EP2818326B1

EP2818326B1 - Sicherheitssubstrat

Info

Publication number: EP2818326B1
Application number: EP14002147.8A
Authority: EP
Inventors: Peter Schiffmann; Jürgen Schützmann
Original assignee: Giesecke+Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke+Devrient GmbH
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: EP2818326A1; DE102013010681A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitssubstrat für Sicherheitspapiere und Wertdokumente, wie Banknoten, Pässe, Ausweisdokumente oder dergleichen, mit mindestens einem ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich, wobei der erste Teilbereich Hohlkügelchen und keine Mischung aus Rutil und Anatas und der zweite Teilbereich Rutil und/oder Anatas, aber keine Hohlkügelchen umfasst.
Die Erfindung betrifft ferner ein Wertdokument, umfassend ein Sicherheitssubstrat, ein zugehöriges Herstellungsverfahren und ein Verfahren zur Prüfung der Echtheit.
Unter Sicherheitssubstrat wird nachfolgend zum einen ein Substrat verstanden, das als Sicherheitspapier Verwendung findet. Ein Sicherheitspapier ist mit Sicherheitselementen, wie Wasserzeichen, Sicherheitsfaden, Hologrammpatch usw., ausgestattet, aber noch nicht umlauffähig und Zwischenprodukt bei der Herstellung des Wertdokumentes. Zum anderen wird unter Sicherheitssubstrat ein Sicherheitselement verstanden, mit dem Sicherheitspapiere, Wertdokumente etc. ausgestattet sind. Unter Wertdokument wird das umlauffähige Produkt verstanden, also z.B. die bedruckte Banknote.
Wertdokumente, wie beispielsweise Banknoten Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, aber auch andere fälschungsgefährdete Papiere, wie Pässe, Karten oder sonstige Ausweisdokumente, werden zur Erhöhung ihrer Fälschungssicherheit mit verschiedenen Sicherheitselementen ausgestattet. Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitsmerkmalen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitsmerkmale können beispielsweise in Form separat hergestellter Sicherheitselemente vorliegen, die in die Datenträger ein- oder aufgebracht werden, beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens oder eines selbsttragenden Transferelements, das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird. Teilweise werden die Sicherheitsmerkmale auch direkt auf das zu schützende Wertdokument aufgedruckt oder in das Volumen des Wertdokumentsubstrats eingebracht. Die Sicherheitsmerkmale können dabei mit bloßem Auge sichtbar oder auch nur mittels entsprechender Sensoren maschinenlesbar sein.
Als problematisch hat sich erwiesen, dass die mit bloßem Auge erkennbaren Sicherheitsmerkmale dem Fälscher leicht zugänglich und damit leicht nachahmbar sind und die maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmale üblicherweise sehr aufwendig in der Herstellung und Verarbeitung sind und oft hohe Anforderungen an die Detektion stellen.
Die Druckschrift EP 0 942 031 A1 betrifft eine weißen Polyesterfolie, die eine vielschichtige Struktur aufweisen kann. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Folie mit einer Rutil enthaltenden Schicht und mit einer Anatas enthaltenden Schicht offenbart.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Sicherheitssubstrate für Sicherheitspapiere und Wertdokumente der eingangs genannten Art hinsichtlich ihrer Nachahmungssicherheit weiter zu verbessern und kostengünstig herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitssubstrat mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein entsprechendes Wertdokument sowie ein zugehöriges Herstellungsverfahren und ein Verfahren zur Prüfung der Echtheit sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitssubstrat vorgesehen, dass das Substrat mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einen zweiten Teilbereich umfasst, wobei der erste Teilbereich Hohlkügelchen und keine Mischung aus Rutil und Anatas und der zweite Teilbereich Rutil und/oder Anatas, aber keine Hohlkügelchen umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Teilbereich Hohlkügelchen, aber kein Anatas und kein Rutil, und der zweite Teilbereich umfasst eine Mischung aus Rutil und Anatas, aber keine Hohlkügelchen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Teilbereich eine Mischung aus Hohlkügelchen und Rutil, aber kein Anatas, und der zweite Teilbereich umfasst

Rutil, aber kein Anatas und keine Hohlkügelchen, oder
Anatas, aber kein Rutil und keine Hohlkügelchen oder
eine Mischung aus Rutil und Anatas, aber keine Hohlkügelchen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Teilbereich eine Mischung aus Hohlkügelchen und Anatas, aber kein Rutil, und der zweite Teilbereich umfasst

Rutil, aber kein Anatas und keine Hohlkügelchen oder
Anatas, aber kein Rutil und keine Hohlkügelchen oder
eine Mischung aus Hohlkügelchen und Rutil, aber kein Anatas, oder
eine Mischung aus Rutil und Anatas, aber keine Hohlkügelchen.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst der erste Teilbereich Hohlkügelchen und weder Anatas noch Rutil und der zweite Teilbereich umfasst Anatas und weder Rutil noch Hohlkügelchen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Teilbereich Hohlkügelchen und weder Anatas noch Rutil und der zweite Teilbereich umfasst Rutil und weder Anatas noch Hohlkügelchen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Substrat mindestens einen dritten Teilbereich, der Rutil und/ oder Anatas und gegebenenfalls Hohlkügelchen umfasst und sich vom ersten und zweiten Teilbereich bezüglich des Vorhandenseins von Rutil, Anatas und den Hohlkügelchen unterscheidet. Dies bedeutet, dass erster, zweiter und dritter Teilbereich bezüglich Anatas, Rutil und den Hohlkügelchen unterscheidbar sind.
Bevorzugt sind Ausführungsformen mit folgenden Teilbereichen:

Variante 1a:

Der erste Teilbereich umfasst Hohlkügelchen, aber kein Rutil und kein Anatas, der zweite Teilbereich umfasst Rutil, aber kein Anatas und keine Hohlkügelchen, und der dritte Teilbereich umfasst eine Mischung aus Rutil und Anatas, aber keine Hohlkügelchen.

Variante 1b:

Der erste Teilbereich umfasst Hohlkügelchen, aber kein Rutil und kein Anatas, der zweite Teilbereich umfasst Anatas, aber kein Rutil und keine Hohlkügelchen, und der dritte Teilbereich umfasst eine Mischung aus Rutil und Anatas, aber keine Hohlkügelchen.

Variante 2:

Der erste Teilbereich umfasst Hohlkügelchen, aber kein Rutil und kein Anatas, der zweite Teilbereich umfasst Rutil, aber kein Anatas und keine Hohlkügelchen, und der dritte Teilbereich umfasst

eine Mischung aus Hohlkügelchen und Rutil, aber kein Anatas, oder
Hohlkügelchen und Anatas, aber kein Rutil.

Variante 3a:

Der erste Teilbereich umfasst eine Mischung aus Hohlkügelchen und Rutil, aber kein Anatas, der zweite Teilbereich umfasst Rutil, aber kein Anatas und keine Hohlkügelchen, und der dritte Teilbereich umfasst eine Mischung aus Hohlkügelchen und Anatas, aber kein Rutil.

Variante 3b:

Der erste Teilbereich umfasst eine Mischung aus Hohlkügelchen und Rutil, aber kein Anatas, der zweite Teilbereich umfasst Anatas, aber kein Rutil und keine Hohlkügelchen, und der dritte Teilbereich umfasst eine Mischung aus Hohlkügelchen und Anatas, aber kein Rutil.
Besonders bevorzugt ist die Ausführungsform, bei der

der mindestens erste Teilbereich Hohlkügelchen, aber kein Rutil und kein Anatas umfasst,
der mindestens zweite Teilbereich Anatas, aber kein Rutil und keine Hohlkügelchen, umfasst, und
der mindestens dritte Teilbereich Rutil, aber kein Anatas und keine Hohlkügelchen, umfasst.

Rutil, Anatas und die Hohlkügelchen zeichnen sich dadurch aus, dass diese deckende Eigenschaften aufweisen, unterschiedliche Transmission/ Remission im UV-Bereich aufweisen und im sichtbaren Bereich des Spektrums nahezu keine Körperfarbe/Buntfarbe aufweisen.
Bei den Hohlkügelchen handelt es sich um kunststoffbasierte Hohlkügelchen, die Licht streuen und damit als deckende Beschichtung geeignet sind. Besonders geeignet sind Polystyrol (PES)-Hohlkügelchen oder gesinterte Polytetrafluorethylen (PTFE)-Kügelchen.
Bei Anatas und Rutil handelt es sich um Modifikationen von Titandioxid. Beide Modifikationen werden erfindungsgemäß als Pigmente eingesetzt.
Anatas, Rutil und die Hohlkügelchen können in Form von Beschichtungen oder Druckfarben oder im Transferverfahren auf das Substrat aufgebracht werden.
Bei den Beschichtungen handelt es sich vorzugsweise um Farbannahmeschichten. Diese werden insbesondere bei Polymersubstraten eingesetzt. Besonders bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Teilbereiche dieser Farbannahmeschichten mit dem bloßen Auge nicht unterscheidbar.
Vorzugsweise werden die Hohlkügelchen in Druckfarben beigemengt, besonders bevorzugt in Druckfarben, die mit hohem Farbauftrag eingesetzt werden. Beispiele für derartige Druckfarben sind Sieb-, Tief- oder Flexodruckfarben.
Die Teilbereiche einer Beschichtung auf Basis von Hohlkügelchen lassen sich nachträglich bereichsweise noch mittels thermischer Einwirkung transparentisieren. Die thermische Einwirkung kann auf kontaktbasierten Systemen oder kontaktlosen Systemen beruhen.
Kontaktbasierte Systeme können temperierte Stempel (auch z.B. temperierte Zifferndruckwerke oder Hochdruckplatten) sein. Die Temperatur ist bevorzugt im Schmelzbereich des Polymers unter Berücksichtigung der Zeit, des Drucks und des Wärmeübergangswertes der Beschichtung.
Kontaktlose Systeme können Luftstrahldüsen in Kombination mit einem Heizelement oder Laser sein. Bei Einsatz eines Lasers muss sichergestellt werden, dass die Laserstrahlung nicht reflektiert, sondern möglichst in der Nähe der Hohlkügelchen absorbiert wird. Dies erreicht man z.B. mittels IR-Absorber, welche auf die Wellenlänge eines Nd:Yag-Lasers (1065 nm) ausgelegt sind. Der IR-Absorber kann dabei im die Hohlkügelchen umhüllenden Bindemittel, in die Kapselwand oder/und in den Hohlkörper eingebracht werden.
Die thermische Transparentisierung kann für eine nachträgliche Personalisierung als Humanmerkmal genutzt werden.
Rutil und Anatas werden vorzugsweise in Buntfarben beigemengt.
Die erfindungsgemäßen Teilbereiche können entweder im sichtbaren Spektrum für das bloße Auge nicht unterscheidbar sein, d.h. den gleichen Farbton aufweisen, oder je nach Motiv unterschiedliche Farbtöne aufweisen. Weisen die Druckfarben den gleichen Farbton auf, so ist es möglich, beim Stichdruck einen UV-Schnitt zu realisieren.
Die eingesetzten Farben bzw. Beschichtungen können UV-trocknend, wasserbasiert, lösemittelbasiert oder Kombinationen der vorab genannten Varianten sein. Der Anteil an Anatas, Rutil oder den Hohlkügelchen liegt zwischen 5 Gew. % bis 70 Gew. % in der nicht getrockneten Beschichtung.
Die Beschichtungsdicke pro Seite kann zwischen 0,5 µm bis 30 µm (trocken) je nach eingesetztem Beschichtungsverfahren und Anzahl der Einzelschichten sein. Bevorzugt ist die Beschichtungsdicke zwischen 1 µm bis 20 µm pro Seite (trocken).
Das Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Sicherheitssubstrates umfasst das Bereitstellen eines Trägermaterials, das mit mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten Teilbereich ausgestattet wird, wobei der erste Teilbereich Hohlkügelchen und keine Mischung aus Rutil und Anatas und der zweite Teilbereich Rutil und/oder Anatas aber keine Hohlkügelchen umfasst.
In einer bevorzugten Variante wird das Sicherheitssubstrat zusätzlich mit mindestens einem dritten Teilbereich ausgestattet, der sich vom ersten und zweiten Teilbereich bezüglich des Vorhandenseins von Rutil, Anatas und den Hohlkügelchen unterscheidet.
Als Trägermaterialien kommen alle die im Vor- und Nachgang beschriebenen, für die Sicherheitssubstrate denkbaren Substrate in Frage, wie z.B. Polymerfolien, Papiere und Kombinationen daraus.
Neben den bereits beschriebenen Druckverfahren und Beschichtungsverfahren sowie Transferverfahren, kann das Trägermaterial auch bei der Herstellung desselben mit Rutil, Anatas bzw. den Hohlkügelchen erfindungsgemäß ausgestattet werden.
Bei Polymersubstraten kann beispielsweise bei der Extrusion der Folien Anatas bzw. Rutil dem zu verarbeitenden Kunststoffgranulat beigemengt sein.
Bei papiermacherisch hergestellten Substraten, vorzugsweise mittels Papierrundsiebmaschine, können Anatas, Rutil, bzw. die Hohlkügelchen in die Papiermasse eingebracht werden. Sobald sich im Papierherstellungsprozess die entsprechenden Papierbahnen gebildet haben, enthalten diese die vorgegebene Titandioxidmodifikation bzw. Hohlkügelchen. Insbesondere bei Zweilagenpapieren können die Lagen unterschiedlich ausgestattet werden. Zwischen den Papierlagen kann eventuell noch zusätzlich eine Kunststofffolie vorliegen.
Alternativ oder ergänzend besteht auch die Möglichkeit, Anatas, Rutil bzw. die Hohlkügelchen nach der Blattbildung auf die feuchte Papierbahn aufzubringen. Geeignete Verfahren hierzu sind in der EP 0 659 935 A2 beschrieben.
Als Druckverfahren zur Erzeugung der Teilbereiche eignen sich der Offset-, Hoch-, Flexo-, Tief-, Intaglio-, Ink-Jet-Druck und tonerbasierte Druckverfahren. Bevorzugt werden der Sieb-, Tief- und Flexodruck eingesetzt.
Bei Offset- und Hochdruckverfahren kann der Anteil an Titandioxid bzw. Hohlkügelchen bei guten chemischen und physikalischen Beständigkeiten und guter Verdruckbarkeit bis zu 70 % betragen. Auf Grund des hohen spezifischen Gewichts von Titandioxid bei ca. 4g/cm³ liegt bei einer Farbschicht von 1 µm bis 1,5 µm der Anteil an übertragenen Titandioxid bei 2,8 g/m² bis 4,2 g/m².
Bei einer visuell sichtbaren bzw. einer bunten Farbe reduziert sich der Anteil an Titandioxid bzw. den Hohlkügelchen in der Farbe. Bei 1 Gew.% Buntpigment (organisch) in der Farbe führt dies beispielsweise zu einer Reduzierung an Titandioxid bzw. Hohlkügelchen von mindestens 5 Gew.% bis 10 Gew.%, bezogen auf die Masse an Titandioxid.
Bevorzugt werden höhere Konzentrationen eingesetzt, da sich damit die Erkennbarkeit mittels Sensor verbessert.
Bei Stichdruckfarben kann der Anteil an Titandioxid bzw. den Hohlkügelchen in ähnlicher Höhe wie bei Offsetfarben liegen. Allerdings kann die übertragene Schichtdicke je nach Gravurtiefe der Druckplatte zwischen 1 µm bis 30 µm liegen, so dass die auf dem Substrat verankerte Titandioxid-Pigment- bzw. Hohlkügelchenkonzentration deutlich höher ist.
Die Beschichtungen und Druckfarben können zusätzlich zu Rutil, Anatas bzw. den Hohlkügelchen weitere Sicherheitsmerkmale umfassen, beispielsweise Magnetpigmente, Lumineszenzstoffe, Stoffe mit optisch variablen Eigenschaften, wie Flüssigkristalle oder Dünnschichtpigmente, Stoffe mit im IR-lesbaren Eigenschaften usw.
Weiterhin lässt sich das Merkmal auch auf Basis von Transferverfahren erzeugen, bei dem sich mittels Heiß- oder Kaltpräge-Transferverfahren Lackschichten auf Basis von Titandioxid bzw. der Hohlkügelchen applizieren lassen. Weiterhin können auch Transferfolien mit solchen Eigenschaften appliziert werden. Die Lackschichten oder das Folienelement können den mindestens einen oder den mindestens ersten und zweiten Teilbereich oder den mindestens ersten, zweiten und dritten Teilbereich aufweisen.
Die Teilbereiche liegen auf der Oberfläche des Substrates und/oder im Volumen des Substrates.
Dabei sind alle Kombinationen denkbar. Vorzugsweise liegen die Teilbereiche auf der Oberfläche des Substrates.
Die Teilbereiche können auf der Vorder- und/ oder Rückseite des Substrates vorliegen.
Die Teilbereiche können nebeneinander (Stoß an Stoß oder beabstandet), übereinander oder teilweise überlappend vorliegen. Vorzugsweise liegen die Teilbereiche nebeneinander.
Die Teilbereiche können auch ineinander übergehen. Beispielsweise können im Überlappungsbereich die Schichtdicke und/oder Flächenbedeckung des einen Teilbereichs abnehmen und die des anderen Teilbereichs zunehmen.
Es ist aber auch möglich, dass die Teilbereiche in das Volumen des Substrates eingearbeitet sind. Des Weiteren ist es möglich, dass beispielsweise ein Teilbereich auf der Oberfläche des Substrates und ein anderer Teilbereich im Volumen des Substrates vorliegt.
Ein Teilbereich kann insbesondere vollflächig oder als Motiv ausgestaltet sein. Unter dem Begriff "Motiv" ist insbesondere ein Muster oder ein Bild zu verstehen. Das Motiv kann darüber hinaus eine Information vermitteln, indem es z.B. ein Zeichen, eine Zeichenfolge, eine Codierung (z.B. Barcode) oder eine Bildinformation aufweist.
Liegt der Teilbereich im Volumen des Substrates vor, ist es möglich dreidimensionale Motive zu gestalten.
Weiterhin können bei mehrlagigen Substraten die Teilbereiche in oder auf unterschiedlichen Lagen vorliegen.
Die Größe und Abmessung der Teilbereiche richtet sich ganz nach den gewünschten Motiven und den eingesetzten Sensoren zum Vermessen des Merkmals. Dies ist dem Fachmann bekannt.
Mit Bezug auf das Substrat gibt es keine speziellen Beschränkungen. Als Materialien eignen sich Papier, Kunststoff oder Kombinationen davon.
Das Substrat kann dabei sowohl als Sicherheitselement, als Sicherheitspapier oder als Wertdokument eingesetzt werden.
Beispielsweise werden Sicherheitspapiere für Banknoten typischerweise aus Fasern von Einjahrespflanzen, insbesondere Baumwollfasern, hergestellt.
Es können auch Papiere verwendet werden, die zum Teil Kunststofffasern, vorzugsweise Polyamidfasern oder Polyesterfasern, aufweisen. In einer weiteren Alternative kann der Faseranteil der Papiere vollständig aus Kunststofffasern bestehen.
Als Wertdokumentsubstrat eignet sich darüber hinaus insbesondere eine Polymerfolie (bzw. Kunststofffolie), die eine geeignete Farbannahmeschicht aufweist. Vorzugsweise besteht die Polymerfolie aus biaxial gerecktem Polypropylen (BOPP).
Besonders bevorzugt wird ein Baumwollpapier als Substrat verwendet. Das Flächengewicht des Substrats variiert je nach Anwendungsform. Übliche Flächengewichte liegen im Bereich von 50 g/m² bis 100 g/m², vorzugsweise im Bereich 60 g/m² bis 90 g/m².
Das Substrat kann einlagig oder mehrlagig sein.
Bei mehrlagigen Substraten können die einzelnen Lagen aus gleichen oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielweise kann eine Lage ein reines Baumwollpapier sein, während eine weitere Lage Kunststofffasern aufweist. Des Weiteren können als Substrat auch mehrlagige Papier/FolienVerbunde herangezogen werden, wie etwa ein Papier/Folien/Papier-Verbund oder ein Folie/Papier/Folie-Verbund.
Das Substrat kann des Weiteren mit üblichen Sicherheitselementen ausgestattet sein, wie z.B. Fenstern, Sicherheitsfäden, Patches etc. Auch diese Sicherheitselemente können im Sinne der Erfindung als Sicherheitssubstrat gesehen werden.
Das erfindungsgemäße Sicherheitssubstrat lässt sich vorteilhafterweise auch für kartenbasierte Wertdokumente (z.B. Kreditkarten, ID-Dokurnente, wie Pässe, Führerscheine, Ausweise usw.) einsetzen.
Kartenbasierte Wertdokumente bestehen in der Regel aus einem mehrschichtigen Folienaufbau. Die Folien werden in der Regel bei hoher Temperatur und Druck zu einem Kartenkörper laminiert, der die notwendigen Beständigkeiten aufweist.
Bevorzugt nimmt man für die außen liegenden Deckfolien transparente Folien und für den innen liegenden Kern deckende Folien. Des Weiteren wird bevorzugt die äußere deckende Folie bedruckt, so dass die Druckschicht durch die auflaminierte transparente Deckfolie vor physikalischen Einflüssen, wie Kratzen usw., geschützt wird. Die deckenden Folien enthalten in der Regel Titandioxid als deckende Komponente im Polymer (z.B. PVC, PA, Polycarbonat usw.).
Besonders bevorzugt sind folgende Aufbauten:

Variante 1:

Die Vorderseiten-Deckfolie enthält Anatas oder Rutil und die Rückseiten-Deckfolie ist mit einer Hohlkügelchen umfassenden Druckfarbe bedruckt. Die Detektion erfolgt in Reflektion von der jeweiligen Seite aus.

Variante 2:

Eine Deckfolie (Vorder- und/oder Rückseite) ist aus mindestens zwei Streifen zusammengesetzt, wobei jeweils ein Streifen mit Hohlkügelchen enthaltender Farbe bedruckt ist und einer Rutil oder Anatas umfasst. Bei mehreren Streifen können sich die rutil- bzw. anatashaltigen Streifen mit den Hohlkügelchen umfassenden Streifen abwechseln.

Variante 3:

Eine der Deckfolien enthält Rutil oder Anatas und mindestens eine Aussparung (z.B. Ausstanzung), die andere Deckfolie umfasst Hohlkügelchen. Erfolgt die Messung von der Seite der rutil- bzw. anatashaltigen Deckfolie aus, erkennt der Sensor im Fensterbereich die Hohlkügelchen, im übrigen Bereich das Rutil bzw. das Anatas.

Variante 4:

Mindestens eine der Folien im Kartenkörper ist mit einer anatas- oder rutilhaltigen und einer Hohlkügelchen enthaltenden Druckfarbe auf mindestens einer Seite des Kartenkörpers bedruckt, wobei die Druckfarben bevorzugt einen visuell nicht unterscheidbaren Farbton aufweisen.
Des Weiteren sind kartenbasierte Wertdokumente aller Art, d.h. ausschließlich auf Polymerschichten basierte, aber auch papierbasierte und Kombinationen von Papier- mit Polymerschichten möglich.
Das Verfahren zur Prüfung, insbesondere der Echtheit, eines erfindungsgemäßen Sicherheitssubstrats umfasst das Beleuchten mit ultraviolettem Licht und das Bewerten des durch das Sicherheitssubstrat transmittierten oder reflektierten ultravioletten Lichts für die Überprüfung der Echtheit des Sicherheitssubstrats, wobei das vermessene Transmissions- bzw. Reflektionsspektrum der Hohlkügelchen und von Anatas und/oder Rutil - soweit vorhanden - bewertet wird. Da sich die Hohlkügelchen und Titanmodifikationen Anatas und Rutil im UV-Bereich unterscheiden, ist es möglich, ein visuell nicht erkennbares, aber maschinenlesbares Merkmal zu realisieren.
Der hierin verwendete Begriff "ultraviolettes Licht" bezeichnet insbesondere Licht mit einer Wellenlänge in einem Bereich von 235 nm bis 380 nm.
Insbesondere wird bewertet, ob im UV-Spektralbereich die unterschiedlichen Spektren der Hohlkügelchen und von Anatas und Rutil - soweit vorhanden - in Bezug auf die Teilbereiche erkennbar sind.
Als Sensor kann ein UV-Transmissionssensor, wie in der WO/ 03054809 A2 beschrieben, oder ein UV-Remissionssensor, wie in der DE 101 60 580 A1 beschrieben, verwendet werden.
Die Empfindlichkeit des Sensors liegt bei 370 nm mit einer Halbwertsbreite von 70 nm (definiert über den eingesetzten Filter).
Der Nachweis des UV-Merkmals kann sowohl in Transmission, in Reflektion als auch in Kombination erfolgen. Der Sensor kann auf einer Zeilen- oder Matrixkamera zur Bilderfassung beruhen.
Um den relevanten Spektralbereich (UV- und naher VIS-Bereich) für die Prüfung zu nutzen, gibt es prinzipiell nachfolgende Möglichkeiten:

Beleuchtung mit Leuchtkörpern (z.B. LED) im Bereich des zu prüfenden Wellenlängenbereichs und Bildsensor mit einer Empfindlichkeit mindestens im zu prüfenden Wellenlängenbereich;
Bildsensor mit einer Empfindlichkeit im Bereich des zu prüfenden Wellenlängenbereichs (z.B. durch Verwendung entsprechender Filter) und Leuchtkörper mit einer Emission mindestens im zu prüfenden Wellenlängenbereich;
Beleuchtung mit Leuchtkörpern (z.B. LED) im Bereich des zu prüfenden Wellenlängenbereichs und Bildsensor mit einer Empfindlichkeit im zu prüfenden Wellenlängenbereich.

Das erfindungsgemäße Sicherheitssubstrat (einschließlich seiner Weiterbildungen) kann als Sicherheitselement, insbesondere als Sicherheitselement für ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen, eingesetzt werden. Insbesondere werden ein Sicherheitspapier und ein Wertdokument mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitssubstrat (einschließlich seiner Weiterbildungen) bereitgestellt.
Das Sicherheitssubstrat kann insbesondere als Sicherheitsfaden, Aufreißfaden, Sicherheitsband, Sicherheitsstreifen, Patch oder als Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen ausgebildet sein. Insbesondere kann das Sicherheitssubstrat transparente Bereiche oder Ausnehmungen überspannen.
Das Sicherheitssubstrat kann auch das Sicherheitspapier selbst sein.
Unter dem Begriff Sicherheitspapier wird hier insbesondere die noch nicht umlauffähige Vorstufe zu einem Wertdokument verstanden, die neben dem erfindungsgemäßen Sicherheitssubstrat beispielsweise auch weitere Echtheitsmerkmale (wie z.B. im Volumen vorgesehene Lumineszenzstoffe) aufweisen kann. Unter Wertdokumenten werden hier einerseits aus Sicherheitspapieren hergestellte Dokumente verstanden. Andererseits können Wertdokumente auch sonstige Dokumente und Gegenstände sein, die mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitssubstrat versehen werden können, damit die Wertdokumente nicht kopierbare Echtheitsmerkmale aufweisen, wodurch eine Echtheitsprüfung möglich ist und zugleich unerwünschtes Kopieren verhindert wird.
Anatas, Rutil und die Hohlkügelchen in der erfindungsgemäßen Verwendung sind leicht verfügbare und verarbeitbare, dennoch preisgünstige Sicherheitsmerkmale, die maschinell leicht detektierbar, aber nicht unmittelbar mit dem bloßen Auge erkennbar sind.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielshalber anhand der beigefügten Figuren, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung und auf Schraffuren verzichtet. Es zeigen:

Fig.1: eine Draufsicht einer Banknote mit erfindungsgemäßen nebeneinander angeordneten Teilbereichen;
Fig. 2: eine vergrößerte Schnittdarstellung der Banknote von Fig. 1;
Fig. 3: eine Draufsicht einer weiteren Banknote mit erfindungsgemäßen angeordneten Teilbereichen;
Fig. 4a: eine vergrößerte Schnittdarstellung der Banknote von Fig. 3;
Fig. 4b: eine vergrößerte alternative Schnittdarstellung der Banknote von Fig. 3;
Fig. 5: eine Schnittansicht mit drei erfindungsgemäßen Teilbereichen;
Fig. 6: Transmissionskurven von Anatas, Rutil und Hohlkügelchen.

Fig.1 zeigt eine Polymerbanknote 1 mit einer deckenden Beschichtung als Farbannahmeschicht auf der Oberfläche der an sich transparenten Polymerfolie auf Basis von BOPP mit einer Dicke von 100 µm, wobei ein erster Teilbereich 2 mit einer Beschichtung auf Basis von Hohlkügelchen (kein Rutil oder Anatas enthaltend) und ein zweiter Teilbereich 3 auf Basis von Rutil (kein Anatas oder Hohlkügelchen enthaltend) beschichtet ist. Der Bereich 4 ist unbeschichtet, so dass an dieser Stelle das transparente Substrat zu erkennen ist. Anstelle von Rutil kann auch Anatas eingesetzt werden.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Schnittdarstellung der Banknote entlang der Linie A-A in Fig. 1. Das Substrat 5 ist sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite mit einem ersten Teilbereich 2 (hohlkügelchenhaltig) und einem zweiten Teilbereich 3 (rutilhaltig) beschichtet. Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Teilbereiche auch nur auf der Vorder- oder Rückseite vorliegen.
In der gezeigten Variante sind die ersten und zweiten Teilbereiche jeweils deckungsgleich auf Vorder- und Rückseite angeordnet. Selbstverständlich ist dies nicht zwingend notwendig. So können die Teilbereiche auf Vorder- und/oder Rückseite beliebig angeordnet werden, solange die rutil- und hohlkügelchenhaltigen Teilbereiche vermessen werden können.
Die jeweiligen Teilbereiche können auch aus mehreren Schichten bestehen, d.h. mehrere hohlkügelchenhaltige bzw. rutilhaltige Schichten sind übereinander aufgebracht. Hierdurch wird durch Erhöhung der jeweiligen Titandioxid- bzw. Hohlkügelchenmenge pro vermessener Fläche eine verbesserte Maschinenlesbarkeit erreicht. Durch die Überlagerung von mindestens zwei oder mehr Schichten kann auch ganz gezielt die Opazität gesteuert werden. Bei geeigneter Anordnung und Überlagerung mehrerer Schichten entsteht somit ein sogenanntes Pseudo-Wasserzeichen, d.h. verschiedene Hell-/ Dunkelbereiche, die mit dem bloßen Auge erkennbar sind. In diesem Fall wird ein mit bloßem Auge erkennbares Merkmal (Pseudowasserzeichen) mit dem erfindungsgemäßen, nur maschinenlesbaren Merkmal verbunden, was zu einem deutlich besseren Fälschungsschutz führt.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Banknote mit erfindungsgemäßen Teilbereichen in Aufsicht.
Die hohlkügelchenhaltigen Teilbereiche 2 und rutilhaltigen Teilbereiche 3 zeigen in Aufsicht eine streifenförmige Anordnung, die wie die Schnittdarstellungen in Fig. 4a und Fig. 4b zeigen, auf unterschiedliche Weise realisiert werden kann. Sowohl in Variante nach Fig. 4a als auch in Variante nach Fig. 4b ist es möglich, Rutil durch Anatas zu ersetzen oder auch eine Mischung aus Rutil und Anatas einzusetzen. In den gezeigten Varianten wurde ein klassischer 1D-Barcode realisiert. Selbstverständlich ist es auch möglich, einen 2D-Barcode, bei einem mehrschichtigen Aufbau auch einen 3D-Barcode oder andere maschinenlesbare Codes zu realisieren. Die Codes können sowohl die gesamte Oberfläche der Banknote oder allgemein des Wertdokumentes einnehmen oder auch nur Teilabschnitte bedecken. Denkbar ist beispielsweise, den Code nur in - nicht dargestellten - Fensterbereichen einzubringen oder in Randbereichen verlaufen zu lassen. Der Code ist nur maschinenlesbar und mit bloßem Auge nicht erkennbar. Die verschiedenen Teilbereiche erscheinen dem Auge als einheitliche Fläche.
Fig. 4a zeigt eine Schnittdarstellung der Banknote in Fig. 3 entlang der Linie C-C. Beim Banknotensubstrat handelt es sich in dieser Ausführungsform um ein Komposit aus Papier und Folie. Der Kern des Komposits besteht aus üblichem Baumwollpapier 5, das mit zwei sehr dünnen Folien 6, 7 beschichtet ist. Die Folien können z.B. auf das Papier aufextrudiert oder aufkaschiert sein. Die erfindungsgemäßen Teilbereiche dienen als Farbannahmeschichten und bedecken die gesamte Oberfläche des Substrates. Auf eine Oberfläche einer Folie ist vollflächig der erste hohlkügelchenhaltige Teilbereich 2 aufgedruckt. Auf den hohlkügelchenhaltigen Teilbereich ist der zweite rutilhaltige Teilbereich 3 streifenförmig - oder gemäß den entsprechenden Vorgaben einer anderen Codierung - aufgedruckt. Vorzugsweise wird die Vermessung von der der rutilhaltigen Beschichtung zugewandten Seite aus durchgeführt. Da Rutil im längerwelligen UV-Bereich absorbiert, sind die direkt darunterliegenden Hohlkügelchen bei der Messung des Rutils quasi nicht sichtbar und stören somit nicht.
Fig. 4b zeigt eine alternative Schnittdarstellung der Banknote in Fig. 3 entlang der Linie C-C. Es handelt es sich um den Folien-Papier-Folienaufbau aus Fig. 4a. Die hohlkügelchenhaltigen Teilbereiche 2 und die rutilhaltigen Teilbereiche 3 sind in dieser Ausführungsform nicht übereinander, sondern nebeneinander gedruckt. Vorzugsweise sind diese passergenau angeordnet.
Selbstverständlich können die Codierungen auch nur eine kleine Fläche auf der Banknote einnehmen, müssen also nicht zwingend die gesamte Fläche bedecken. Die Codierung kann auch zusätzlich in ein erfindungsgemäßes Motiv integriert werden. In diesem Fall kann eine kleinformatige Codierung aus erfindungsgemäßen Teilbereichen in ein großflächiges Motiv aus erfindungsgemäßen Teilbereichen integriert werden. Bei Verwendung unterschiedlich auflösender Sensoren ist es somit möglich, die unterschiedlichen Motive und/oder Codierungen zu vermessen. Besonders interessant ist dies dann, wenn verschiedene Messstationen unterschiedliche Berechtigungen zugewiesen bekommen. So ist es sinnvoll, dass an einer Geschäftskasse beispielsweise nur das grobstrukturierte Motiv mit dem niedrigauflösenden Sensor gemessen werden kann, während bei Banken auch der hochauflösende Sensor zur Verfügung steht, um die feinstrukturierte Codierung zu vermessen.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer Banknote aus transparentem Polymersubstrat 5 mit den erfindungsgemäßen ersten Teilbereichen 2, den zweiten Teilbereichen 3 und den dritten Teilbereichen 8. Die ersten Teilbereiche 2 umfassen Hohlkügelchen, aber kein Anatas und kein Rutil, die zweiten Teilbereiche 3 umfassen Rutil, aber keine Hohlkügelchen und kein Anatas, und die dritten Teilbereiche 8 umfassen Anatas, aber kein Rutil und keine Hohlkügelchen. Selbstverständlich ist es möglich, dass nur eine Seite der Banknote mit den erfindungsgemäßen Teilbereichen ausgestattet ist oder Vorder- und Rückseite der Banknote auch mit nicht deckungsgleichen Teilbereichen ausgestattet sind. Auch eine nur teilweise Bedeckung der Banknotenoberflächen ist möglich.
Fig. 6 zeigt das Transmissionsspektrum der Hohlkügelchen 9, von Anatas 10 und von Rutil 11.
Für die Spektren von Fig. 6 wurde jeweils eine transparente BOPP-Folie vermessen, die bezüglich des Anatasspektrums mit einer Siebdruckfarbe auf Basis 15 Gew.% Anatas und 85 Gew.% Siebdruckmittel 3850 von Giesecke & Devrient GmbH bedruckt wurde. Die Vorderseite wurde mit zwei und die Rückseite mit einer Siebdruckschicht (jeweils ca. 10 µm Nassfilmschichtdicke) bedruckt.
Bezüglich des Rutilspektrums wurde eine transparente BOPP-Folie mit einer Siebdruckfarbe auf Basis 15 Gew. % Rutil und 85 Gew. % Siebdruckmittel 3850 von Giesecke & Devrient GmbH bedruckt. Die Vorderseite wurde mit zwei und die Rückseite mit einer Siebdruckschicht (jeweils ca. 10 µm Nassfilmschichtdicke) bedruckt.
Bezüglich des Hohlkügelchenspektrums wurde eine transparente BOPP-Folie mit Ink-Jet-Druckfarbe Deckweiß T596 C (Epson) bedruckt.
Die Messungen erfolgten am UV-VIS-IR-Spektrometer 900 der Firma Perkin Elmer mit Ulbrichtkugel. Dazu wurde am Probenhalter außen ein Weißstandard befestigt, am Lichtstrahleintrittsbereich der Ulbrichtkugel eine Messblende (schwarzer Karton mit kreisförmiger 5 mm Öffnung) und die zu prüfende Probe fixiert. Als Referenz wurde die Messung gegen Luft genutzt. Gemessen wurde im Wellenlängenbereich von 200 nm bis 700 nm.
Wie zu erkennen ist, ist das Spektrum der Anatasbeschichtung im Vergleich zum Spektrum der Rutilbeschichtung um ca. 30 nm zu niedrigeren Wellenlängen verschoben. Das Spektrum des Hohlkügelchenaufdrucks ist im Vergleich zum Spektrum der Anatasbeschichtung nochmal um ca. 70 nm zu niedrigeren Wellenlängen verschoben. Die Spektren sind somit leicht messtechnisch zu unterscheiden und leicht auszuwerten.
Ähnliche Ergebnisse (Spektren nicht gezeigt) ergeben sich bei der Vermessung von anatas- bzw. rutilhaltigen Stichtiefdruckfarben auf Baumwollpapier. Hierzu wurden 70 Gew. % Anatas bzw. Rutil in 30 Gew. % Stichdruckbindemittel dispergiert (mittels Dreiwalzenstuhl). Anschließend wurde das erzeugte Halbfabrikat mit 60 Gew.% Anteil mit 20 Gew.% Stichdruck-Basisfarbe Blau-Grünlich 9SL 4701 S der Firma SICPA und 20 Gew. % Transparentweiß 9SL 0700 S der Firma SICPA und 3 Gew. % Trockenstoff 870950 der Firma SICPA ergänzt.
Jeweils eine Farbe wurde anschließend mit einem Farbauftrag von 10 g/m² Farbauftragsgewicht auf Standard-Baumwollsubstrat der Firma Papierfabrik Louisenthal GmbH mittels IGT-Probedruckgerät angedruckt.
Aufgrund der Zusammensetzung des Bedruckstoffs und der Farbzusammensetzung ergeben sich nachfolgende Verhältnisse:

Der Anteil an Anatas oder Rutil liegt im Baumwollpapier zwischen 2 Gew.% bis 4 Gew.%, bezogen auf das Papiergewicht.

Dem steht bei einem Farbauftrag auf das Substrat von 10 g/m² Stichtiefdruckfarbe ein Anteil von 4,2 g bzw. 4,2 Gew. % Anatas bzw. Rutil gegenüber, wenn das spezifische Gewicht von Bindemittel, den enthaltenen Additiven und des organischen Blaupigments von 1g/cm³ angenommen wird.

Bezugszeichenliste

1: Polymerbanknote
2: Teilbereich mit Hohlkügelchen
3: Teilbereich mit Rutil
4: unbeschichteter Bereich
5: Substrat
6: dünne Folie
7: dünne Folie
8: Teilbereich mit Anatas
9: Transmissionsspektrum der Hohlkügelchen
10: Transmissionsspektrum Anatas
11: Transmissionsspektrum Rutil

Claims

Sicherheitssubstrat für Sicherheitspapiere und Wertdokumente mit mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten Teilbereich (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilbereich (2) lichtstreuende kunststoffbasierte Hohlkügelchen und keine Mischung aus Rutil und Anatas und der zweite Teilbereich (3) Rutil und/ oder Anatas aber keine lichtstreuenden kunststoffbasierten Hohlkügelchen umfasst, wobei Rutil, Anatas und die lichtstreuenden kunststoffbasierten Hohlkügelchen jeweils unterschiedliche Transmission bzw. Remission im ultravioletten Spektralbereich aufweisen.
Sicherheitssubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dritter Teilbereich (8) vorliegt, der Rutil und/ oder Anatas und gegebenenfalls Hohlkügelchen umfasst und sich vom ersten und zweiten Teilbereich (2, 3) bezüglich des Vorhandenseins von Rutil, Anatas und den Hohlkügelchen unterscheidet.
Sicherheitssubstrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (2) und/ oder zweite (3) und/ oder dritte Teilbereich (8) auf der Oberfläche oder im Volumen des Substrates vorliegt.
Sicherheitssubstrat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (2) und/ oder zweite (3) und/ oder dritte Teilbereich (8) auf der Oberfläche des Substrates aufgedruckt ist.
Sicherheitssubstrat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mindestens eine Lage aus Papier, vorzugsweise Baumwollpapier, umfasst.
Sicherheitssubstrat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mindestens eine Lage aus Kunststoff umfasst.
Sicherheitssubstrat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat streifenförmig oder patchförmig ausgestaltet ist.
Sicherheitssubstrat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat als Sicherheitsfaden oder als Sicherheitspapier für Wertdokumente ausgestaltet ist.
Sicherheitssubstrat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Rutil und/oder Anatas als Pigmente vorliegen.
Wertdokument, insbesondere Banknote oder Ausweis, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Substrat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitssubstrates nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, das folgenden Schritt umfasst: Bereitstellen eines Trägermaterials, das mit mindestens einem ersten und einem zweiten Teilbereich (2, 3) ausgestattet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilbereich (2) lichtstreuende kunststoffbasierte Hohlkügelchen und keine Mischung aus Rutil und Anatas und der zweite Teilbereich (3) Rutil und/ oder Anatas aber keine lichtstreuenden kunststoffbasierten Hohlkügelchen umfasst, wobei Rutil, Anatas und die lichtstreuenden kunststoffbasierten Hohlkügelchen jeweils unterschiedliche Transmission bzw. Remission im ultravioletten Spektralbereich aufweisen.
Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitssubstrates nach Anspruch 11, das folgenden Schritt umfasst: Ausstatten des Trägermaterials mit mindestens einem dritten Teilbereich (8), dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Teilbereich (8) Rutil und/ oder Anatas und gegebenenfalls Hohlkügelchen umfasst und sich vom ersten und zweiten Teilbereich (2, 3) bezüglich des Vorhandenseins von Rutil, Anatas und den Hohlkügelchen unterscheidet.
Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitssubstrates nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial mindestens eine Lage Papier oder mindestens eine Lage Kunststoff oder eine Kombination davon umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitssubstrates nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (2) und/ oder zweite (3) und/ oder dritte Teilbereich (8) auf der Oberfläche und/ oder in das Volumen des Trägermaterials auf- bzw. eingebracht wird.
Verwendung eines Sicherheitssubstrates nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 als Sicherheitselement, Sicherheitspapier oder Wertdokument.
Verfahren zur Prüfung, insbesondere der Echtheit, eines Sicherheitssubstrats nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Sicherheitssubstrat mit ultraviolettem Licht ortsaufgelöst beleuchtet wird und das durch das Sicherheitssubstrat transmittierte oder reflektierte ultraviolette Licht für die Überprüfung der Echtheit des Sicherheitssubstrats vermessen und dahingehend bewertet wird, ob im ultravioletten Spektralbereich die unterschiedlichen Spektren der lichtstreuenden kunststoffbasierten Hohlkügelchen und soweit vorliegend von Anatas und/oder Rutil in Bezug auf die Teilbereiche (2, 3) erkennbar sind.