Herstellungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein plättchenförmiges magnetisches Effektpigment zur Verwendung in einer Druckfarbe, eine Druckfarbe, ein Sicherheitselement zur Absicherung eines Wertdokuments oder eines Wertgegenstands, einen Datenträger, insbesondere eine Banknote, sowie Verfahren zum Herstellen des Effektpigments und des Sicherheitselements.

Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertge genstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicher heitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitsele- mente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit mo dernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheit- selemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unter schiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrach tungswinkel einen anderen Färb- oder Helligkeitseindruck und/ oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.

Dünnschichtsysteme, die beim Betrachter mittels Interferenz einen betrach tungswinkelabhängigen Farbeindruck erzeugen, sind im Stand der Technik bekannt. Dieser optische Effekt kann als ein optisch variables Sicherheit selement dienen. Ein großflächiges Dünnschichtsystem kann mittels ver schiedener Techniken zerkleinert werden. Die Größe der entstehenden Flo cken bzw. Plättchen kann lateral bis zu wenige Mikrometer betragen, die Größe bewegt sich jedoch zumeist in einem Bereich von 2gm bis IOOmih. Der vertikale Aufbau eines Plättchens ist durch die Anforderungen an die Inter ferenzschichten gegeben und ist in der Regel so dünn wie möglich, z.B. in einem Bereich von 200 nm bis 800 nm. Solche Plättchen kommen z.B. in op tisch variabler Farbe (sogenannte OVI®-Farbe) zum Einsatz, die zur Bereit stellung eines Sicherheitselements dient.

Weiterhin bekannt ist die Möglichkeit, die einen Farbeindruck erzeugenden Dünnschichtsysteme auf ein ferromagnetisches Material aufzubringen. Somit besitzen die Pigmentplättchen ein magnetisches Moment. Magnetisch orien tierbare Effektpigmente sind z.B. kommerziell unter dem Handelsnamen OVMI® der Firma SICPA erhältlich (die Abkürzung OVMI steht für den Be griff„optically variable magnetic ink"). Die Pigmente besitzen typischer weise einen plättchenförmigen Aufbau und liegen in Form eines Schichtver bunds vor, der häufig zwei Lagen optischer Effektschichten und eine dazwi schen eingebettete magnetische Schicht beinhaltet. Mit Bezug auf die opti schen Effektschichten kommen metallisch-spiegelnde Schichten ebenso wie farbschiebende Schichtsysteme, z.B. mit einem Absor

ber/Dielektrikum/Reflektor-Aufbau, infrage. Die eingebettete Magnet schicht ist in der Regel nicht sichtbar, ist aber zur Ausrichtung der Pigmente erforderlich.

Im Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, solche Farbpigmente, die ein magnetisches Moment besitzen, für das Bereitstellen optisch variabler Si cherheitselemente einzusetzen. Hierzu werden die Pigmente in ein transpa rentes Bindemittel eingebracht. Mittels eines externen Magnetfelds kann die Ausrichtung der Pigmente unmittelbar nach dem Druck auf einen Bedruck stoff beeinflusst werden. Anschließend wird das Bindemittel z.B. mittels UV- Bestrahlung ausgehärtet, um die Ausrichtungen der Pigmente zu fixieren. Durch ein geschicktes Einstellen des räumlichen Verlaufs der Pigmentaus richtungen ist es möglich, das bedruckte Substrat mit optischen Bewegungs effekten auszustatten. Da die Magnetisierungsrichtung der Pigmente infolge der Formanisotropie vorzugsweise entlang der Richtung der größten Ab- messung der Pigmente verläuft, ist das magnetische Moment der Partikel senkrecht zum Normalenvektor der Dünnschichten ausgerichtet. Wird ein Magnetfeld mit einer Feldstärke mit dem Formelzeichen„H" angelegt, wer- den die Pigmente so ausgerichtet, dass ihre magnetischen Momente mög lichst parallel zum Feld vektor liegen (siehe die beigefügte Figur 1).

Als Konsequenz können die Magnetpigmente um Achsen parallel zu ihrer Magnetisierung mit dem Formelzeichen„m", die senkrecht zum Normalen- vektor der Dünnschichten angeordnet sind, rotieren. Bei der im Stand der Technik bekannten Verwendung der Magnetpigmente kann man davon ausgehen, dass die Ausrichtung der Pigmente in einer Richtung im Wesent- lichen einheitlich ist, während sie in einer anderen Richtung im Wesentli chen zufallsverteilt ist, somit zeigt nicht immer eine Farbfläche des Pigments nach oben (siehe die beigefügte Figur 2). Dies führt zu einer Aufweitung der Lichtreflexion und zu einer verringerten Brillanz und Schärfe des optisch variablen Effektes.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfah- rens, durch das die Kontrolle über die Anordnung der magnetischen Farb- pigmente verbessert werden kann, um auf diese Weise einen attraktiveren optischen Effekt zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird auf Grundlage der in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Zusammenfassung der Erfindung

1. (Erster Aspekt der Erfindung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig- ment zur Verwendung in einer Druckfarbe, wobei das Effektpigment ein im Wesentlichen senkrecht zur Plättchenebene ausgerichtetes magnetisches Moment aufweist.

2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Klausel 1, wobei das Effektpigment einen Schichtaufbau mit einer zwischen zwei reflektierenden Schichten angeordneten magnetischen

Schicht aufweist.

3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Klausel 2, wobei zumindest eine reflektierende Schicht, bevorzugt jede der beiden reflektierenden Schichten, zusätzlich mit einer lasierenden Farbschicht oder mit einer Interferenzschicht oder mit mindestens einer wei teren Schicht, die zur Erzeugung einer mehrschichtigen Interferenzschicht anordnung führt, kombiniert ist. 4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einer der Klauseln 2 oder 3, wobei die magnetische Schicht auf einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material mit einer hohen Koerzitivfeldstärke basiert. 5. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einer der Klauseln 2 bis 4, wobei die magnetische Schicht auf ei nem Seltenerdmetall basiert und bevorzugt auf Neodym-Eisen-Bor oder auf Samarium-Cobalt basiert. 6. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einer der Klauseln 2 bis 4, wobei die magnetische Schicht auf ei ner Co/Cr-Legierung oder auf einem Schichtaufbau auf Basis der Konfigura tion NiFe/TiCr/CoCr-TaPt, aufgebracht auf einem Al/NiP-Substrat, basiert.

7. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Druckfarbe, umfassend plättchenförmige magnetische Effektpigmente nach einer der Klauseln 1 bis 6.

8. (Bevorzugte Ausgestaltung) Druckfarbe nach Klausel 7, wobei die Druck farbe ein Bindemittel, bevorzugt ein UV-härtendes Bindemittel oder ein wärmehärtendes Bindemittel, umfasst.

9. (Bevorzugte Ausgestaltung) Druckfarbe nach Klausel 7 oder 8, wobei die Druckfarbe neben den plättchenförmigen magnetischen Effektpigmenten nach einer der Klauseln 1 bis 6 zusätzlich konventionelle magnetisch orien tierbare Effektpigmente, die z.B. kommerziell unter dem Handelsnamen OVMI® erhältlich sind, aufweist.

10. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement zur Absicherung eines Wertdokuments oder eines Wertgegenstands, erhältlich durch drucktechni sches Aufbringen der Druckfarbe nach einer der Klauseln 7 bis 9 auf einen Bedruckstoff.

11. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach Klausel 10, wobei der Bedruckstoff ein Wertdokumentsubstrat, vorzugsweise ein Papiersub strat, ein Polymersubstrat, ein Papier/ Po ly mer- Verbundsubstrat oder ein papierähnliches Substrat, ist. 12. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach Klausel 10 oder 11, wobei für den Betrachter beim Betrachten des Sicherheitselements ein be- trachtungswinkelabhängiger optischer Effekt wahrnehmbar ist, der auf den in einem externen Magnetfeld ausgerichteten und im gehärteten Bindemittel fixierten Pigmenten basiert.

13. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach einer der Klauseln 10 bis 12, wobei die Pigmente entlang des Sicherheitselements bereichsweise in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vor liegen.

14. (Dritter Aspekt der Erfindung) Datenträger mit einem Sicherheitselement nach einer der Klauseln 10 bis 13.

15. (Bevorzugte Ausgestaltung) Datenträger nach Klausel 14, wobei der Da- tenträger eine Banknote oder ein anderes Wertdokument, ein Pass, eine Ur kunde, Bezahlkarte oder eine Ausweiskarte ist.

16. (Vierter Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen des plättchen- förmigen magnetischen Effektpigments nach einer der Klauseln 1 bis 6, um fassend

a) den Schritt das Erzeugen eines Schichtaufbaus oberhalb eines Träger sub- strats, wobei der Schichtaufbau eine zwischen zwei reflektierenden Schich ten angeordnete magnetische Schicht aufweist;

b) den Schritt des Ablösens des Schichtaufbaus vom Träger substrat;

optional c) den Schritt des Zerkleinerns, z.B. mittels Zermahlen, bis Partikel mit einer adäquaten Größenverteilung erhalten werden;

optional d) den Schritt des Vermischens der erhaltenen Partikel mit einem UV-härtenden oder wärmehärtenden Bindemittel zu einer (Sieb-)Druckfarbe. 17. (Fünfter Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen des Sicherheit- selement nach einer der Klauseln 10 bis 13, umfassend das drucktechnische Aufbringen der Druckfarbe nach einer der Klauseln 7 bis 9 auf einen Be druckstoff, wobei im Schritt des drucktechnischen Aufbringens der Farbe ein externes Magnetfeld angelegt wird und die Farbe ausgehärtet wird, bevor zugt durch UV-Strahlung oder durch Wärmeeinwirkung, sodass die Partikel unbeweglich werden.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematisch stark vereinfachten Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die An schaulichkeit zu erhöhen.

Es zeigen:

Figur 1 die mögliche Magnetisierung (mit dem Formelzeichen„m") eines OVMI®-Pigments und die daraus folgende Ausrichtung des Pigments in einem Magnetfeld (mit dem Formelzeichen„H");

Figur 2 mögliche Ausrichtungen eines OVMI®-Pigments im Magnet feld (mit dem Formelzeichen„H") durch eine Rotation um eine Achse mit dem Formelzeichen„m"; und

Figur 3 die Rotation des OVMI®-Pigments um die Flächennormale bei einer Magnetisierung, die parallel zur Flächennormale zeigt; dabei ändert sich die Intensität des optischen Reflexes nicht. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein drucktechnisch erhältliches Sicherheitselement, das auf plättchenförmigen magnetischen Effektpigmen ten basiert, deren magnetisches Moment im Wesentlichen senkrecht zur Plättchenebene ausgerichtet ist.

Ähnlich wie bei den im Stand der Technik bekannten Magnetpigmenten können sich die erfindungsgemäßen Magnetpigmente in einem statischen externen Magnetfeld so ausrichten, dass ihre magnetischen Momente im Wesentlichen parallel zu den Magnetfeldlinien stehen. Genau wie bei den im Stand der Technik bekannten Magnetpigmenten verbleibt ein Freiheitsgrad: die Plättchen können um eine Achse rotieren, die parallel zu ihrem magneti schen Moment angeordnet ist, ohne ihre potentielle Energie im Magnetfeld zu verändern. Im Gegensatz zu den im Stand der Technik bekannten Mag netpigmenten hat die Rotation im Falle der erfindungsgemäßen Pigmente aber keinen wesentlichen Einfluss auf die Reflexionseigenschaften der Pig mente. Die Reflexionseigenschaften können folglich besser kontrolliert wer den. Im Falle der im Stand der Technik bekannten Magnetpigmente sieht der Betrachter eine Vielzahl kleiner Pigmente mit einer jeweils im Wesentlichen zufälligen Helligkeit. Die auf diese Weise erhaltenen Sicherheitselemente haben folglich eine granuläre bzw. eine sozusagen„verrauschte" optische Textur. Demgegenüber können mittels der erfindungsgemäßen Pigmente homogen glänzende Flächen erzeugt werden. Auf diese Weise lassen sich z.B. sogenannte Mikrospiegel- Wölbeffekte erzielen.

Bezüglich der Herstellung der erfindungsgemäßen Pigmente bestehen ver schiedene Möglichkeiten. Allen Methoden ist gemeinsam, dass zunächst oberhalb eines Trägersubstrats, z.B. eine Trägerfolie, ein Schichtaufbau er zeugt wird, wobei der Schichtaufbau eine zwischen zwei reflektierende Schichten angeordnete magnetische Schicht aufweist. Die reflektierenden Schichten können zusätzlich mit lasierenden Farben oder mit Interferenz- schichten (oder mit weiteren Schichten, die zur Erzeugung einer mehrschich tigen Interferenzschichtanordnung führen) kombiniert werden. Anschlie ßend wird der Schichtaufbau vom Trägersubstrat abgelöst und gegebenen falls zerkleinert, z.B. mittels Zermahlen, bis Partikel mit einer adäquaten Größenverteilung erhalten werden. Danach können die erhaltenen Partikel mit einem UV-härtenden Bindemittel zu einer Siebdruckfarbe vermischt werden. Im Schritt des drucktechnischen Aufbringens der Farbe auf einen Bedruckstoff wird zweckmäßigerweise ein externes Magnetfeld angelegt und die Farbe ausgehärtet, z.B. durch UV-Strahlung oder durch Wärmeein wirkung, sodass die Partikel unbeweglich werden.

Im Folgenden werden bevorzugte Verfahren zur Herstellung der Magnet schichten in erfindungsgemäßen Pigmenten beschrieben.

Erstes bevorzugtes Herstellungsverfahren:

Es wird eine Schicht aus ferromagnetischem oder ferrimagnetischem Materi al, das eine hohe Koerzitivfeldstärke aufweist, auf ein Trägersubstrat aufge bracht. Diese Schicht wird mittels eines externen Magnetfelds senkrecht zur Schichtebene magnetisiert. Während der Magnetisierung kann es von Vorteil sein, die Temperatur der Schicht kurzzeitig deutlich zu erhöhen, z.B. mittels IR-Strahlung oder mittels Laserstrahlung), und/ oder einen hohen Druck auf das Material auszuüben. In den weiteren Verarbeitungsschritten dürfen die Schichten und/ oder Pigmente nur noch externen Magnetfeldern ausgesetzt werden, deren Feldstärke deutlich geringer als die Koerzitivfeldstärke der Magnetschicht ist.

Zweites bevorzugtes Herstellungsverfahren: Ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material mit einer sehr hohen Koerzitivfeldstärke wird mittels Zermahlen zerkleinert, bis eine Partikelgrö ße von weniger als 10 mpi, vorzugsweise weniger als Impi, vor Hegt. Das Pul ver wird in ein flüssiges Medium eingebracht, welches kontrolliert verfestigt werden kann, und die Mischung wird auf ein Trägersubstrat aufgebracht.

Die Partikel werden dann mittels eines externen Magnetfelds so ausgerichtet, dass ihre Magnetisierungsrichtung jeweils senkrecht zur Substratebene an geordnet ist, und das flüssige Medium wird verfestigt, sodass die Partikel unbeweglich werden und die Magnetisierung der Schicht sozusagen einge froren wird. Während des Ausrichtens mittels eines externen Magnetfelds kann es von Vorteil sein, die Temperatur der Schicht kurzzeitig deutlich zu erhöhen und/ oder einen hohen Druck auf das Material auszuüben. In den weiteren Verarbeitungsschritten dürfen die Schichten und/ oder Pigmente nur noch Magnetfeldern ausgesetzt werden, deren Feldstärke deutlich ge ringer als die Koerzitivfeldstärke der Magnetschicht ist.

Drittes bevorzugtes Herstellungsverfahren:

Eine Magnetschicht wird aus einem solchen Material erzeugt, bei dem die Formanisotropie nicht dominant ist, und das magnetische Moment vor zugsweise senkrecht zur Schichtebene angeordnet ist.

Das oben beschriebene erste bevorzugte Herstellungsverfahren und das zweite bevorzugte Herstellungsverfahren basiert jeweils auf der im Stand der Technik bekannten Herstellung von Magneten aus seltenen Erden, z.B. Neodym-Eisen-Bor oder Samarium-Cobalt.

Das oben beschriebene dritte bevorzugte Herstellungsverfahren basiert auf der im Stand der Technik bekannten Herstellung einer Festplatte bzw. Hard Disk (d.h. ein magnetisches Speichermedium der Computertechnik), bei der dünne Schichten senkrecht zur Schichtebene magnetisiert werden („perpen- dicular recording"). Beispiele für verwendbare Materialien sind unter ande rem Co/Cr-Legierungen oder Schichtaufbauten auf Basis der Konfiguration NiFe/TiCr/ CoCr-TaPt, aufgebracht auf einem Al/NiP-Substrat. Die Herstel- lung kann z.B. durch Sputtern erfolgen.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Partikel können optisch va- riable Muster verwirklicht werden, wobei die auf diese Weise erzeugten Flä- chen verglichen mit den im Stand der Technik bekannten Mustern ausge- sprochen homogen und brillant wirken. Darüber hinaus können neuartige Muster erzeugt werden, die auf Grundlage der bislang im Stand der Technik bekannten Pigmente nicht verwirklicht werden können, z.B. Mikrospiegel- Wölbeffekte. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Partikel zusätzlich mit Partikeln gemäß dem Stand der Technik vermischt werden. Wenn die erhaltene Mi schung einem externen Magnetfeld ausgesetzt wird, sind die Hauptebenen der beiden Partikelarten lokal senkrecht zueinander angeordnet, sodass das auf diese Weise erzeugte Muster aus stark unterschiedlichen Betrachtungs- winkeln sichtbar ist. So kann beim Kippen eines auf diese Weise erzeugten Sicherheitselements erstens ein Betrachtungswechsel zwischen zwei ver schiedenen optisch variablen Mustern sichtbar gemacht werden, zweitens können die beiden Partikelarten eine unterschiedliche Färbung aufweisen, sodass ein Farbumschlag sichtbar gemacht werden kann.