander entsprechend abgestimmt sind.
[0077] In Übergangsbereichen zwischen den Bereichen 26 und 28 kann sich auch ein Gleichgewicht
der beteiligten Lumineszenzfarben einstellen, so dass sich in diesen Bereichen beispielsweise
eine grüne und eine rote Lumineszenzfarbe zu einer gelb lumineszierenden Mischfarbe
addiert. Der Bereich 26 zeigt dann beispielweise eine rote Lumineszenz, der Bereich
28 eine grüne Lumineszenz und der dazwischenliegende Übergangsbereich eine gelbe Lumineszenz,
so dass der Übergangsbereich wie eine andersfarbige Corona für den Bereich 26 oder
28 wirkt.
In anderen Gestaltungen kann auf die Untergrundschicht 40 auch verzichtet, oder die
Untergrundschicht nicht-lumineszierend ausgebildet werden. Auch in diesen Fällen zeigt
das Lumineszenzmerkmal eine unterschiedliche Intensitätsverteilung und/ oder Farbigkeit
der Lumineszenz. Mit Bezug auf Fig. 3 zeigen beispielsweise die Bereiche 26 beim Verzicht
auf eine lumineszierende Untergrundschicht 40 nach einer im Wesentlichen senkrechten
UV-Anregung 70B eine deutliche höhere Lumineszenzstärke als der Bereich 28, da im
Bereich 28 praktisch nur die Kantenflächen der Pigmente zum Leuchten angeregt werden
und die Lumineszenz daher gegenüber den Bereichen 26 stark unterdrückt ist.
[0078] Ist die Untergrundschicht 40 farbig, aber nicht-lumineszierend ausgebildet, so finden
in den Bereichen 26 (Fig. 3) folgende Wechselwirkungen statt, die zu einem Gesamtfarbeindruck
beitragen:
- 1) Die Lumineszenzpigmente 50 werden durch die einfallende UV-Strahlung angeregt und
die emittierte Lumineszenzstrahlung wird direkt zur Anregungsseite zurückgeworfen.
- 2) Die Lumineszenzpigmente 50 werden durch die einfallende UV-Strahlung angeregt,
ein Teil der Lumineszenzstrahlung wird zur farbigen Untergrundschicht 40 hin emittiert,
durch die Untergrundschicht 40 gefiltert und schließlich vom Substrat 12 zur Anregungsseite
zurückreflektiert.
- 3) Ein Teil der einfallenden UV-Strahlung wird von der farbigen Untergrundschicht
40 transmittiert, von dem Substrat 12 zur Anregungsseite hin reflektiert und die Lumineszenzpigmente
50 werden durch diese reflektierte UV-Strahlung zur Lumineszenz angeregt. Ist die
Untergrundschicht 40 farbig und zugleich UV-absorbierend ausgebildet, so fällt dieser
Beitrag zur Gesamtlumineszenz weg und die Leuchtintensität ist im Bereich 26 entsprechend
geringer.
[0079] Bei den bisher beschriebenen Gestaltungen enthält die Effektschicht des Lumineszenzmerkmals
stets Lumineszenzpigmente 50, 80, die nach Anregung in einer oder mehreren Farben
lumineszieren. Diese Lumineszenz kann durch die Lumineszenz einer unter der Effektschicht
angeordneten Untergrundschicht ergänzt sein, so dass sich in bestimmten Beleuchtungsrichtungen
eine additive Farbmischung von Lumineszenzfarben ergibt.
[0080] In den nachfolgend beschriebenen Gestaltungen kann die Effektschicht als plättchenförmige
Effektpigmente auch nichtlumineszierende UV-absorbierende Pigmente enthalten, die
die Lumineszenz einer Untergrundschicht beleuchtungsrichtungsabhängig modifizieren.
Die nichtlumineszierenden UV-absorbierenden Pigmente können ansonsten wie die bereits
beschriebenen Lumineszenzpigmente eingesetzt und verwendet werden und können insbesondere
ebenfalls magnetisch oder mechanisch ausgerichtet werden.
[0081] Figur 9(a) zeigt eine erste Ausgestaltung eines derartigen nichtlumineszierenden
UV-absorbierenden Pigments 100, das durch eine Magnetschicht magnetisch ausrichtbar
ist. Das Pigment 100 enthält als Kern ein Trägersubstrat 52 aus Glimmer, welches vollumschließend
mit einer magnetischen Schicht, beispielsweise einer Magnetitschicht 54 versehen ist,
die eine magnetische Ausrichtung des Pigments 100 in einem externen Magnetfeld ermöglicht.
Die Magnetitschicht 54 ist, wiederum vollumschließend, von einer deckenden weißen
Beschichtung 56 aus Titandioxid umgeben, die dem Pigments 100 bei normaler Beleuchtung
ein weißes Erscheinungsbild verleiht. Die gewünschten UV-absorbierenden Eigenschaften
werden dem Pigment 100 durch eine die TiO
2-Beschichtung umschließende Beschichtung 102 mit einem im visuellen Spektralbereich
transparenten UV-Absorber, z. B. Tinuvin® 400 (BASF), verliehen. Das Pigment 100 des
Ausführungsbeispiels der Fig. 9(a) weist eine Kantenlänge 1 = 20 µm und eine Dicke
d = 0,4 µm, also ein Aspektverhältnis AV = 1/d = 50 auf.
[0082] Neben den UV-absorbierenden Pigmenten 100 kann auch die deckende weiße Beschichtung
56 in einem (Teil-)Bereich des UV-Spektrums absorbierend sein. So kann TiO
2 je nach gewünschtem Absorptionsgrad beispielsweise in unterschiedlichen Modifikationen,
insbesondere in den Modifikationen Rutil oder Anatas eingesetzt werden. Rutil absorbiert
im kompletten und Anatas nur im kurz- bis mittelwelligen UV-Wellenlängenbereich. Durch
die Verwendung der entsprechenden deckenden Beschichtungen 56 können anregungswellenlängenspezifische
und zugleich beleuchtungsrichtungsselektive Lumineszenzmerkmale erzeugt werden.
[0083] Auch bei den nichtlumineszierenden UV-absorbierenden Pigmenten 100 können die Beschichtungen
54, 56,102 im Bereich der Seitenkanten nur teilweise vorliegen oder ganz fehlen. Auch
können die Pigmente zur Verbesserung der chemischen und physikalischen Beständigkeiten
und/oder der Benetzung der Pigmente mit einem Bindemittel optional eine weitere transparente
Beschichtung 60 aufweisen.
[0084] Werden die nichtlumineszierenden UV-absorbierenden Pigmente mechanisch ausgerichtet,
so kann die Magnetschicht entfallen, wie in Fig. 9(b) dargestellt. Die unmagnetischen
UV-absorbierenden Pigmente 104 der Fig. 9(b) enthalten ein Trägersubstrat 52 aus Glimmer,
eine deckende weiße Beschichtung 56 aus Titandioxid, eine Beschichtung 102 mit einem
im visuellen Spektralbereich transparenten UV-Absorber und optional eine weitere transparente
Beschichtung.
[0085] Werden beispielsweise bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 anstelle der Lumineszenzpigmente
50 die nichtlumineszierenden UV-absorbierenden Pigmente 100 der Fig. 9(a) eingesetzt,
so ergeben sich bei Schrägbeleuchtung bzw. bei senkrechter Beleuchtung mit UV-Strahlung
die in Fig. 10 dargestellten Lumineszenzmotive 110 und 120.
[0086] Mit Bezug auf Fig. 10(a) zeigt das Lumineszenzmerkmal bei UV-Beleuchtung aus einem
schrägen Winkel im Hintergrundbereich 24 die grüne Lumineszenz der Untergrundschicht
40. Im Bereich der Ellipse 22 tritt im Wesentlichen keine Lumineszenz auf, da die
UV-absorbierenden Pigmente 100 die einfallende UV-Strahlung absorbieren und zum überwiegenden
Teil nicht zur Untergrundschicht 40 durchlassen. Die Formulierung "zum überwiegenden
Teil" trägt dabei der Tatsache Rechnung, dass sich bedingt durch die gewünschte Farbschichtdicke
und Pigmentkonzentration im Bereich der Ellipse 22 eine vollständige Absorption der
grünen Lumineszenz der Untergrundschicht 40 durch die UV-absorbierenden Pigmente 100
in der Regel nicht erzielen lässt.
[0087] Bei einer im Wesentlichen senkrechten UV-Beleuchtung lassen die senkrecht ausgerichteten
Pigmente 100 im Bereich 25 die Anregungsstrahlung allerdings praktisch ungeschwächt
durch, so dass dort das Lumineszenzmittel der Untergrundschicht 40 zum Leuchten angeregt
wird, und sich innerhalb der nicht lumineszierenden Ellipse 22 ein grün lumineszierender
Schriftzug "Euro" zeigt, wie in Fig. 10(b) dargestellt.
[0088] Bewegt der Nutzer eine UV-Handlampe aus einer schrägen Beleuchtungsstellung in die
senkrechte Beleuchtungsstellung, so scheint der Schriftzug "Euro" innerhalb der Ellipse
aus dem Nichts zu erscheinen (Wechsel von dem Lumineszenzmotiv 110 der Fig. 10(a)
zu dem Lumineszenzmotiv 120 der Fig. 10(b)) und beim Bewegen in eine schräge Beleuchtungsrichtung
wieder zu verschwinden (Wechsel von dem Lumineszenzmotiv 120 der Fig. 10(b) zu dem
Lumineszenzmotiv 110 der Fig. 10(a)). Die visuellen Effekte beim Einsatz UV-absorbierender
Pigmente sind daher im Wesentlichen gegensätzlich zu den beim Einsatz UV-lumineszierender
Pigmente auftretenden Effekten.
[0089] Schließlich ist es auch möglich, Pigmente 130 einzusetzen, die Lumineszenzeigenschaften
und UV-absorbierende Eigenschaften kombinieren. Mit Bezug auf Fig. 11 enthält ein
solches Kombi-Pigment 130 als Kern ein Trägersubstrat 52 aus Glimmer, das mit einer
Magnetitschicht 54, einer deckenden weißen Beschichtung 56 aus Titandioxid, einer
Lumineszenzbeschichtung 132 und einer Beschichtung 134 mit einem im visuellen Spektralbereich
transparenten UV-Absorber versehen ist. Die Lumineszenzbeschichtung 132 ist dabei
im gesamten Wellenlängenbereich des UV-Spektrums von 200 nm bis 400 nm anregbar, während
der UV-Absorber der Beschichtung 134 nur in einem Teilbereich des UV-Spektrums, beispielsweise
im Bereich von 200 nm bis 280 nm absorbiert. Durch die Verwendung solcher Kombi-Pigmente
130 können anregungswellenlängenspezifische und zugleich beleuchtungsrichtungsselektive
Lumineszenzmerkmale erzeugt werden.
[0090] Wird ein entsprechendes Lumineszenzmerkmal beispielsweise mit langwelliger UVA-Strahlung
einer Wellenlänge von 366 nm beleuchtet, bei der die Beschichtung 134 nicht absorbiert,
so wird die Lumineszenz der Lumineszenzbeschichtung 132 der Kombi-Pigmente 130 angeregt
und es ergeben sich die mit Bezug auf Figuren 2 bis 8 bereits beschriebenen Effekte.
Wird das Lumineszenzmerkmal dagegen mit kurzwelliger UVC-Strahlung einer Wellenlänge
von 254 nm beleuchtet, so absorbiert die Beschichtung 134 die einfallende UV-Strahlung
und die Lumineszenzbeschichtung 132 wird nicht angeregt. Die Kombi-Pigmente 130 wirken
bei dieser Anregungswellenlänge somit nicht als Lumineszenzpigmente, sondern als nichtlumineszierende
UV-absorbierende Pigmente, so dass sich nunmehr die bei Figur 10 beschriebenen Effekte
ergeben. Da je nach Anregungswellenlänge unterschiedliche visuelle Effekte auftreten,
wird die Fälschungssicherheit erfindungsgemäßer Sicherheitselemente durch den Einsatz
solcher Kombi-Pigmente weiter erhöht.
[0091] Das Kombi-Pigment 130 der Fig. 11 weist eine Magnetschicht 54 auf und ist daher magnetisch
ausrichtbar. Es versteht sich allerdings, dass die Magnetschicht auch bei Kombi-Pigmenten
fehlen kann und die unmagnetischen Kombi-Pigmente mechanisch ausgerichtet werden können,
wie oben im Zusammenhang mit den Figuren 5 und 9(b) bereits für Lumineszenzpigmente
80 bzw. UV-absorbierende Pigmente 104 beschrieben.
Bezugszeichenliste
[0092]
- 10
- Banknote
- 12
- Banknotenpapier
- 14
- Sicherheitselement
- 16
- Lumineszenzmerkmal
- 20
- erstes Lumineszenzmotiv
- 22
- lumineszierende Ellipse
- 24
- Hintergrund
- 25
- Bereich in Form des Schriftzugs "Euro"
- 26
- Seitenstücke
- 28
- zentraler Bereich
- 30
- zweites Lumineszenzmotiv
- 40
- Untergrundschicht
- 42
- Effektschicht
- 44
- Bindemittel
- 50
- Lumineszenzpigmente
- 52
- Trägersubstrat
- 54
- Magnetitschicht
- 56
- deckende weiße Beschichtung
- 58
- Lumineszenzbeschichtung
- 60
- optionale transparente Beschichtung
- 70
- UV-Handlampe
- 70A, 70B
- Beleuchtungsrichtungen
- 80
- unmagnetische Lumineszenzpigmente
- 82
- Druckform
- 84
- Erhebungen
- 90
- Lumineszenzmerkmal
- 92
- Beleuchtungsstellung
- 93
- Bewegungsrichtung UV-Handlampe
- 94
- Bereich der Effektschicht
- 96
- Streifen
- 97
- Bewegungsrichtung Streifen
- 100
- UV-absorbierende Pigmente
- 102
- Beschichtung mit UV-Absorber
- 104
- unmagnetische UV-absorbierende Pigmente
- 110
- erstes Lumineszenzmotiv
- 120
- zweites Lumineszenzmotiv
- 130
- Kombi-Pigment
- 132
- Lumineszenzbeschichtung
- 134
- Beschichtung mit UV-Absorber
1. Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen
Datenträgern, mit einem beleuchtungsrichtungsselektiven Lumineszenzmerkmal, das bei
Beleuchtung mit UV-Anregungsstrahlung aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen
unterschiedliche Lumineszenzmotive zeigt, wobei das Lumineszenzmerkmal
- ein Lumineszenzmaterial enthält, das auf Beleuchtung mit UV-Anregungsstrahlung Lumineszenzstrahlung
emittiert, und
- in einer Effektschicht eine Vielzahl von plättchenförmigen Effektpigmenten enthält,
die in Form der gewünschten Lumineszenzmotive ausgerichtet sind,
- wobei die Effektpigmente Lumineszenzpigmente, nichtlumineszierende UV-absorbierende
Pigmente oder Kombi-Pigmente darstellen, die in einem ersten UV-Wellenlängenbereich
zur Lumineszenz anregbar sind und in einem zweiten UV-Wellenlängenbereich nichtlumineszierend
und UV-absorbierend sind.
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die plättchenförmigen Effektpigmente ein Aspektverhältnis aufweisen, das mehr als
5:1, bevorzugt mehr als 10:1 beträgt und besonders bevorzugt zwischen 20:1 und 400:1
liegt.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektpigmente magnetisch ausrichtbar sind und eine Seele mit einem magnetischen
Material enthalten.
4. Sicherheitselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material zumindest auf einer der Hauptflächen, vorzugsweise zumindest
auf beiden Hauptflächen mit einer deckenden Beschichtung, insbesondere einer weißen
oder farbigen deckenden Beschichtung versehen ist.
5. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektpigmente unmagnetisch sind und einen plättchenförmigen Kern enthalten.
6. Sicherheitselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der plättchenförmige Kern zumindest auf einer seiner Hauptflächen, vorzugsweise zumindest
auf beiden Hauptflächen mit einer deckenden Beschichtung, insbesondere einer weißen
oder farbigen deckenden Beschichtung versehen ist.
7. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektschicht zumindest teilweise über einer Untergrundschicht angeordnet ist,
und die visuell sichtbare Farbe der deckenden Beschichtung der Effektpigmente im Wesentlichen
der visuell sichtbaren Farbe der Untergrundschicht entspricht.
8. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzmotive ohne Beleuchtung mit UV-Anregungsstrahlung nicht sichtbar sind.
9. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektpigmente Lumineszenzpigmente oder Kombi-Pigmente sind, die das genannte
Lumineszenzmaterial bilden.
10. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektpigmente Lumineszenzpigmente oder Kombi-Pigmente sind und die Effektschicht
zumindest teilweise über einer Untergrundschicht mit dem genannten Lumineszenzmaterial
angeordnet ist.
11. Sicherheitselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lumineszenz der Lumineszenzpigmente oder Kombi-Pigmente von der Lumineszenz
der Untergrundschicht in der Anregungswellenlänge, der Emissionswellenlänge, und/
oder der Abklingzeit unterscheidet.
12. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektpigmente Lumineszenzpigmente oder Kombi-Pigmente sind, bei denen ein Lumineszenzmittel
auf der deckenden Beschichtung angeordnet, oder der deckenden Beschichtung beigemischt
ist.
13. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektpigmente Lumineszenzpigmente oder Kombi-Pigmente sind und zumindest zwei
verschiedene Lumineszenzmittel enthalten, die sich durch die Anregungswellenlänge,
die Emissionswellenlänge, und/ oder die Abklingzeit unterscheiden.
14. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektpigmente nichtlumineszierende UV-absorbierende Pigmente sind und die Effektschicht
zumindest teilweise über einer Untergrundschicht mit dem genannten Lumineszenzmaterial
angeordnet ist.
15. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Schicht mit einem dritten Lumineszenzmittel zumindest teilweise über
der Effektschicht angeordnet ist.
16. Sicherheitselement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lumineszenz des dritten Lumineszenzmittels von der Lumineszenz der Lumineszenzpigmente
oder Kombi-Pigmente und/ oder der Lumineszenz der Untergrundschicht durch die Anregungswellenlänge,
die Emissionswellenlänge, und/ oder die Abklingzeit unterscheidet.
17. Datenträger mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis16.
18. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis
16, bei dem
- auf ein gegebenenfalls mit einer Untergrundschicht versehenes Substrat eine Effektschicht
aufgebracht wird, die eine Vielzahl von plättchenförmigen Effektpigmenten enthält,
- wobei die Effektpigmente Lumineszenzpigmente, nichtlumineszierende UV-absorbierende
Pigmente oder Kombi-Pigmente darstellen, die in einem ersten UV-Wellenlängenbereich
zur Lumineszenz anregbar sind und in einem zweiten UV-Wellenlängenbereich nichtlumineszierend
und UV-absorbierend sind, und
- die Effektpigmente magnetisch oder mechanisch in Form der gewünschten Lumineszenzmotive
ausgerichtet werden und in der ausgerichteten Orientierung fixiert werden.