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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Kennzeichnung,
Authentifikation oder Identifikation von Gegenständen,
insbesondere Dokumenten, Wertschriften, Wertzeichen, Etiketten, Geldscheinen,
Banknoten, Ausweisen, Personalausweisen Identitätskarten,
Reisepässen, (Chip-)Karten, Zutrittskarten, Kreditkarten,
Zugangskontrollausweisen, Tickets, Führerscheinen, Kraftfahrzeugdokumenten,
Banknoten, Schecks, Postwertzeichen, Etiketten, Vignetten, Gemälden,
Kunstgegenständen, Möbeln, Messgeräten,
Maschinenteilen, Maschinen, Fahrzeugen, Fotoapparaten, Handys, Computern, computerähnlichen
Apparaten, Datenträgern, Drucksachen, Büchern,
Stoffen, Mode- und Sportartikeln, technischen Geräten,
Werkzeugen, Papier und Kartons, Verpackungen sowie Produkten und
dergleichen, oder Lebewesen wie Personen, Tiere oder Pflanzen gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren
zur Herstellung eines solchen Sicherheitselementes, dessen Verwendung
zur Authentifikation einer Person oder eines Gegenstandes oder zur
Berechtigung einer Aktion sowie ein Verfahren zur Kennzeichnung,
Authentifikation oder Identifikation eines Gegenstandes oder eines
Lebewesens.
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Sicherheitsrelevante
Gegenstände wie z. B. Dokumente, Personalausweise und Reisepässe
umfassen in der Regel Sicherheitsmerkmale mit individualisierenden
oder personalisierenden Informationen, die eine Zuordnung des Gegenstandes
zu einer bestimmten Person ermöglichen sollen. In einfacher Form
liegen solche personalisierenden Informationen als Bildinformationen,
z. B. Passbild, biometrische Merkmale oder sonstige Merkmale wie
z. B. Name, Wohnort oder Geburtsdatum der Person vor. Diese Informationen
ermöglichen jedoch nur bedingt eine zweifelsfreie Identifikation
des Trägers und können mit mehr oder weniger großem
Aufwand ausspioniert oder gefälscht werden.
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Um
sich vor Täuschungen zu schützen oder Gegenstände
fälschungssicher zu machen, werden Sicherheitsmerkmale
entweder auf dem oder in den Gegenstand an-/eingebracht Bis heute
ist jedoch gerade die zweifelsfreie Zuordnung solcher Sicherheitselemente
aufgrund vorhandener Fälschungsmöglichkeiten ein
ungelöstes Problem.
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Solche
Sicherheitselemente sind beispielsweise in der
DE 198 101 341 ,
DE 3 843 076 A1 ,
EP 1 934 950 A1 ,
EP 1 748 902 A1 ,
EP 1 674 286 A1 ,
EP 1 327 531 A1 ,
EP 919 916 B1 ,
US 6,022,429 ,
US 6,264,296 ,
US 6,685,312 ,
US 6,932,527 ,
US 6,979,141 und
US 7,037,013 beschrieben. In den letztgenannten
US-Druckschriften sind Verfahren offenbart, bei denen auf Rohlingen
ein Tintenstrahldruck aufgebracht wird, der mit einem Schutzlack oder
einer Schutzfolie als Schutz vor mechanischen und/oder chemischen
Beschädigungen sowie Manipulationen geschützt
werden soll. Die personalisierenden und/oder individualisierenden
Informationen werden in dem Sicherheits- bzw. Wertdokument drucktechnisch
gespeichert. Solche gedruckten Sicherheits- bzw. Wertdokumente stellen
jedoch nur einen geringen Schutz gegen Manipulationen dar, weil die
Schutzschicht aus Lack leicht ablösbar und/oder entfernbar
und so ein Einfluss auf das Druckbild möglich ist. Ferner
kann ein identisches Druckbild mit identischem Schutzlack auf eine
Fälschung aufgebracht werden, wodurch die Fälschung
vom Original nicht mehr zu unterscheiden ist. Eine Echtheitsbestimmung
ist nicht oder nur mit großem Aufwand möglich.
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In
der
DE 10 2008
012 426 A1 werden Bildinformationen zur Sicherung von Dokumenten
in zumindest zwei Schichten des Dokumentes eingebracht. Die Bildinformation
enthält digitale Wasserzeicheninformationen, wobei erst
die Gesamtheit der digitalen Wasserzeicheninformation in den zumindest
zwei Schichten ein Sicherheitsmerkmal für eine Authentisierung
des Dokuments bildet. Auch dieses System ist nicht fälschungssicher.
Die Schichten können erneut identisch oder täuschend ähnlich
hergestellt werden. Außerdem kann die Identität
nicht eindeutig einer bestimmten Person zugeordnet werden. Auch
sind Falsch-Negativ-Fehler sowie Benutzer-, Anwender- oder übertragungsbedingte
Fehler weiterhin möglich.
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Eine
andere Art von Sicherheitselement ist in der
DE 10 2007 020 982 A1 beschrieben,
das sich zunutze macht, dass bekannte visuelle Kennzeichnungen mit
Mikroanordnungen zum Anordnungsvergleich zwischen Original und Nachahmung
auf zwei- oder dreidimensionalen geometrischen Mustern basieren,
die immer nach vorgegebenen Regeln ausgeführt werden, so
dass eine Nachahmung dieser gezielt erzeugten Mikroanordnungen immer
noch möglich ist.
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In
der
DE 10 2006
015 023 A1 wird ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere,
Wertdokumente und dergleichen mit einer Beugungsstruktur beschrieben,
die eine geprägte Reliefstruktur und eine die Sicherheit
des Beugungseffekts der geprägten Reliefstruktur erhöhende
Deckschicht aufweist. Die Reliefstruktur wird auf Basis eines cholesterischen,
flüssig kristallinen Materials gebildet, und die Deckschicht
enthält eine reflektierende und/oder eine hoch brechende
Schicht. Es handelt sich bei dieser Methode im Prinzip um eine Kombination
des seit dem Mittelalter bekannten Prägungsstempels mit
einem ebenso lange bekannten darüber liegenden Siegelstempel.
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In
der
DE 10 2005
028 162 A1 wird ein Sicherheitselement zur Absicherung
von Wertgegenständen mit einem ersten und einem zweiten
Echtheitsmerkmal beschrieben. Das erste Echtheitsmerkmal umfasst
eine erste Anordnung mit einer Vielzahl von linsenförmigen
Elementen, die in einem Raster vorliegen, und eine zweite Anordnung
mit einer Vielzahl von mikroskopischen Strukturen, die in einem zweiten
Raster vorliegen. Die erste und zweite Anordnung sind dabei derart
angeordnet, dass die mikroskopischen Strukturen der zweiten Anordnung
bei Betrachtung durch die linsenförmigen Elemente der ersten
Anordnung in Vergrößerung zu sehen sind. Das zweite
Echtheitsmerkmal ist maschinell und/oder visuell prüfbar
und wird durch die erste Anordnung des ersten Echtheitsmerkmals
nicht beeinflusst.
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Auch
diese Raster sind falschbar, indem die Strukturen ausgelesen und
auf einer Fälschung entsprechend neu aufgebracht werden.
Hierbei ist zu beachten, dass eine Fälschung lediglich
den Eindruck der Echtheit vermitteln müsste, also nur in
einer Schicht aufgebracht sein könnte, welche die Kombination
beider Raster so wiedergibt, wie sie von der Leseeinrichtung auch
beim Original ausgelesen würde. Es genügt demnach,
ein Original mit einer geeigneten Leseeinrichtung auszulesen, um
eine solche gefälschte Schicht herzustellen, welche von
der nächsten originalen Leseeinrichtung dann ebenfalls als
Original eingestuft würde.
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Unabhängig
vom Problem der Fälschungssicherheit führen viele
der genannten Sicherheitselemente lediglich eine beschränkte
Anzahl von Sicherheitskennzeichen auf. Die Sicherheit kann erhöht werden,
umso mehr Sicherheitskennzeichen sich in einem Sicherheitselement
vereinen. Ein solcher Ansatz ist in der
DE 199 28 060 A1 beschrieben.
Das Sicherheitselement betrifft ein optisch variables Sicherheitsmerkmal
zum Einbringen in die Papierbahn von Dokumenten, Wertpapieren, Banknoten,
Verpackungen und Produkten. Es handelt sich hierbei insbesondere
um Hologramme, bei denen auf einer Trägerfolie ein elektrisch
leitender Merkmalsstoff aufgebracht wird, während die Reflexionsschicht
einen weiteren, mit physikalischen Mitteln nachweisbaren, humanvisuell
nicht erkennbaren Merkmalsstoff enthält. Auf die Trägerfolie
werden mindestens ein elektrisch leitendes Polymer und eine filmartige,
Metallpigmente enthaltende Reflexionsschicht aufgebracht. Die diffraktiven
Strukturen sollen in einer nachfolgend gehärteten Lackschicht
geprägt werden. Dieses Herstellungsverfahren stellt dennoch
keinen Schutz vor Kopien dar, da sämtliche Originale ihre
spezifischen Sicherheitsmerkmale beibehalten und diese letztlich doch
rekonstruierbar sind.
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Die
bestehenden oben erwähnten Verfahren zur Authentifikation
(Zugangskontrolle) von Personen oder zur Kennzeichnung von Originalen
sind zum einen unflexibel, da sie aus vordefinierten Authentifikationsschritten
bestehen. Zum anderen beinhalten sie keinen effektiven Mechanismus
zum Fälschungsschutz. Außerdem sind bestehende
Systeme nicht in der Lage festzustellen, um wen es sich bei der
autorisierten Person handelt, da sie lediglich Informationen vergleichen,
welche sie erhalten. Zum Beispiel wird ein Ausweis oder eine Zugangskarte
mit den Daten einer Datenbank verglichen, unabhängig davon,
ob der Ausweisträger tatsächlich die autorisierte
Person ist oder nicht. Neben Falsch-Negativ-Fällen stellen
auch Falsch-Positiv-Fälle ein tägliches Problem
dar. Wenn beispielsweise die tatsächlich autorisierte Person
einen Pin-Code oder eine Geheimzahl vergessen hat, so wird dieser
der Zutritt verwehrt, obwohl es sich um die richtige Person handelt.
Umgekehrt kann eine nicht autorisierte Person beispielsweise mit
einer gestohlenen Geldkarte unter Zuhilfenahme der Geheimzahl von
einem Geldautomaten Geld abheben, obwohl diese nicht zur Abbuchung
berechtigt ist (Falsch-Positiv). Gegenwärtige Systeme basieren
auf Passwort-geschützten, physikalischen oder biometrischen
Sicherheitsmerkmalen. Eine solche Drei-Faktoren-Authentifikation
ist jedoch nicht ausreichend, da weiterhin Falsch-Negativ-Fehler
und andere Unstimmigkeiten auftreten können. Ferner wird
die Konsistenz der übertragenen Daten nicht überprüft,
was mögliche Hacker-Attacken ermöglicht. Die Identität
wird mit nicht systemrelevanten Faktoren gegengeprüft,
was systembasierende Fehler ermöglicht.
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Intelligente
Systeme sollten es ermöglichen, dass die autorisierte Person
selbst dann Zugang hat, wenn sie sich an den Pin-Code oder die Geheimzahl nicht
erinnert, da sie anhand anderer nicht falschbarer Merkmale authentisiert
werden kann.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sicherheitselement
bereitzustellen, das ein fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal
enthält, das eine eindeutige, individuelle Kennzeichnung,
Authentifikation oder Identifikation eines Gegenstandes oder eines
Lebewesens ermöglicht sowie eine Authentifikation einer
Person oder eines Gegenstandes zulässt, oder zum Auslösen,
Fortsetzen, Durchführen oder Beenden einer Aktion berechtigt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Sicherheitselement mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren zur Kennzeichnung,
Authentifikation oder Identifikation von Gegenständen oder Lebewesen
gemäß Anspruch 21. Bevorzugte Ausführungsformen
finden sich in den Unteransprüchen wieder.
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Der
Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Nutzbarmachung
von bewusst eingebrachten oder zufälligen Oberflächenstrukturen
oder Materialstrukturen, die Bestandteil des Sicherheitselementes,
eines Gegenstandes oder einer Person sind. Dazu zählen erfindungsgemäß topographische Strukturen
in Form von Krakelees wie Rissen und Sprüngen, Ausbrüchen,
Schrumpfungen, Abnutzungen oder Verschmutzungen, welche in wenigstens
einer oder mehreren Schichten des Sicherheitselementes entweder
bereits vorhanden sind, eingebracht oder durch chemische oder physikalische
Vorgänge bzw. Verfahren künstlich erzeugt oder
beeinflussbar gemacht werden.
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In
dieser Anmeldung sind die genannten Oberflächenmerkmale
bzw. Materialeigenschaften wie Krakelees, Risse, Sprünge,
Ausbrüche, Abnutzungen, Schrumpfungen und/oder Verschmutzungen als „Krakeleemuster” zusammengefasst.
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Ein
Aspekt der Erfindung liegt daher in der Nutzbarmachung von Krakeleestrukturen
in Form von Rissen oder Sprüngen. Ein weiterer Aspekt liegt in
der Nutzbarmachung von Schrumpfungen, welche ebenfalls (wie das
Krakelee) durch primäre oder sekundäre Austrocknungsereignisse
entstehen können. Ein zusätzlicher Aspekt der
Erfindung liegt in der Auswertung von Oberflächenstrukturen
als weiteres Sicherheitsmerkmal, insbesondere von kleineren/größeren
flächigen Abplatzungen einzelner oder mehrerer Schichten
(Ausbrüchen). Ferner können auch Verschmutzungen
oder Abnutzungen als Sicherheitsmerkmal herangezogen werden.
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Ferner
wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Kennzeichnung,
Authentifikation oder Identifikation von Gegenständen oder
Lebewesen bereitgestellt, welches auf der Prüfung und Analyse
von Krakeleemustern (inkl. Ausbrüchen, Schrumpfungen, Abnutzungen
und Verschmutzungen) basiert.
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Die
Erfindung stellt ein Sicherheitselement bereit, bei dem wenigstens
eine Schicht des Sicherheitselementes zumindest bereichsweise ein
Krakeleemuster in Form von Rissen oder Sprüngen, Ausbrüchen,
Abnutzungen oder Schrumpfungen sowie dessen mögliche Verunreinigungen
aufweist, und das/die gemeinsam oder getrennt als Sicherheitsmerkmal
abtastbar und erfassbar ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements zur
Kennzeichnung, Authentifikation oder Identifikation von Gegenständen,
insbesondere Dokumenten, Wertschriften, Wertzeichen, Etiketten,
Geldscheinen, Banknoten, Ausweisen, Personalausweisen, Identitätskarten,
Reisepässen, (Chip-)Karten, Zutrittskarten, Kreditkarten,
Zugangskontrollausweisen, Tickets, Führerscheinen, Kraftfahrzeugdokumenten,
Banknoten, Schecks, Postwertzeichen, Etiketten, Vignetten, Gemälden,
Kunstgegenständen, Möbeln, Messgeräten, Maschinenteilen,
Maschinen, Fahrzeugen, Fotoapparaten, Handys, Computern, computerähnlichen
Apparaten, Datenträgern, Drucksachen, Büchern,
Stoffen, Mode- und Sportartikeln, technischen Geräten,
Werkzeugen, Papier und Kartons, Verpackungen sowie Produkten und
dergleichen, oder Lebewesen wie Personen, Tiere oder Pflanzen, umfassend
eine oder mehrere neben- oder übereinander angeordnete
Schichten oder sich überlappende Schichten aus Materialien,
welche Sicherheitskennzeichen enthalten können, dadurch
gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Schicht des Sicherheitselementes
zumindest bereichsweise ein Krakeleemuster in Form von Rissen oder
Sprüngen, Ausbrüchen, Schrumpfungen, Abnutzungen
oder Verunreinigungen erzeugt, beeinflusst oder beeinflussbar gemacht
wird, das als Sicherheitsmerkmal gemeinsam oder getrennt abtastbar
und erfassbar ist.
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Neben
der Kennzeichnung, Identifikation sowie Authentifikation eines Gegenstandes
oder eines Lebewesens ist das erfindungsgemäße
Sicherheitselement bzw. Verfahren auch für die Berechtigung,
das Auslösen, Fortsetzen, Durchführen oder Beenden
einer Aktion verwendbar. Unter Aktion kann beispielsweise eine Zugangskontrolle
oder Durchführungsberechtigung für einen Prozess
verstanden werden.
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Als
Krakelee (französisch: Craquelé) bezeichnet man
ein maschenartiges Netz von Rissen oder kleinen Sprüngen
auf der Oberfläche von Gegenständen wie Kunstwerken,
Gemälden, Schmucksteinen, Lackschichten, Glasflächen
oder Keramikgegenständen. Bei Gemälden spricht
man auch öfters auch von Krakelüre. Insbesondere
bei Kunstobjekten kann das Krakelee alterungsbedingt sein, oftmals
wird es als Mittel der bildenden Kunst auch künstlich als
Effekt herbeigeführt.
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Ölgemälde,
Lackflächen und Keramikgegenstände besitzen oftmals
ein durch den Trocknungsvorgang und die damit verbundene Verflüchtigung der
Bindemittel bedingtes Krakelee. Technisch betrachtet handelt es
sich hierbei um Spannungsrisse, die aufgrund des Materialschwundes
während des Trocknungsvorganges entstehen, wobei es sich
hier je nach Bindemittel entweder um einen schnellen oder aber sehr
langsamen Trocknungsvorgang handeln kann, der sich über
mehrere Jahre erstreckt. Auch spätere Einflüsse
können sich auf dieses Krakelee auswirken. Beispielsweise
wird es verstärkt, wenn der Gegenstand klimatischen Veränderungen ausgesetzt
ist. Bei Änderungen der Luftfeuchtigkeit dehnt sich nämlich
der Untergrund (z. B. die Holztafel um bis zu ca. 2 cm pro Meter
Breite) aus oder zieht sich entsprechend zusammen. Die Ausdehnungskoeffizienten
der über dem Trägermaterial liegenden Schichten
sowie der des Trägermaterials sind unterschiedlich. Umgekehrt
sind die Haftungskräfte zwischen den über dem
Trägermaterial liegenden Schichten und dem Trägermaterial
sehr stark. Dies führt zu horizontalen Spannungen, welche
größer sein können als diejenigen Kräfte,
welche die Schichten in sich zusammenhalten und somit zu neuen Spannungsrissen
in diesen über dem Trägermaterial liegende Schichten
führen, wobei die Spannungsrisse alle oder nur einzelne
Schichten betreffen können. Da beispielsweise verschiedene
Farben oder Lacke keine oder nur wenig Feuchtigkeit aus der Umgebung absorbieren
können, passen sich diese den feuchtigkeitsbedingten Ausdehnungsbewegungen
des Untergrunds nicht ausreichend an. Dadurch entstehen erneut Spannungen
und Risse. Im schlechtesten Fall sind die verbindenden Kräfte
zwischen den Malschichten einerseits und dem Untergrund andererseits
zu schwach, was zu kleinen bis großflächigen Farbabplatzungen
führen kann, die nur eine oder aber mehrere Schichten betreffen
können
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Viele
Künstler verwenden einen Krakelierlack (Reißlack),
mit dem eine künstliche Spannung und damit ein sofortiger
künstlicher Krakelee-Effekt erzeugt werden kann. Krakelierlack
zieht sich beim Austrocknungsprozess zusammen, wodurch sich ein feines
Muster von Rissen bildet. Dadurch soll ein antikes oder historisches
Erscheinungsbild erzielt werden.
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Grundsätzlich
unterscheidet man bei einem Krakelee zwischen Frühschwundrissen
und Alterssprüngen, welche allein schon optisch unterscheidbar
sind. Die Frühschwundrisse finden während des primären,
relativ schnellen Trocknungsprozesses statt, während die
Alterssprünge während oder nach dem sekundären
Trocknungsprozess einsetzen. Die Frühschwundrisse haben
häufig besonders ausgeprägte Formen, sind spinnennetzartig,
konzentrisch ausgerichtet oder flammig, nicht durchlaufend, oder beschränken
sich oftmals auf die jeweils trocknende Farbschicht oder Schutzschicht
(z. B. Firnisschicht), während Alterssprünge im
Regelfall alle Farbschichten durchbrechen. Alterssprünge
entstehen häufig durch äußere Einwirkungen
wie beispielsweise die Veränderung, Bewegung, Schrumpfung
oder das Aufquellen einer darunter liegenden Schicht oder der Trägerschicht.
Je nach Biegungsschwund oder Quellverhalten dieser Schicht kann
es zu Alterssprüngen dieser, einer darunter oder einer
darüber liegenden Schicht kommen, was auch zu einem stellenweisen
oder flächigen Trennen der Schichten führen kann,
was sich letztendlich als Fehlstellen bemerkbar macht. In solchen
Fällen treten auch Drucksprünge auf, welche häufig
zu Gitternetzstrukturen führen. Auch bei einer Bewegung
der Schicht entstehen je nach Beschaffenheit der Schichten weitere Sprünge.
Je mehr Alterssprünge eine Schicht aufweist, desto flexibler
wird sie. Die Alterssprünge lassen sich auf sogenannte
Mikroporen und Mikrorisse bei der Bildentstehung zurückführen.
Durch eine gezielte Anbringung solcher Mikroporen und Mikrorisse kann
eine gezielte Alterssprungbildung eingeleitet werden. Die so entstandenen
Sprünge können nicht verheilen, d. h. bestehende
Alterssprünge können nur mit erheblichem Aufwand
restauriert werden und sind praktisch nicht reversibel. Dasselbe
gilt meist auch für die oben erwähnten Frühschwundrisse.
Die Kanten bei Frühschwundrissen sind in der Regel (erheblich)
flacher als bei Altersrissen. Aufgrund der komplexen Ursachen, die
zu einer Krakeleebildung führen können, ist deren
Erscheinungsbild im Regelfall einmalig, insbesondere auch im Falle
eines fortlaufenden Veränderungsprozesses.
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Schrumpfungen
können neben Krakelees oder Ausbrüchen ebenfalls
zu einem Muster führen, wobei hier nicht die Risse, sondern
die Erhebungen die charakteristischen Merkmale darstellen. Sie können
in der Folge ebenfalls Krakelees bilden. Doch zur Riss- oder Sprungbildung
muss es nicht in jedem Fall kommen. In der Regel entstehen solche
Schrumpfungen beim primären Austrocknungsprozess, wobei die
Farbschicht wie eine Haut schrumpelt, sich also verwirft. Dies kann
mit oder ohne reißende Oberfläche geschehen. Im
Regelfall sind hier die horizontalen Zugkräfte stärker
als die vertikalen Adhäsionskräfte, was zu einem
Zusammenziehen des Materials führt. Optisch erkennbar sind
Schrumpfungen transluzider Stoffe durch farbliche Änderungen,
was insbesondere bei einer Analyse mit unterschiedlicher Beleuchtung
oder unterschiedlichen Abtastwinkeln wie schrägem Abtastwinkel
oder Abtastung von oben augenscheinlich wird. Schrumpfungen können
flach aufliegende Muster, Wellenmuster oder Runzelungen bilden.
Gezielt herbeigeführt werden können sie beispielsweise
durch hohe Bindemittelkonzentrationen. Auch Schrumpfungen zählen,
neben dem Krakelee und Ausbrüchen sowie anderen in einem
Zustandsprotokoll erfassbaren Parametern, als Sicherheitsmerkmal,
können in Datenbanken aufgenommen und zur Identifikation
oder Kennzeichnung von Gegenständen oder Personen herangezogen
werden.
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Krakeleerisse,
Ausbrüche oder Schrumpfungen sind Eigenschaften, die häufig
mehrere Schichten betreffen und daher von Oberflächenbehandlungen
meist verschont bzw. weiterhin erhalten bleiben. Grundsätzlich
kann jedoch neben dem Krakeleemuster und seinen Ausbrüchen
und/oder Schrumpfungen und/oder Gebrauchsspuren und/oder Verunreinigungen
die gesamte Oberflächentopographie oder Materialbeschaffenheit
auf oder im Inneren einer Schicht mit allen Eigenheiten als zusätzliches
Sicherheitsmerkmal herangezogen werden, da sich diese mit der Zeit
und/oder bei weiterem Gebrauch durch fortschreitende Anpassungen
in der Krakeleebildung, den Schrumpfungen oder weiteren Brüchen
und Abplatzungen oder Abnutzungen oder Verschmutzungen ebenfalls
verändert. Bevorzugt ist jedoch eine Konzentration auf
einfach erfassbare Elemente wie die genannten Krakelees, Ausbrüche
oder Schrumpfungen. In einer Ausführungsform werden daher
anstelle oder zusätzlich zu den Krakelees, Ausbrüchen, Abnutzungen,
Verschmutzungen oder Schrumpfungen weitere Merkmale der Oberflächentopographie einer
oder mehreren Schichten analysiert und/oder erfasst.
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In
einem ersten Aspekt umfasst daher das erfindungsgemäße
Sicherheitselement eine oder mehrere neben- und/oder übereinander
angeordnete Schichten aus Materialien, die ein oder mehrere Sicherheitskennzeichen
enthalten können, wobei wenigstens eine Schicht zumindest
bereichsweise ein Krakeleemuster in Form von Rissen oder Sprüngen, Ausbrüchen,
Schrumpfungen oder Abnutzungen mit oder ohne Verschmutzungen aufweist,
das/die als Sicherheitsmerkmal abtastbar und erfassbar ist/sind.
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Unter
dem Begriff „Gegenstand” wird in diesem Zusammenhang
jegliche Sache verstanden, die gekennzeichnet oder zur Kennzeichnung
anderer Sachen benutzt werden kann oder von sicherheitsrelevanter
Bedeutung ist. Hierzu zählen beispielsweise Dokumente,
Wertschriften, Wertzeichen, Etiketten, Geldscheine, Banknoten, Ausweise,
Personalausweise Identitätskarten, Reisepässe,
(Chip-)Karten, Zutrittskarten, Kreditkarten, Zugangskontrollausweise,
Tickets, Führerscheine, Kraftfahrzeugdokumente, Banknoten,
Schecks, Postwertzeichen, Etiketten, Vignetten, Gemälde,
Kunstgegenstände, Möbel, Messgeräte,
Maschinenteile, Maschinen, Fahrzeuge, Fotoapparate, Handys, Computer,
computerähnliche Apparate, Datenträger, Drucksachen,
Bücher, Stoffe, Mode- und Sportartikel, technische Geräte,
Werkzeuge, Papier und Kartons, Verpackungen sowie Produkte und dergleichen.
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Die
vorliegende Erfindung macht sich sowohl bestehende Krakelees, Ausbrüche,
Schrumpfungen, Abnutzungen oder Verschmutzungen als auch die Einbringung
und Bildung von künstlichen Krakelees (Risse oder Sprünge),
Ausbrüchen, Schrumpfungen, Abnutzungen oder Verschmutzungen
zunutze, um fälschungssichere Sicherheitsmerkmale zu erzeugen oder
bestehende zu beeinflussen oder beeinflussbar zu machen.
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Dabei
können auch bereits existierende Krakeleemuster eines Gegenstandes
oder Sicherheitselementes zur Analyse, Prüfung oder Auswertung
entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren herangezogen
werden. Ferner können diese Strukturen mit Hilfe der nachfolgend
beschriebenen erfindungsgemäßen Methoden angeregt,
eingeleitet, geändert, gefördert oder deren Bildung
beschleunigt oder gestoppt werden. Vorzugsweise stellt das erfindungsgemäße
Sicherheitselement einen getrennten, isolierbaren Gegenstand mit
eigenem Schichtaufbau dar, wobei als Träger für
diese Schichten jedes beliebige Material dienen kann, wie zum Beispiel
Kunststoff, Papier, Textil etc. Ferner kann der Träger
auch eine Farb- oder Lackschicht sein.
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Die
Sicherheitsmerkmalsschicht kann auch direkt in einen Gegenstand
oder ein Lebewesen eingebracht sein und zusammen mit diesem als
Trägerschicht oder Schichten beispielsweise zwei oder mehrere
Schichten bilden, welche geprüft werden können.
Außer oder anstelle von Krakeleemustern können
auch andere Veränderungen innerhalb der eingebrachten Sicherheitsmerkmalsschicht
geprüft und verglichen werden. Hierzu zählen unter
anderem Veränderungen in der Pigmentzusammensetzung durch
innere und äußere Einflüsse, wie Abbaureaktionen,
Ausbleichen oder Verteilungsänderungen von eingebrachten
Partikeln wie beispielsweise Pigmenten oder Entzündungsreaktionen
aufgrund von Unverträglichkeiten.
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Das
Krakeleemuster stellt wie ein Fingerabdruck eine einmalige, individuelle,
spezifische Struktur dar, welche sich eindeutig einem bestimmten
Ursprung zuordnen lässt. Durch den Vergleich eines vorhandenen
oder eines künstlich erzeugten Krakeleemusters, eines Teils
davon oder dessen dynamischer Entwicklung über eine bestimmte
Zeitspanne kann ein Original von einer Fälschung unterschieden werden.
Krakelees können genauso wie Ausbrüche, Schrumpfungen,
Abnutzungen oder Verschmutzungen als wiedererkennbare Zeichen auf
einen Gegenstand und sogar ein Lebewesen (z. B. hochwertige Zuchtpferde,
Pflanzen) aufgebracht werden und wirken auf diese Weise wie eine
Art lebendes Wasserzeichen. Aufgrund der zahlreichen Veränderungen wie
beispielsweise weitere Brüche und damit einhergehende Krakelees
kann das spezifisch eingebrachte Merkmal nicht von Nichteingeweihten
ausfindig gemacht werden. Ebenso wenig können vergangene Zustände
rekonstruiert oder zukünftige erahnt und dauerhaft kopiert
werden. Anhand von gespeicherten Mustern in Datenbanken und vordefinierten
Scanbereichen ist ein fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal
gegeben.
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Besondere
Sicherheit erhält man durch periodische Aktualisierung
des ursprünglichen Merkmals des Krakeleemusters mit neu
hinzugekommenen Merkmalen wie Krakelees, Ausbrüchen, Schrumpfungen,
Abnutzungen oder Verschmutzungen. Auf diese Weise können
selbst identische Fälschungen identifiziert werden, da
sie sich nach einiger Zeit von selbst wieder vom Original unterscheiden
werden, sobald neue Krakelees, Ausbrüche, Schrumpfungen, Abnutzungen
oder Verschmutzungen hinzukommen (sowohl beim Original als auch
bei der Fälschung, aber jeweils unterschiedliche). Demnach
kommt es zu einer fortlaufenden Änderung und Aktualisierung der
Datenbank. Selbst wenn es einem Hacker gelingen würde,
einen Datenbestand auszulesen, so würde er nur eine Momentaufnahme
des Krakeleemusters erhalten. Durch die laufende dynamische Aktualisierung
der Datenbank verlieren jedoch diese alten Daten wieder ihren Wert
und eine Fälschung kann relativ schnell ausfindig gemacht
werden.
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Unter
dem Ausdruck „Krakeleemuster-bildende Schicht” wird/werden
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Schicht oder
Schichten des Sicherheitselementes verstanden, in der/denen sich
Krakeleemuster entwickeln können oder bereits vorhanden
sind. Dabei können die Krakelees, Ausbrüche, Abnutzungen
oder Schrumpfungen durchaus mehrere Schichten umfassen (z. B. tiefe Risse
oder grobe Abplatzungen). Es ist daher in einer Variante bevorzugt,
dass sich das Krakeleemuster des Sicherheitselements über
mehrere Schichten erstreckt, wobei die Schichten in ihrem Aufbau
oder ihrer Zusammensetzung entweder gleich oder unterschiedlich
sein können.
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Neben
der Kennzeichnung und Identifikation von Gegenständen eignet
sich das erfindungsgemäße Sicherheitselement auch
zur Kennzeichnung von Lebewesen, beispielsweise von Menschen, Tieren oder
Pflanzen. Das Sicherheitselement kann beispielsweise als Stempel
oder über Klebeetiketten lösbar auf dem Handrücken
einer Person angebracht werden. Bei Tieren oder Pflanzen kann das
Sicherheitselement ebenfalls zur Kennzeichnung des Originals verwendet
werden, was insbesondere im Zuchtbereich von hoher Relevanz ist.
Es kann auch mit anderen Merkmalen wie zum Beispiel biometrischen Merkmalen
kombiniert werden, um eine sichere Authentifikation von Gegenständen
oder Lebewesen zu gewährleisten.
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Die
erfindungsgemäße Krakeleebildung kann physikalisch,
magnetisch oder chemisch herbeigeführt oder beeinflusst
werden. Die chemische Krakeleebildung erfolgt beispielsweise durch
das Einbringen chemischer Substanzen wie Lösungsmittel
oder Bindemittel oder Gemischen davon auf oder in die betreffende
Schicht, was zur Krakeleebildung führt. Bevorzugt werden
solche Lösungs- oder Bindemittel in flüssiger
oder gelartiger Form eingesetzt. Es liegen damit konsistente sowie
flüchtige (flüssige) Bestandteile nebeneinander
vor. Die flüssigen Bestandteile evaporieren, d. h. verdampfen
mit der Zeit. Dadurch erfolgt eine Volumenreduktion in den betroffenen
Bereichen, was letztendlich zu Oberflächenspannungen führt.
Diese Oberflächenspannungen im Material sind häufig
die Ursache für die später entstehenden Risse
und Spalten. Nimmt die Austrocknung und damit die Oberflächenspannung
zu, reichen die bestehenden Kohäsionskräfte nicht
aus, um eine flächige Struktur zusammenzuhalten. Es bilden
sich Risse.
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Neben
modernen Erzeugnissen sind klassische, bevorzugte Bindemittel beispielsweise
komplexe Polymere wie zum Beispiel Aminosäurenpolymere.
Ferner eignen sich natürliche Polymere wie tierische Leime,
Kasein, Eiweiß, Eigelb. Geeignet sind auch wasserlösliche
Polymere, die zahlreich in pflanzlichen Gummis vorkommen, wie z.
B. Gummi arabicum, Tragantgummi etc. Weitere Beispiele sind Stärke,
Guarkernmehl, Tamarindensamen und andere Leinsamen. Diese Substanzen
werden vor allem bei Aquarellen, aber auch bei Miniaturen, Manuskripten
und anderen, insbesondere auf Papier aufgebrachten Farben benutzt.
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Weitere
bevorzugte Bindemittel sind Öle und Fette. Trocknende Öle
beinhalten mehrfach ungesättigte Fettsäuren, die
eine Oxidation und Polymerisation vorantreiben und daher für
die erwünschte Krakeleebildung vorteilhaft sind. Auch die
Verwendung von Wachsen oder Harzen ist möglich, wie z.
B. Ozokerite, Bienenwachs oder Carnaubawachs.
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Des
Weiteren sind auch sämtliche nicht natürlich vorkommenden
Farben, Bindemittel, Lösungsmittel oder sonstige nutzbare
Substanzen geeignet.
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Die
Krakeleebildung kann je nach Wahl der Schichtzusammensetzung in
einer Ausführungsform auch durch eine darüber
oder darunter angeordnete Schicht eingeleitet, gefördert
oder beschleunigt werden.
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Das
Krakelee kann in Abhängigkeit von der Schichtstärke
unterschiedlich intensiv sein. Beispielsweise kann das Krakelee
in solchen Bereichen intensiver ausfallen, in denen die Schicht
dicker ist, und weniger stark in solchen Bereichen, in denen die Schichtstärke
geringer ist. Die Schichtstärke kann somit als gezieltes
Gestaltungsmittel zur Herbeiführung des Krakelees genutzt
werden. Je nach Art des eingesetzten Lösungsmittels kann
diese Schicht entweder schneller oder langsamer trocknen, was wiederum
bedeutet, dass die Geschwindigkeit der Bildung des Krakeleemusters
beeinflusst werden kann. Dies kann man sich zunutze machen, wenn
beispielsweise ein Dokument nur für einen bestimmten Zeitraum
gültig sein soll. Unterscheidet sich das in der Datenbank
vorhandene Krakeleemuster zu sehr von dem zu authentifizierenden
Krakeleemuster, so ist das Dokument entweder abgelaufen, manipuliert oder
gefälscht. Anhand eines Schwellenwertes kann die Muster-Toleranz
festgelegt werden. Je nach Art der verwendeten Schichtzusammensetzung
kann der Krakelee-Effekt stärker oder weniger stark ausfallen
und damit diese Zeitspanne beeinflussen. Abhängig von der
physikalischen oder chemischen Methode kann das Krakelee fixiert
werden oder einen dynamischen Alterungsprozess (Veränderungsprozess oder
Weiterentwicklungsprozess) durchlaufen.
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Zur
Generierung eines künstlichen Krakelees wird in einer bevorzugten
Ausführungsform vorzugsweise Asphalt, Teer oder Bitumen
verwendet.
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Asphalt
bezeichnet hier ein Gemisch aus dem Bindemittel Bitumen und feinen
Mineralstoffen oder Pigmenten. Besonders bevorzugt unter den Asphalten
ist Asphaltit mit seinem sehr hohen Bitumen-Gehalt (bzw. geringen
Mineralstoffgehalt). Bitumen bezeichnet ein natürlich vorkommendes
oder durch Vakuumdestillation aus Erdöl hergestelltes Gemisch,
das aus verschiedenen organischen Substanzen besteht. Teer ist wie
Bitumen ebenfalls ein Bindemittel, hat seinen Ursprung jedoch in
der Steinkohle. Bitumen oder Teer können je nach Zusammensetzung
während oder nach der Aushärtung aufgrund ihrer
Stoffeigenschaften entweder selbst schrumpfen oder ein Krakelee
bilden oder (zum Beispiel im Fall von Asphalt) eine darüber
oder darunter liegende Farbschicht zur Krakeleebildung oder Schrumpfung anregen.
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Grundsätzlich
können jegliche Arten künstlicher oder natürlicher
Asphalte, Teere oder Bitumen eingesetzt werden, um das Spannungs-
und Trocknungsverhalten der einzelnen Ebenen zu beeinflussen. Die
natürlichen und künstlichen Asphalte, Teere oder
Bitumen besitzen eine Reihe von positiven Eigenschaften, welche
durch ihre Aufbereitung bzw. Oxidation oder Destillation beeinflusst
werden können. Für die Krakeleebildung sind bei
Asphalt, Teer oder Bitumen grundsätzlich drei Faktoren
von Bedeutung. Zum einen gibt es materialbedingte, innere Faktoren,
welche auf die chemische Zusammensetzung der Kolloidalstruktur des
Bitumens und den Gehalt an Mineralstoffen in dem jeweiligen Asphalt
zurückzuführen sind. Ferner gibt es äußere
Faktoren, wie beispielsweise der temperaturbedingte Aggregatzustand
von Asphalt, Teer oder Bitumen. Schließlich wirkt sich
auch die Filmdicke des Aufstrichs aus.
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Da
Asphalte, Teere oder Bitumen durch Erwärmung viskos bis
flüssig werden, lässt sich das Material leicht
als Schicht auf ein Substrat auftragen. Nach dem Aushärten
wird das Material je nach Zusammensetzung zu einer flexiblen oder
aber nahezu glasharten Oberfläche. Die Bruchflächen
bei Verwendung von Asphalt sind typischerweise Muschelfarben und
glänzend, können jedoch je nach Mineralstoffgehalt
des Asphalts stumpf sein und glatte Brüche aufweisen.
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Wenn
erwünscht, kann die Schmelztemperatur von Asphalt, Teer
oder Bitumen durch Mischung mit Ölen herabgesenkt werden.
Die Aushärtung von Asphalt ist von unterschiedlichen Faktoren
abhängig. Beispielsweise spielt der Gehalt an Mineralstoffen und
der direkte Kontakt mit Sauerstoff eine Rolle, was den Aushärtungsvorgang
verändern (z. B. beschleunigen) kann. Ähnlich
verhält es sich auch mit Teer und Pech oder anderen artverwandten
Substanzen. Bitumen lässt sich ferner mit Bindemitteln
wie Ölen oder Tempera mischen und als Farbschicht oder
Film auf eine geeignete Unterlage aufbringen.
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Insofern
können die erwähnten Erdölrückstände
mit oder ohne Vermischung mit Stoffen künstlicher oder
natürlicher Herkunft zur Generierung eines Krakelees genutzt
werden.
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Wie
schon erwähnt, können auf die Asphalt-, Teer-
oder Bitumenschicht weitere Farbschichten aufgebracht werden, die
mit der Zeit ausgeprägte, oft strahlenförmige
Frühschwundrisse aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform
wird das Krakeleemuster, beispielsweise das künstliche
Krakelee, die Abplatzung oder die Schrumpfung durch das Auf- oder
Einbringen von Farben, Katalysatoren, Lösungsmitteln oder
Bindemitteln oder Lösungs- und Bindemittel enthaltenden
Substanzen oder Gemischen davon sowie deren anschließender
Evaporation in der Krakeleemuster-bildenden Schicht oder einer darunter
oder darüber liegenden Schicht eingeleitet oder beeinflusst.
Beim Einbringen eines Katalysators kann eine Aktivierung und damit
Krakeleebildung beispielsweise durch Bestrahlung erfolgen. Ein Beispiel
eines photoaktiven Katalysators ist Titanapatit, dessen Aktivierung
durch Bestrahlung oder elektrische Spannung erfolgen kann.
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Die
Krakeleebildung kann neben dem Einsatz von Löse- und/oder
Bindemittel auch durch äußere Einflüsse,
wie Kälte- und Hitzeeinfluss, Trocken- und Feuchtigkeitseinflüsse,
Temperaturwechsel, Licht- oder Sauerstoffbehandlung, Ultraschall,
Induktion oder elektrische Spannung angeregt, eingeleitet, gefördert,
beschleunigt, geändert oder gebremst werden. Dabei können
einzelne Bereiche der Krakeleemuster-bildenden Schicht/en von diesen Einflüssen
isoliert sein, so dass die Veränderung im Krakeleemuster
in diesen Bereichen unterschiedlich stark ausfällt.
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In
einer weiteren Ausführungsform kann auch ein magnetisches
Krakelee vorgesehen sein. Hierbei ist vorzugsweise ein magnetisierendes
Gitter vorgesehen, das zu einer Magnetisierung von Metallpigmenten
oder einer Metallschicht führt. Feine und grobe Metallpartikel
werden von dem magnetisierenden Gitter angezogen und migrieren in
dessen Richtung. Durch die Verwendung von Eisen und Chrom sowie
anderer feiner Metallgranulate können unterschiedliche
Krakelee-Effekte hervorgerufen werden. Durch die Zufälligkeit
des entstehenden Musters ist ein hohes Maß an Sicherheit
gegeben. Andererseits ist es möglich, durch die darunter
liegende magnetisierte Schicht diese Zufälligkeit einzuschränken
bzw. zu steuern und einen relativ gezielten Krakelierungsvorgang
ablaufen zu lassen, welcher im Extremfall sogar eine exakte Altersbestimmung
des Dokuments zulässt.
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In
einer weiteren Ausführungsform kann die Krakeleemuster-bildende
Schicht eine transparente Schicht sein, bei der das Krakeleemuster
für das bloße Auge kaum oder nicht erkennbar ist
und bei der das Krakeleemuster erst unter bestimmten Bedingungen
oder mit speziellen Verfahren sichtbar wird. Beispielsweise kann
das Krakeleemuster erst bei Vorliegen von Verunreinigungen oder
durch Auftrag von Pigmenten (Einfärben) oder Metallpulver
sichtbar werden, das sich in den feinen Rissen und Sprüngen
absetzt. Ein solches Krakelee kann sich visuell nach seiner Verunreinigung
mit einem normalen Krakelee so kombinieren, dass insgesamt ein anderes Krakelee
sichtbar erscheint. Wenn dem Prüfvorgang ein Reinigungsvorgang
mit einem geeigneten, einem nicht eingeweihten Dritten unbekannten
Mittel vorangestellt wird, dann wird die transparente Schicht wieder
unsichtbar, gegebenenfalls ohne dabei durch den Reinigungsvorgang
beschädigt zu werden. Auch kann beim Prüfvorgang
erst bei Wahl eines richtigen Winkels, einer korrekten Lichtquelle
oder durch gezielte Einschränkung auf eine bestimmte Krakeleefarbe
ein solches Muster sichtbar gemacht werden.
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Umgekehrt
kann das unsichtbare Krakelee vor dem Prüfvorgang durch
Anwendung obiger Methoden gezielt sichtbar und nach dem Prüfvorgang wieder
ganz oder teilweise unsichtbar gemacht werden. Wenn unterhalb der
transparenten Krakeleemuster-bildenden Schicht eine weitere Schicht
mit einem Krakeleemuster angeordnet ist, dann wird der Fälscher
nur diese erkennen können und bei einer Nachahmung ein
falsches Resultat erhalten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform kann die Krakeleemusterbildung
oder Krakeleebildung auch reversibel gemacht werden, so dass das
Krakeleemuster sozusagen in den ursprünglichen Zustand zurückgesetzt
wird („Reset”), wodurch der Musterbildungsprozess
erneut beginnen oder eingeleitet werden kann.
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Die
Wiederherstellung des ursprünglichen Zustandes kann durch
die Zusammensetzung der Schicht bewusst vorgesehen oder verhindert
werden. Im Falle der magnetisierenden Schicht erfolgt sie vorzugsweise
mit Hilfe einer Störung oder Polaritätsumpolung
des magnetisierenden Gitters, so dass die Struktur der Metallelemente
verändert, bzw. wieder aufgelöst wird. Vorzugsweise
kann dieser Selbstheilungsprozess verhindert werden, indem die Metallteile
in einer Schicht eingebracht sind, welche mit der Zeit durch einen
Austrocknungsprozess zunehmende Adhäsionskräfte
entwickelt, welche die Metallpartikel an ihrer jeweiligen Stelle
mehr oder weniger stark bindet.
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Die
Wiederherstellung des ursprünglichen Zustandes kann ferner
durch einen Selbstheilungsprozess erfolgen, welcher reversibel ist.
Beispielsweise kann der Krakelee-Effekt durch Wärme oder UV-Licht
wieder teilweise oder ganz aufgehoben werden. Auch das Auf- oder
Einbringen spezieller Lösungsmittel kann den Krakeleemuster-Effekt
teilweise oder ganz aufheben, beispielsweise indem bestehende Schichten
angelöst oder verflüssigt werden, so dass sich
die Oberfläche glättet bzw. sich die Rissstruktur
auflöst. Das Zurücksetzen kann auch durch Umverteilung
von eingebrachten Partikeln erreicht werden, wobei nicht zwingend
dieselbe Verteilung, wie zu Anfang erreicht werden muss, sondern
lediglich eine neue Verteilung, welche mit der vorherigen nicht
mehr übereinstimmt. Anstelle oder zusammen mit einer solchen
Umverteilung können auch weitere Partikel neu mit eingebracht
werden, beispielsweise mit Hilfe des erwähnten Lösungsmittels.
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Ein
Zurücksetzen oder eine Verlängerung eines Sicherheitskennzeichens
ist auch durch das Aufbringen einer neuen Schicht auf bereits bestehende Schichten
möglich. Auf diese Weise kann eine neue Schicht mit neuen
Sicherheitsmerkmalen (z. B. Krakelees, Ausbrüchen, Schrumpfungen)
geschaffen werden.
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Eine
weitere Möglichkeit besteht in der Kontaktierung mit einem
Katalysator oder in der Begasung. Auf diese Weise kann ein temporär
gültiges Dokument mit dem Sicherheitselement hergestellt werden.
Durch die Verwendung verschiedenartig ausgestalteter Schichten,
welche zufällige sowie fixe Bestandteile enthält,
ist ein hoher Grad an Kopiersicherheit gegeben, insbesondere wenn
ein gültiges Krakeleemuster zum jeweiligen Ausgabezeitpunkt
in einer zentralen Datenbank abgespeichert und abrufbar ist.
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Vorzugsweise
ist die Krakeleemuster-bildende Schicht von einer oder mehreren
darunter und/oder darüber liegenden Schicht(en) bedeckt.
Die obere Schicht kann so ausgebildet sein, dass das Krakeleemuster
für das menschliche Auge nicht, oder nur teilweise sichtbar
ist oder es anders erscheint. Bei einer Ausführungsform
kann die Krakeleemuster-bildende Schicht von einem Schutzfilm überzogen
sein, der nur Licht einer bestimmten Wellenlänge durchlässt,
um das Krakeleemuster, die Ausbrüche oder die Schrumpfungen
sichtbar zu machen.
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Vorzugsweise
ist das Sicherheitselement auf einer Oberfläche aufklebbar
oder in ein Material wie einem Textilstück einbringbar.
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Die
untere Schicht kann vorzugsweise eine Leimschicht sein, die es dem
Sicherheitselement ermöglicht, auf einem beliebigen Untergrund
selbstklebend zu haften. Diese Schicht ist vorzugsweise so ausgebildet,
dass das Sicherheitselement sich nicht mehr ablösen lässt.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine
Ablösung nur unter Anwendung eines zuvor festgesetzten
Verfahrens erfolgen kann, beispielsweise nach Erwärmen
auf eine bestimmte Temperatur oder durch Behandlung mit einem bestimmten
Lösungsmittel.
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Durch
den gezielten Aufbau verschiedener Schichten und deren Modifikation
kann gezielt ein künstliches Krakelee erzeugt werden. Je
nach Schichtaufbau kann ein typisches Krakeleemuster erzeugt werden,
beispielsweise ein zackiges, unregelmäßiges oder
spinnennetzartiges Krakelee. Künstlich gebrochene Krakelees
weisen oftmals eine rechteckige Struktur auf, weil sie häufig
in zwei Richtungen gebrochen sind. Auch die mechanische Prägung
einer Schicht ist möglich, um ein künstliches Krakelee
zu erzeugen. Als Werkzeug kann ein Prägestempel oder Laser
dienen. Je nach Material ist auch der Einsatz von Dampf, Hitze und
Wasserstrahltechnik denkbar.
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Die
Krakeleebildung kann durch den Einsatz von Ultraschall beschleunigt
werden. Eine Behandlung kann beispielsweise nach einem Auslesevorgang
erfolgen, um zu verhindern, dass eventuell existierende Kopien bei
einer nachfolgenden Prüfung unerkannt bleiben. Bevorzugt
ist der Einsatz einer punktuellen Ultraschallquelle, so dass nur
vorab definierte oder zufällig ausgewählte Bereiche
behandelt werden. Werden diese Bereiche in eine nachfolgende Durchmusterung
aufgenommen und die Datenbank aktualisiert, dann ist es nicht möglich,
dieses Merkmal dauerhaft zu fälschen. Zusätzliche
Sicherheit entsteht durch eine definierte Auswahl der zu durchmusternden
Bereiche oder durch eine Auswahl mit Hilfe eines Algorithmus. In
einer Variante kann eine der Schichten so ausgebildet sein, dass
sie keiner Krakeleemuster-Bildung unterliegt. Eine weitere Variante
kann aus einem Material bestehen, welches nur einzelne Veränderungen
zulässt, also beispielsweise Krakelee bildet, aber keine
Schrumpfungen oder Ausbrüche.
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In
einer weiteren Variante kann eine abschließende Schicht
vorgesehen sein, die sich über die oberste Schicht legt
und die selbst nicht Krakelee-bildend ist. Diese besteht vorzugsweise
aus einem flüssigen oder gelartigen Material. Dieses Material
kann dauerhaft oder zeitlich begrenzt durch einen Schutzfilm vor
dem Austrocknen geschützt sein, wobei in einer bevorzugten
Ausführungsform der Schutzfilm zur Aktivierung des Sicherheitsmerkmales entfernt
wird. In einer weiteren Ausführungsform ist eine solche
Schicht über der Krakeleemuster-bildenden Schicht so ausgebildet,
dass das Krakelee selbst nicht mehr für das menschliche
Auge sichtbar ist. Eine Sichtbarmachung kann beispielsweise durch Prüfung
mit infrarotem Licht erfolgen, was eine Fälschung weiter
erheblich erschwert. Diese Schicht kann zusätzlich bei
einer gewissen Erwärmung ein eigenes Krakeleemuster bilden
oder ihre Zusammensetzung und damit ihr Aussehen verändern.
Das Material ist vorzugsweise so zusammengesetzt, dass bei einem
Versuch, das Sicherheitselement abzulösen oder die Schichten
zu trennen, ein Bestandteil der Flüssigkeit oder des Gels
andere Schichten zerstört, wodurch eine nochmals verbesserte
Fälschungssicherheit gegeben ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform werden einzelne oder
sämtliche Risse der obersten Krakeleeschicht von einer
zusätzlich anliegenden Schutzschicht überzogen.
Dadurch werden die mit dieser Schutzschicht überzogenen
Risse konserviert. Dabei können einzelne Risse ausgelassen
werden, so dass diese sich gegebenenfalls anders als die geschützten
Bereiche weiterentwickeln. Auf diese Weise hat man sowohl fixierte
als auch dynamische Risse. Der Fälscher weiß nicht,
welche Bereiche nun zufällig oder bewusst geschützt
sind. Auch weiß der Fälscher nicht, welche Bereiche
des Sicherheitselementes, d. h. welche Krakeleestrukturen letztendlich Bestandteil
der später durchgeführten Durchmusterung (Scan)
sind. Es ist daher unmöglich, dieses Sicherheitselement
nachzuahmen, insbesondere wenn der Scan-Bereich bei jedem Auslesevorgang
leicht verschoben wird.
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Grundsätzlich
erfolgt die Sicherheitsprüfung des mit dem erfindungsgemäßen
Sicherheitselement gekennzeichneten Gegenstandes oder Lebewesens anhand
von Strukturdaten, die das Krakeleemuster oder Teile davon zu einem
fixen Zeitpunkt wiedergeben. Diese Strukturdaten werden in einen
Datensatz oder mehrere Datensätze umgewandelt, der/die
einer oder mehreren Datenbanken über einen oder mehrere
getrennte Verbindungswege zur Verfügung gestellt wird/werden.
Die neu hinzugekommenen Datensätze werden gegebenenfalls
bei jeder Prüfung neu aktualisiert. Bei einer erneuten
Prüfung wird sich zumindest ein Teil des Krakeleemusters
seit diesem Zeitpunkt weiterentwickelt haben, während ein
anderer Teil die noch charakteristischen Strukturen aufweist. Anhand
von mehreren Scans kann festgestellt werden, ob es sich um ein Original
oder eine Fälschung handelt. Dabei können sich
die durchmusterten Bereiche nicht, einfach oder mehrfach überlappen.
Ferner ist es möglich, dass neben den überlappenden
Bereichen zusätzlich ein unabhängiger oder mehrere
unabhängige Prüfbereiche außerhalb der Überlappung
abgetastet und erfasst wird/werden. Dabei werden die von dem Prüfvorgang
oder den Prüfvorgängen erfassten Sicherheitsmerkmale
mit den in einer oder mehreren Datenbanken hinterlegten Merkmalen
abgeglichen und veränderte oder neue Merkmale werden gespeichert.
Anhand solcher Scans ist es nahezu unmöglich, ein Krakeleemuster erfolgreich
nachzuahmen und insbesondere nicht über einen längeren
Zeitraum unerkannt zu bleiben.
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Das
erfindungsgemäße Sicherheitselement ist vorzugsweise
mehrschichtig aufgebaut. Neben der Krakeleemusterschicht können
noch weitere sicherheitsrelevante Schichten über, unter
und/oder innerhalb der Krakeleemusterschicht angeordnet sein. Eine
der untersten Schichten kann auch eine stabile Trägerschicht
sein. Durch die Kombination einer Krakeleemusterschicht mit weiteren
Sicherheitsmerkmalen wird die Fehlerquote noch weiter herabgesenkt,
z. B. können sogenannte Falsch-Negativ-Fehler vermieden
werden. Auch wird eine situationsbedingt flexible Identifikation
einer Person im Rahmen einer Authentifikation möglich.
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Das
Auslesen der Krakeleemuster-bildenden Schicht kann teilweise oder
vollständig durch die Eigenschaften einer darüber
oder darunter angeordneten Schicht beeinflusst oder gar erst ermöglicht
werden.
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Bestimmte
Bereiche einer oder mehrerer Schichten des Sicherheitselementes
können zumindest bereichsweise abgedeckt sein. Beispielsweise kann
eine transluzide oder deckende Schutzschicht oder Firnissschicht
auf die Krakeleeschicht aufgetragen sein, so dass das Krakelee beispielsweise
unter UV-, IR-, oder Normallicht nicht oder nur teilweise sichtbar
ist oder eben gerade erst dann sichtbar wird.
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Bei
der durchgeführten Durchmusterung kann ein weiterer Sicherheitsfaktor
mit einbezogen werden, indem unterschiedliche, übereinander
angeordnete Schichten mit unterschiedlichen Licht-Wellenlängen
durchmustert werden. Je nach Auslesevorgang können Krakeleemuster
mit Normallicht (380 bis 780 nm), UV-Licht (1 bis 380 nm) oder IR-A1 (780
bis 1100 nm) oder IR-A2-Licht (1100 bis 1400 nm) sichtbar gemacht
werden. Beispielsweise kann die oberste Ebene mit einer IR1-Lichtquelle
mit einer Wellenlänge von 900 nm durchmustert werden, so dass
lediglich das Krakeleemuster dieser Schicht sichtbar gemacht wird.
Die darunter liegende Schicht und deren Krakeleemuster können
dann mit einer anderen Wellenlänge von beispielsweise 1200
nm sichtbar gemacht werden. Bevorzugte IR-Bereiche, mit denen verschiedene
Scans gemacht werden und die trotzdem ausreichend beabstandet sind,
liegen bei etwa 780 nm bis etwa 1100 nm (IR-A1) und etwa 1100 nm
bis 1400 nm (IR-A2). Durch die Kombination verschiedener Wellenlängen
und/oder Messmethoden wird ein weiterer Sicherheitsfaktor mit einbezogen,
der sich für das erfindungsgemäße Sicherheitselement
nutzen lässt. Der Fälscher weiß nicht,
welcher Bereich wann mit welcher Wellenlänge durchmusterst
wird und welches Krakeleemuster (oder sonstiges Sicherheitsmerkmal
oder Kombination von Sicherheitsmerkmalen) er zu erwarten bzw. auszuwerten
hat.
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Vorzugsweise
wird das Krakeleemuster mit seinen Rissen, Ausbrüchen,
Schrumpfungen, Abnutzungen und/oder Verschmutzungen sowie gegebenenfalls
weiteren Sicherheitsmerkmalen in gleichen oder aber unterschiedlichen
Bereichen einer Schicht mit unterschiedlichen Messmethoden oder
Parametern abgetastet und erfasst, wobei jede Messmethode oder jeder
Parameter einen eigenen Datensatz liefern kann, der zusammen oder
getrennt in einer oder mehreren bestehenden Datenbanken erfasst und
gegebenenfalls aktualisiert wird. Ein getrenntes Übermitteln
und/oder Abspeichern der Daten erhöht hierbei den Schutz
vor Datenzugriff durch unbefugte Dritte ganz erheblich. Das Festlegen
dieser Parameter und die Auswahl der Messmethoden kann flexibel sein.
Es kann zufällig erfolgen oder gemäss einer vordefinierten
Logik oder Algorithmus.
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In
einer Ausführungsform wird das Krakeleemuster, insbesondere
Risse, Ausbrüche, Abnutzungen, Schrumpfungen oder Verunreinigungen
in unterschiedlichen Bereichen einer Schicht mit unterschiedlichen
Messmethoden oder Parametern abgetastet und erfasst, wobei jede
Messmethode oder jeder Parameter einen eigenen Datensatz liefern
kann, der in einer oder mehreren gegebenenfalls unabhängigen
Datenbanken auf einem oder mehreren gegebenenfalls unabhängigen Übertragungswegen
erfasst, gespeichert sowie bei Bedarf ausgelesen oder aktualisiert
wird, wobei frühere Datensätze gegebenenfalls
nicht überschrieben, sondern durch die neuen Daten und
eine neue Versionsnummer mit Zeitstempel ergänzt werden.
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Auch
durch die Wahl eines bestimmten Abtastwinkels für die Scanvorrichtung
und/oder die Art und den Einstrahlwinkel für das zur Abtastung
verwendete Licht (z. B. polarisiertes Licht, Streif- oder Schräglicht
oder Kombinationen davon) lässt sich ein weiteres Sicherheitsmerkmal
schaffen. Je nach Wahl des Lichtes oder des Winkels wird das erhaltene
Bild des Krakeleemusters anders ausfallen. Dasselbe gilt für
den Einsatz von fluoreszierendem Licht und anderen Lichtarten.
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Vorzugsweise
kann daher das Krakeleemuster in einem variablen Abtast- und/oder
Einstrahlwinkel abgetastet und erfasst werden, wobei der Abtastwinkel/Einstrahlwinkel
und/oder die Abtastwellenlänge gegebenenfalls als zusätzliche
Sicherheitsmerkmale in die Datenbank/en aufgenommen werden können.
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Die
vorliegende Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen näher
erläutert.
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1 zeigt
den grundsätzlichen Aufbau eines Sicherheitselementes mit
Krakeleeschichten und deren Analyse/Prüfung/Abtastung (Scan),
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2 zeigt
einen weiteren Aufbau sowie Methoden zur Prüfung eines
Sicherheitselementes,
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3 zeigt
die Anordnung einer Krakeleeschicht mit darüber liegender
Schutzschicht.
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In 1 sind
zwei Krakeleeschichten 10, 12 übereinander
angeordnet. Die einzelnen Krakeleeschichten 10, 12 bilden
unterschiedlich stark ausgebildete Risse oder Sprünge 14, 16, 18.
Je nach Ausprägung können die Risse der obersten
Schicht 12 bis in die darunter liegende Schicht 10 als
einzelner Riss durchgehen (vgl. Riss 18). Durch den Austrocknungsprozess
können in der obersten Schicht 12 Risse 16 entstehen.
Solche Risse können beispielsweise auch durch Trocknung
oder Schrumpfung 11 der darunter liegenden Schicht 10 entstehen.
Natürlich kann auch eine darüber liegende Schicht
eine darunter liegende Schicht beeinflussen und Spannungsrisse erzeugen.
Je nach verwendeter Methode können auf diese Weise gezielt
Risse zur Herbeiführung eines Krakelees eingeführt
werden. Wenn eine Schicht schrumpft, kann sie auch Runzeln bilden,
welche ähnlich charakteristisch sind wie Krakeleestrukturen. Dadurch
können auch Schrumpfungen neben oder zusätzlich
zu den Krakeleestrukturen als Sicherheitsmerkmal herangezogen werden.
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Die
einzelnen Schichten 10, 12 können zur Datenerfassung
oder Identifikation mit verschiedenen Messmethoden durchmustert
werden. Dabei können die einzelnen Risse 14, 16, 18 mit
Licht unterschiedlicher Beschaffenheit und Wellenlänge
oder unter unterschiedlichen Einstrahl-/Abtastwinkeln durchmustert
werden, wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt.
Je nach Wellenlänge werden auf diese Weise unterschiedliche
Rissfraktionen in den einzelnen Schichten 10, 12 erkennbar.
In der gezeigten Ausführungsform wird die oberste Schicht 12 mit
einer ersten Wellenlänge 22 (Normallicht) durchmustert,
wodurch die Krakeleerisse 16, 18 dieser Schicht 12 sichtbar
gemacht werden. Die oberste Schicht 12 ist dabei so ausgelegt,
dass jeweils nur Infrarotstrahlen einer Wellenlängen 20 hindurchgehen. Mit
dieser zweiten Wellenlänge 20 (z. B. IR-Licht
bei 900 nm oder 1200 nm) können die Krakeleerisse 14 der
darunter liegenden Schicht 10 sichtbar gemacht werden.
Mit den so erhaltenen Strukturdaten hat man ein fälschungssicheres
Sicherheitsmerkmal in der Hand, das sich nicht nachahmen lässt.
Der Fälscher weiß nicht, bei welcher Wellenlänge
eine Abtastung zu erfolgen hat, um ein bestimmtes Bild des Krakeleemusters
zu generieren. Als weiteres Sicherheitsmerkmal kann der Abtastwinkel
oder Einstrahlwinkel für das Licht herangezogen werden.
Je nach Winkel erhält man ein unterschiedliches Bild von
dem Krakeleemuster. Die Angabe des Winkels stellt ein weiteres Sicherheitsmerkmal
dar. Es kann zudem über einen Algorithmus individuell bei
jeder Prüfung der Winkel für die nächste
Prüfung neu berechnet werden und weitere Scans zur Datenerfassung
für eine nachfolgende Prüfung erfolgen. Der Winkel
kann auch manuell festgelegt werden. Des Weiteren kann das Prüfergebnis
auch mit einem vorhandenen 3D-Bild des Krakeleemusters verglichen
werden. Durch einfache mechanische Behandlung oder die Behandlung
mit Ultraschall kann die Krakeleebildung in bestimmten Bereichen
eingeleitet, beschleunigt oder verändert werden.
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In 2 erkennt
man ein mehrschichtiges Sicherheitselement. In den einzelnen Schichten
sind einzelne Risse und Sprünge als Krakelee sichtbar.
In der obersten Schicht 4 erkennt man zudem Stellen, an denen Gebrauchsspuren
bestehen, Ausbrüche stattgefunden haben oder welche unbedeckt
blieben. Durch die Trocknungs-, Alterungs- oder Abnutzungsprozesse
erkennt man in der darunter liegenden Schicht 3 Krakeleerisse und
Wölbungen. Zur Prüfung wird zunächst
ein übereinstimmendes Merkmal aus der Datenbank für
den ersten Prüfungsvorgang durchmustert (Prüfung
1). Bei der zweiten Prüfung wird der zu prüfende
Bereich ausgedehnt und weitere Krakelüre erfasst (Prüfung
2). Bei der dritten Prüfung wird der Ist-Zustand der Oberfläche
erfasst und weitere Merkmale mit aufgenommen, zum Beispiel weitere
Karkeleestrukturen, Schrumpfungen oder Oberflächenmuster.
Durch diese ständige Aktualisierung einer bereits bestehenden
Datenbank und den Vergleich der Prüfergebnisse von einer
nachfolgenden Prüfung mit denen einer zuvor durchgeführten
Prüfung wird ein hoher Sicherheitsstandard erreicht. Die Prüfschritte
1–3 können auch einzeln oder in anderer Reihenfolge
oder Kombination mit anderen Prüfschritten durchgeführt
werden.
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Eine
Methode zur Erhöhung der Sicherheit und Schaffung weiterer
Sicherheitsmerkmale besteht in dem Einsatz von Prüfgeräten
mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen während
eines der Prüfschritte 1–3 oder durch Ergänzung
mit weiteren Prüfschritten (Vorgängen). Die einzelnen
Prüfvorgänge bei den hier gezeigten Wellenlängen
W1 (1 bis 380 nm; UV-A bis UV-C), W2 (380 bis 780 nm; Normallicht),
W3 (780 bis 1100 nm; IR-A1) und W4 (1100 bis 1400 nm; IR-A2) sind
dargestellt. IR-A3 deckt den Bereich 1400 nm–1700 nm ab
und wurde hier nicht abgebildet. Schutzfilme wie Schutzlacke können
beispielsweise mit einer ersten Wellenlänge W1, also mit
UV-Licht sichtbar abgetastet werden und für das Auge sonst
unsichtbare Veränderungen oder Muster zeigen. Schrumpfungen
können mit Normallicht sichtbar abgetastet werden (W2).
Diese zeichnen sich durch Runzelungen aus, welche beispielsweise auf
hohe Bindemittelanteile zurückzuführen sind. Mit der
Wellenlänge W1 oder W3 kann je nach Beschaffenheit des
Schutzlackes die Krakelüre der darunter liegenden Schicht
sichtbar gemacht und analysiert werden, falls diese beispielsweise
vom Schutzlack überdeckt oder ausgefüllt wurde
und für W2 unsichtbar war. Der gezeigte Krakeleeriss greift
bis zur untersten Schicht 1 durch. Um Krakeleemuster der Zwischenschichten
sichtbar zu machen, welche von darüber oder darunter liegenden
verdeckt sind, werden bevorzugt Scan-Methoden im Infrarotbereich
(IR) verwendet. Bei einer Durchmusterung mit der Wellenlänge
W3 können beispielsweise speziell die Krakeleemuster der
obersten Schichten 2 und 3 sichtbar gemacht werden. Das Krakelee
der darunter liegenden Schicht 1 bleibt verborgen. Eine nachfolgende Durchmusterung
bei einer Wellelänge W4 bringt dann auch Krakeleemuster
hervor, welche in der untersten Schicht 1 ausgebildet sind. Die
einzelnen Daten gelangen in Datenbanken und werden bevorzugt bei
jedem Scan-Vorgang neu aktualisiert.
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Die
Sicherheit kann noch weiter erhöht werden, indem nicht
nur die Wellenlänge des Abtastlichtes variiert wird, sondern
auch der Abtastwinkel. Je nach Winkelgrad können unterschiedliche
Krakeleemuster oder Schrumpfungsmuster entstehen. Winkelgrade, Abtast-
und Einstrahlbereiche oder Wellenlänge sind dem Fälscher
völlig unbekannt, so dass es nahezu unmöglich
ist, dass er eine Sicherheitsprüfung übersteht.
Die Krakeleebildung kann darüber hinaus beispielsweise
mit Ultraschall beeinflusst werden, so dass zeitlich eng beabstandete
Abfragezeitpunkte unterschiedliche Muster ermöglichen.
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Das
gezeigte mehrschichtige Sicherheitselement kann auf beliebigen Oberflächen
angebracht werden. Vorzugsweise wird hierfür eine Klebfläche auf
der Vorder- oder Rückseite verwendet.
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In 3A ist die Krakeleeschicht 12 von
einer weiteren Schutzschicht 13 bedeckt. Auf diese Weise
werden die einzelnen Risse 16 der Krakeleeschicht 12 geschützt.
Die Schutzschicht 13 kann jedoch auch benutzt werden, um
bewusst einzelne Risse vollständig auszufüllen
oder zu überdecken (siehe 3B),
wodurch ein weiteres Sicherheitsmerkmal geschaffen wird. Der Fälscher
weiß nicht, welche Risse zufällig und welche bewusst
von der Schutzschicht 13 überzogen sind. Bedeckte
Bereiche können erst mit der spezifischen Methode sichtbar
gemacht werden.
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Beispielsweise
kann die Prüfung und Auswahl der Wellenlänge so
erfolgen, dass das unter der Schutzschicht 13 angeordnete
Krakelee (oder Schrumpfung) für Normallicht nicht sichtbar
ist. Die Schutzschicht 13 schirmt das Krakelee wirksam
ab. Erst unter Zuhilfenahme anderer Analysemethoden (z. B. IR-Licht
bei einer bestimmten Wellenlänge; IR-A1 oder IR-A2) wird
das Krakeleemuster sichtbar. Denkbar ist auch der Einsatz von UV-Strahlung,
polarisiertem Licht, Fluoreszenz, Lumineszenz und Röntgenstrahlung
zur Sichtbarmachung eines Krakeleemusters, wobei die Abtast- und
Einstrahlwinkel variieren können.
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In 3C sind verschiedene Prüfmethoden gezeigt.
Bei jedem Prüfvorgang kommt es zu Überlappungen
mit bereits geprüften Bereichen, aber auch zur Durchmusterung
von neuen, noch nicht in der Datenbank enthaltenen Prüfbereichen.
Auf diese Weise und durch die laufende periodische Aktualisierung
wird ein fälschungssicheres Sicherheitsmedium geschaffen.
In einer weiteren Ausführungsvariante können auch
unabhängige Hilfsbereiche einbezogen werden oder auf eine Überlappung
verzichtet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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