DE102023101913A1

DE102023101913A1 - Datenträger mit maschinenlesbarem Sicherheitsmerkmal, Herstellungsverfahren und Echtheitsüberprüfungsverfahren

Info

Publication number: DE102023101913A1
Application number: DE102023101913.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Giering; Johann Kecht; Stephan Steinlein; Thomas Happ
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2023-01-26
Filing date: 2023-01-26
Publication date: 2024-08-01
Also published as: WO2024156314A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Datenträger (10), insbesondere ein Wert- oder Sicherheitsdokument, mit einem Substrat (20), das zumindest eine transparente Kunststofflage umfasst und zwei gegenüberliegende Hauptflächen aufweist. Der Datenträger enthält zudem zwei Deckweißschichten (22, 32) mit einem weißen, opaken Erscheinungsbild, die auf die gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats (20) aufgebracht sind. Jede der Deckweißschichten (22, 32) besteht aus einer Schichtfolge aus zwei oder mehr Teilschichten (24a-c, 34a-c), die von einer untersten weißen Schicht (24a, 34a) bis zu einer obersten weißen Schicht (24c, 34c) reicht. Das Datenträger enthält auch ein maschinenlesbares Sicherheitsmerkmal, das einen maschinenlesbaren Merkmalsstoff (38) umfasst, der in zumindest einer der Teilschichten (24c) zumindest einer der Deckweißschichten (22, 32) vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Datenträger, insbesondere ein Wert- oder Sicherheitsdokument, der ein Substrat enthält, das zumindest eine transparente Kunststofflage umfasst, und der mit einem maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmal abgesichert ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Datenträgers. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Überprüfen der Echtheit des Datenträgers.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.
Seit einiger Zeit werden bei Banknoten neben Papiersubstraten auch Polymermaterialien als Substratmaterialien eingesetzt. Polymerbanknoten besitzen gegenüber Papierbanknoten einige Vorteile, wie etwa eine höhere Einreißfestigkeit. Eine Absicherung von Polymerbanknoten gelingt allerdings bislang nicht im gleichen Maß wie bei Banknoten mit Papiersubstrat. Bekannt ist die Absicherung von Polymerbanknoten durch eine Beimischung maschinenlesbarer Merkmalsstoffe in einen sichtbaren Aufdruck. In einen solchen Aufdruck lassen sich allerdings nur geringe Merkmalsmengen einbringen, auch ist mit den in der Regel nur bereichsweise vorliegenden, merkmalsbeladenen Aufdrucken eine Vollständigkeitsprüfung meist nicht möglich. Werden maschinenlesbare Merkmalsstoffe andererseits in das Volumen des Polymersubstrats eingebracht, um auch eine Vollständigkeitsprüfung zu erlauben, so besteht die Gefahr, dass die Merkmalsstoffe in transparenten Fensterbereichen visuell sichtbar sind und das Erscheinungsbild stören.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Echtheitsabsicherung von Polymer- oder Verbundbanknoten zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung stellt einen Datenträger mit einem Substrat bereit, das zumindest eine transparente Kunststofflage umfasst und zwei gegenüberliegende Hauptflächen aufweist. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wert- oder Sicherheitsdokument handeln.
Der Datenträger enthält weiter zwei Deckweißschichten mit einem weißen, opaken Erscheinungsbild, die auf die gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats aufgebracht sind. Jede der Deckweißschichten besteht aus einer Schichtfolge aus zwei oder mehr Teilschichten, die von einer untersten wei-ßen Schicht bis zu einer obersten weißen Schicht reicht.
Der Datenträger enthält darüber hinaus ein maschinenlesbares Sicherheitsmerkmal, das einen maschinenlesbaren Merkmalsstoff umfasst, der in zumindest einer der Teilschichten zumindest einer der Deckweißschichten vorliegt.
Als Deckweißschicht wird im Rahmen dieser Beschreibung die Schichtfolge bezeichnet, die sich von einer untersten weißen Schicht bis zu einer obersten weißen Schicht erstreckt. Die unterste und oberste weiße Schicht sind dabei jeweils eingeschlossen, sind also Teil der Schichtfolge der Deckweißschicht. Zwischen der untersten und obersten weißen Schicht können weitere weiße Schichten, aber auch transparente Schichten liegen. Die zwischenliegenden Schichten sind ebenfalls Teil der Deckweißschicht. Als unterste Schicht wird dabei die substratnächste Schicht, als oberste Schicht die substratfernste Schicht des Schichtstapels der Deckweißschicht bezeichnet.
Die Teilschichten einer Deckweißschicht weisen typischerweise eine Dicke zwischen 1 µm und 10 µm, vorzugsweise zwischen 3 µm und 10 µm auf. Die Teilschichten können aus gleichen oder verschiedenen Lacken bestehen und jeweils transparent oder weiß bzw. trüb sein. Die Teilschichten können verschiedene Beladungen enthalten, insbesondere organische oder anorganische Weißpigmente bzw. Streuer für einen weißen Farbeindruck. Vorteilhafte Weißpigmente sind beispielsweise TiO₂ oder SiO₂, aber auch organische Streuer kommen in Betracht. Die Streuteilchen können eine runde, scharfkantige oder faserartige Morphologie haben.
Des Weiteren hat die Deckweißschicht eine raue Oberfläche für eine gute Farbannahme. Diese kann insbesondere durch die Beimengung von relativ großen, (typischerweise > 10 µm) im Lack dispergierten Teilchen geschehen. Diese Teilchen können mit den Weißpigmenten identisch oder von diesen verschieden sein.
Die Abfolge der Lacke der Teilschichten ist vorteilhaft so gewählt, dass eine dauerhaft gute Haftung zwischen aufeinanderfolgenden Schichten besteht und dass dünne, gleichmäßige Schichten gedruckt werden können. Die Deckweißschicht wird bevorzugt im Tiefdruck auf das Substrat gedruckt.
Zur Erzeugung von Fenstern können Aussparungen in einer der beiden Deckweißschichten (einseitige Fenster) und/oder deckungsgleiche Aussparungen in den gegenüberliegenden Deckweißschichten beider Seiten (beidseitige Fenster) vorgesehen sein.
Mit ihren beschriebenen Eigenschaften stellen die Deckweißschichten einen weißen, opaken Eindruck und eine raue Oberfläche für gute Farbannahme bereit, so dass sich das Substrat mit den beiden aufgebrachten Deckweißschichten trotz der vorhandenen Kunststofflage beim Bedrucken ähnlich wie Papier verhält.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird eine Teilschicht einer Deckweißschicht, die einen maschinenlesbaren Merkmalsstoff enthält, auch als Einbettungsschicht bezeichnet. Nach der Erfindung enthält daher zumindest eine der beiden Deckweißschichten eine solche Einbettungsschicht. Jede Deckweißschicht kann dabei genau eine Einbettungsschicht oder auch mehrere Einbettungsschichten enthalten. Auch können alle Teilschichten einer Deckweißschicht oder zumindest alle weißen Teilschichten Einbettungsschichten darstellen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der maschinenlesbare Merkmalsstoff ein optisch auslesbarer Merkmalsstoff, also ein Merkmalsstoff, der durch Beleuchtung mit Licht (Beleuchtungslicht) zu einer Lichtemission (Signallicht) anregbar ist, beispielsweise durch Lumineszenz, durch Streuung mit Spektrenänderung durch eine schmalbandige Absorption oder durch Raman-Streuung. Bevorzugt ist der maschinenlesbare Merkmalsstoff ein Lumineszenzstoff, besonders bevorzugt ein IR-IR-Lumineszenzstoff, also ein Infrarot-anregbarer Lumineszenzstoff, der im Infraroten luminesziert. Auch ein IR-Absorber oder Raman-Streuer kann als maschinenlesbarer Merkmalsstoff eingesetzt werden.
Beim Einsatz eines optisch auslesbaren Merkmalsstoffs führt die Streuung von Beleuchtungslicht und Signallicht in der Deckweißschicht, und zwar sowohl in den merkmalshaltigen als auch den nicht merkmalshaltigen Schichten, zu einer höheren Merkmalsintensität gegenüber Einbringungsvarianten, in denen weniger Streuung vorliegt, beispielsweise einer Einbringung in einem Fenster, oder bei eine Einbringung, bei der die Streuer weiter von den Merkmalsstoff-Partikel entfernt sind, wie etwa bei der Einbringung in das Volumen eines Polymersubstrats.
Ohne an eine bestimmte Erklärung gebunden sein zu wollen, tragen zu der höheren Merkmalsintensität nach gegenwärtigem Verständnis insbesondere die folgenden Mechanismen bei: Einerseits führt die Streuung des Beleuchtungslichts zu einer längeren Weglänge des Beleuchtungslichts in den merkmalstragenden Schichten, so dass es mit höherer Effizienz von einem Merkmalspartikel absorbiert wird. Dies wirkt sich bei geringer Merkmalsstoffkonzentration, also weit auseinander liegenden Merkmalspartikeln, und kleinem Beleuchtungsspot besonders stark aus. Andererseits führt die Streuung des Signallichts dazu, dass ein Teil des Signallichts, das nicht in Richtung des Detektors emittiert wird, von einem Streuer zu dem Detektor gelenkt wird und zur Messung beitragen kann. Im Fall, dass der Merkmalsstoff ein Lumineszenzstoff ist, wird das Beleuchtungslicht meist als Anregungslicht und das Signallicht als Lumineszenzlicht bezeichnet.
Enthält ein Datenträger mehrere verschiedene maschinenlesbare Merkmalsstoffe, so gelten die vorgenannten und auch die nachfolgenden Anforderungen vorteilhaft für mehrere, insbesondere für alle maschinenlesbaren Merkmalsstoffe, auch wenn bei der Schilderung der Anforderung nur von einem Merkmalsstoff im Singular gesprochen wird.
Mit Vorteil liegt der maschinenlesbare Merkmalsstoff über die gesamte Fläche der Einbettungsschicht verteilt vor. Insbesondere ist der maschinenlesbare Merkmalsstoff gleichförmig, also mit im Wesentlichen konstanter Flächendichte, in der jeweiligen Einbettungsschicht verteilt. Dies vereinfacht eine Vollständigkeitsprüfung des Datenträgers.
Mit Vorteil besteht der maschinenlesbare Merkmalsstoff aus Partikeln, die eine Korngröße D50 von weniger als 3 µm aufweisen, besonders bevorzugt liegt die Korngröße D50 der Partikel dabei zwischen 0,5 µm und 2 µm. Auf diese Weise sind die Partikel ausreichend klein, um den Druck der Einbettungsschicht nicht zu stören.
Der maschinenlesbare Merkmalsstoff besteht zweckmäßig aus im Wesentlichen runden Partikeln mit einem Aspektverhältnis von weniger als 1:2. Dies unterstützt eine gleichmäßige Verteilung des Merkmalsstoffs in der Einbettungsschicht ohne Ausbildung einer Vorzugsrichtung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält eine Einbettungsschicht des maschinenlesbaren Merkmalsstoffs Füllstoffteilchen, beispielsweise Weißpigmente, und der maschinenlesbare Merkmalsstoff besteht aus Partikeln, die nicht größer als die größten Füllstoffteilchen der Einbettungsschicht sind, beispielsweise gemessen anhand des D50-Durchmessers. Die Füllstoffteilchen können so als Streuer für das Beleuchtungs- und/oder Signallicht dienen, und eine Entmischung von Füllstoffteilchen und Merkmalsstoff-Teilchen wird vermieden.
Zumindest eine mit maschinenlesbarem Merkmalsstoff versehene Teilschicht einer Deckweißschicht nimmt vorteilhaft im Wesentlichen die gesamte Fläche des Datenträgers ein, so dass eine Vollständigkeitsprüfung des Datenträgers möglich ist. Davon unbenommen sind eventuelle Fensterbereiche in einer oder beiden Deckweißschichten.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante liegt nur in einer der beiden Deckweißschichten ein maschinenlesbarer Merkmalsstoff vor. Wie weiter unten genauer erläutert, kann dadurch insbesondere die Orientierung des Datenträgers bei der Prüfung einfach erfasst werden.
In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante liegt in beiden Deckweißschichten jeweils ein maschinenlesbarer Merkmalsstoff vor. Wie weiter unten genauer erläutert, kann dadurch beispielsweise die gewünschte Gesamtmenge an Merkmalsstoff auf die doppelte Anzahl an Einbettungsschichten verteilt werden, oder die Gesamtmenge an Merkmalsstoff kann bei gleicher Merkmalsbeladung pro Schicht erhöht werden. Die gegenüberliegenden Deckweißschichten können dabei mit demselben oder mit unterschiedlichen Merkmalsstoffen versehen werden. Letzteres erlaubt auch eine einfache Erfassung der Orientierung des Datenträgers bei der Prüfung.
In einer bevorzugten Gestaltung liegt der maschinenlesbare Merkmalsstoff jeweils in genau einer der Teilschichten der beiden Deckweißschichten vor.
Gemäß einer vorteilhaften Erfindungsvariante liegt der maschinenlesbare Merkmalsstoff nur in der obersten Teilschicht einer oder beider Deckweißschichten vor. Der maschinenlesbare Merkmalsstoff besteht dabei vorzugsweise aus Partikeln mit einer Abmessung, die im Wesentlichen der Schichtdicke der Einbettungsschicht entspricht oder kleiner die Schichtdicke der Einbettungsschicht ist.
Gemäß einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante liegt der maschinenlesbare Merkmalsstoff nur in einer tieferliegenden Teilschicht, vorzugsweise nur in der zweitobersten Teilschicht einer oder beider Deckweißschichten vor. Der maschinenlesbare Merkmalsstoff besteht dabei vorzugsweise aus Partikel mit einer Abmessung, die kleiner die Schichtdicke der Einbettungsschicht ist. Die mit diesen beiden Erfindungsvarianten jeweils verbundenen Vorteile sind weiter unten genauer erläutert.
Gemäß einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante liegt in mehreren Teilschichten einer oder beider Deckweißschichten ein maschinenlesbarer Merkmalsstoff vor.
In einer zweckmäßigen Gestaltung liegt dabei in unterschiedlichen Teilschichten derselbe Merkmalsstoff vor. Die Einbringung in mehrere Teilschichten erlaubt dabei, eine besonders hohe Gesamtmenge an Merkmalsstoff in der Deckweißschicht unterzubringen.
Alternativ können mit Vorteil in unterschiedlichen Teilschichten unterschiedliche Merkmalsstoffe vorgesehen sein. Beispielsweise können in unterschiedlichen Teilschichten unterschiedliche, aber miteinander wechselwirkende Merkmalsstoffe vorliegen. Dies erhöht die Fälschungssicherheit, da das Merkmalssignal nicht durch einen einzelnen Merkmalsstoff nachgestellt werden kann. Weiter können in unterschiedlichen Teilschichten auch maschinenlesbare Merkmalsstoffe mit verschiedenen Partikelgrößen vorliegen, wobei kleinere Partikel in tieferliegenden Teilschichten und größere Partikel in der obersten Teilschicht einer Deckweißschicht angeordnet sind, beispielsweise gemessen anhand des D50-Durchmessers. In unterschiedlichen Teilschichten können auch maschinenlesbare Merkmalsstoffe mit verschiedener Partikelhärte vorliegen, wobei härtere Partikel in tieferliegenden Teilschichten und weichere Partikel in der obersten Teilschicht einer Deckweißschicht angeordnet sind, gemessen beispielsweise anhand der Mohs-Härte.
Bei einer anderen vorteilhaften Erfindungsvariante ist vorgesehen, einen Merkmalsstoff mit großen Partikeln in eine tieferliegende Teilschicht einer Deckweißschicht einzubringen und durch die angrenzende höherliegende Teilschicht zu stabilisieren. Diese Variante beruht auf der Beobachtung der Erfinder, dass die Teilschichten, insbesondere die tieferliegende Teilschicht im trockenen Zustand dünner sind als im Nasszustand, und dass dadurch eingebettete, große Partikel, die im Nasszustand noch vollständig in eine tieferliegende Schicht eingebettet sind, im Trockenzustand aus ihrer eigentlichen Einbettungsschicht heraus und in die angrenzende höherliegende Teilschicht hinein ragen und von dieser stabilisiert werden. Zusätzlich kann durch die Partikel auch die höherliegende Teilschicht vor Abrieb geschützt sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Deckweißschichten so ausgelegt, dass sie im Infraroten, insbesondere zwischen 800 nm und 2000 nm eine Opazität >1,42 bzw. eine Remission von mehr als 30% oder sogar von mehr als 50% aufweisen. Dies lässt sich durch die Einstellung der Menge, aber auch die Einstellung der Partikelgröße der Weißpigmente in den weißen Teilschichten der Deckweißschichten erreichen. Um bei hohem Füllgrad ein Überlappen von Weißpigmentaggregaten zu verhindern, werden vorteilhaft sogenannte Extender zum Verdünnen der Weißpigmente eingesetzt. Besonders vorteilhaft kann für diesen Zweck der maschinenlesbare Merkmalsstoff selbst eingesetzt werden, so dass kein separater Extender erforderlich ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist zumindest eine der Teilschichten einen Tarnstoff auf, der insbesondere eine auf den maschinenlesbaren Merkmalsstoff abgestimmte chemische Zusammensetzung, aber keine Merkmalswirkung aufweist, und einem potentiellen Fälscher damit eine chemische Analyse des Merkmalsstoffs erschwert. Die abgestimmte chemische Zusammensetzung kann beispielsweise die gleiche Kristallstruktur wie der Merkmalstoff aufweisen, oder teilweise gleiche Elemente wie der Merkmalstoff beinhalten, oder die gleichen Elemente wie der Merkmalstoff aber in anderen Anteilen enthalten. Der Tarnstoff liegt vorzugsweise in einer höherliegenden Teilschicht oder in derselben Teilschicht wie der maschinenlesbare Merkmalsstoff vor.
Der Tarnstoff kann dieselbe Korngrößenverteilung wie der Merkmalsstoff aufweisen, er kann aber mit Vorteil auch eine größere mittlere Korngröße als der Merkmalsstoff aufweisen, so dass die Tarnstoff-Partikel die Merkmalsstoff-Partikel zusätzlich vor Abrieb schützen. Bei einer weiteren Erfindungsvariante haben die Partikel des Tarnstoffs eine breitere Korngrößen-Verteilung als der Merkmalsstoff, wobei der Tarnstoff größere Partikel enthält als der Merkmalsstoff. Der Tarnstoff kann auch eine bimodale Größenverteilung aufweisen und damit aus kleineren und größeren Partikeln bestehen. In beiden Fällen schützen die größten Tarnstoff-Partikel den Merkmalsstoff vor Abrieb, gleichzeitig bleiben auch bei einem Verlust der größeren Tarnstoff-Partikel noch kleinere Tarnstoff-Partikel zurück, um die gewünschte Tarnung zu gewährleisten.
Das Substrat des Datenträgers ist mit Vorteil durch ein Kunststoffsubstrat gebildet oder durch ein Verbundsubstrat mit zumindest einer Kunststofflage, beispielsweise ein Verbundsubstrat mit der Schichtenfolge Folie/Papier/Folie. Als Kunststoffe für die Kunststofflage bzw. das Kunststoffsubstrat kommen insbesondere biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA) in Frage. Besonders bevorzugt ist dabei der Einsatz von biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP).
Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines Datenträgers der beschriebenen Art, bei dem

- ein Substrat bereitgestellt wird, das zumindest eine transparente Kunststofflage umfasst und zwei gegenüberliegende Hauptflächen aufweist,
- auf die gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats zwei Deckweißschichten mit einem weißen, opaken Erscheinungsbild aufgebracht werden, die jeweils aus einer Schichtfolge aus zwei oder mehr Teilschichten gebildet werden, die von einer untersten weißen Schicht bis zu einer obersten weißen Schicht reicht, und
- zumindest eine der Teilschichten zumindest einer der Deckweißschichten mit einem maschinenlesbaren Merkmalsstoff erzeugt wird, um ein maschinenlesbares Sicherheitsmerkmal zu bilden.

Die Teilschichten der Deckweißschichten werden dabei zweckmäßig aufgedruckt, vorzugsweise im Tiefdruckverfahren.
Bei dem Verfahren wird der maschinenlesbare Merkmalsstoff vorteilhaft auf die gewünschte Korngröße gemahlen oder mit der gewünschten Korngröße bereitgestellt und dem Lack der für die Einbettung vorgesehenen Teilschicht(en) beigefügt. Der Lack wird dann zusammen mit dem beigefügten Merkmalsstoff aufgebracht, und so eine im Wesentlichen gleichmäßige Merkmalsstoffverteilung in der Einbettungsschicht erreicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Überprüfen der Echtheit des erfindungsgemäßen Datenträgers, umfassend den Schritt des Bereitstellens des Datenträgers und den Schritt des Auslesens des maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmals, das einen maschinenlesbaren Merkmalsstoff umfasst, wobei beim Auslesen insbesondere die Streuung von Beleuchtungslicht und Signallicht in der Deckweißschicht für das Überprüfen der Echtheit des Datenträgers herangezogen wird.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:

1 schematisch eine Polymerbanknote mit einem erfindungsgemä-ßen maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmal,
2 im Querschnitt schematisch den Aufbau einer Banknote nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der der Merkmalsstoff nur in der obersten Teilschicht der Deckweißschicht vorliegt,
3 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 2, bei der auf beiden Seiten des Substrats eine merkmalsbeladene Deckweißschicht vorliegt,
4 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der der Merkmalsstoff nur in der zweitobersten Teilschicht der Deckweißschichten vorliegt,
5 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 4 mit zusätzlichem Tarnstoff,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der Merkmalsstoff in mehreren Teilschichten der Deckweißschichten vorliegt,
7 ein Ausführungsbeispiel mit einem ersten Merkmalsstoff in der obersten Teilschicht und einem zweiten, ergänzenden Merkmalsstoff in der zweitobersten Teilschicht der Deckweißschichten, und
8 Schichtaufbauten für Vergleichsmessungen der Merkmalsintensität bei einer herkömmlichen Gestaltung (8a) und zwei erfindungsgemäßen Gestaltungen (8b, 8c).

Die Erfindung wird nun am Beispiel von Banknoten erläutert. 1 zeigt dazu in schematischer Darstellung eine Polymerbanknote 10, die neben herkömmlichen Druckbildern 12 und Sicherheitselementen auch mit einem erfindungsgemäßen maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmal 14 ausgestattet ist, welches bis auf die Bereiche der Fenster 16, 18 die gesamte Fläche der Banknote 10 einnimmt.
In den 2 bis 7 sind mehrere vorteilhafte Ausführungsbeispiele illustriert, wobei die Figuren jeweils die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Schichten einer erfindungsgemäßen Polymerbanknote im Querschnitt zeigen. In den Ausführungsbeispielen enthält die Banknote 10 jeweils ein transparentes Polymersubstrat 20, das vorzugsweise durch eine Folie aus biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP) gebildet ist.
Auf den gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats 20 ist jeweils eine Deckweißschicht 22 bzw. 32 mit einem weißen, opaken Erscheinungsbild aufgebracht. Jede der beiden Deckweißschichten 22, 32 besteht aus mehreren, typischerweise aus zwei bis fünf Teilschichten. In den Figuren sind zur Illustration Deckweißschichten mit drei Teilschichten 24a, 24b, 24c bzw. 34a, 34b, 34c gezeigt, die jeweils von einer untersten weißen Schicht 24a bzw. 34a bis zu einer obersten weißen Schicht 24c bzw. 34c reichen. Als unterste Schicht wird dabei die substratnächste Schicht, als oberste Schicht die substratfernste Schicht des Schichtstapels der Deckweißschicht 22 bzw. 32 bezeichnet. Zwischen der untersten und der obersten weißen Schicht können weitere, auch transparente Schichten 24b, 34b liegen, die ebenfalls als Teil der Deckweißschicht 22 bzw. 32 angesehen werden.
Wie weiter oben bereits allgemein erläutert, weisen die Deckweißschichten 22, 32 insgesamt einen weißen, opaken Eindruck auf und stellen eine raue Oberfläche für eine gute Farbannahme bereit, so dass sich das Polymersubstrat 20 mit den beiden Deckweißschichten 22, 32 beim Bedrucken ähnlich wie ein Papiersubstrat verhält. Bei einer fertigen Banknote 10 sind auf den Deckweißschichten 22, 32 gewünschte Aufdrucke 26, 36 und gegebenenfalls weise Funktions- und Schutzschichten aufgebracht, wie in 2 schematisch dargestellt.
Die Deckweißschichten 22, 32 bedecken die gesamte Oberfläche auf der Vorderseite und der Rückseite der Banknote 10 mit Ausnahme des halben, hier nur vorderseitigen Fensters 18 und des zweiseitigen, also vorder- und rückseitigen Fensters 16.
Um die Banknote 10 mit dem gewünschten maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmal auszustatten, ist im Ausführungsbeispiel der 2 die oberste Teilschicht 24c der Deckweißschicht 22 gleichmäßig mit einem maschinenlesbaren Merkmalsstoff 38 versetzt, beispielsweise mit einem IR-IR-Lumineszenzstoff, also einem Lumineszenzstoff, der im infraroten Spektralbereich anregbar ist und auch im infraroten Spektralbereich luminesziert. Alternativ kann der Merkmalsstoff 38 auch einen IR-Absorber umfassen.
Die mit einem Merkmalsstoff 38 versehenen Bereich erstrecken sich daher bis auf die Fensterbereiche 16, 18 über die gesamte Oberfläche der Banknote 10, so dass bei der Echtheitsprüfung eine Vollständigkeitsprüfung der Banknote durchgeführt werden kann. Die Fensterbereiche 16, 18 enthalten dagegen keinen maschinenlesbaren Merkmalsstoff, die gewünschte hohe Transparenz der Fensterbereiche 16, 18 wird durch die maschinenlesbare Ausstattung der Deckweißschicht 22 daher nicht beeinträchtigt.
Durch ihre Einbettung nicht in einen außenliegenden Aufdruck, sondern in die tieferliegende Deckweißschicht 22, sind die Merkmalsstoffe 38 während der Lebensdauer der Banknote 10 gut vor Abrieb geschützt. Tatsächlich ist bei einem starken Abrieb, der bereits die Deckweißschicht und damit den Merkmalsstoff 38 angreift, das visuelle Erscheinungsbild der Banknote 10 in der Regel so stark beeinträchtigt, dass die Banknote als unfit aus dem Verkehr gezogen wird.
Im Gegensatz dazu unterliegen Merkmalsstoffe, die in herkömmlicher Weise einem der Aufdrucke 26, 36 beigemischt werden, einem deutlich stärken Abrieb. Bei einer stark beanspruchten Banknote kann dann so viel merkmalsbeladene Druckfarbe abgerieben sein, dass das Merkmalssignal nicht mehr für eine erfolgreiche Echtheitsprüfung ausreicht, obwohl die Banknote bei einer auf dem visuellen Erscheinungsbild beruhenden Qualitätskontrolle noch als umlauffähig bewertet wird. Zudem lassen sich in einen Aufdruck 26, 36 nur relativ geringe Merkmalsmengen einbringen und auch eine Vollständigkeitsprüfung ist meist nicht möglich, da die Aufdrucke 26, 36 nicht vollflächig auf der Banknote 10 vorliegen.
Um eine gute Einbringbarkeit des Merkmalsstoffs 38 in die Teilschicht 24c zu gewährleisten, ist die Größe der Merkmalsstoff-Partikel so gewählt, dass sie mit der Schichtdicke der Teilschicht 24c vergleichbar ist. Konkret weist die weiße Teilschicht 24c beispielsweise eine Schichtdicke von 3 µm auf, während die D50-Partikelgröße des Merkmalsstoffs 38 bei etwa 2 µm liegt.
Im Ausführungsbeispiel der 2 liegt der Merkmalsstoff 38 nur in der Deckweißschicht einer Seite, beispielsweise der Vorderseite der Banknote 10 vor, und ermöglicht dadurch auch eine Prüfung der Orientierung der Banknote. Bei der Echtheitsprüfung können zwei Sensoren auf der Ober- bzw. Unterseite der zu prüfenden Banknoten eingesetzt werden, um das Signal des Merkmalsstoffs 38 unabhängig von der relativen Orientierung der Banknote 10 mit gleich hoher Intensität erfassen zu können. Allerdings kann auch ein einziger Sensor, der beispielsweise auf der Oberseite der zu prüfenden Noten angeordnet ist, für die Erfassung genügen, da das Polymersubstrat 20 trotz der beidseitigen Deckweißschicht 22, 32 ausreichend viel Anregungs- und Lumineszenzstrahlung transmittiert, um auch bei umgedrehter Lage der Banknote 10 eine Erfassung des Merkmalsstoffs 38 zu ermöglichen.
Bei der in 2 illustrierten ersten Ausführungsform ist nur in die oberste Schicht 24c der Deckweißschicht 22 ein Merkmalsstoff 38 eingebracht. Da die Merkmalsstoff-Partikel 38 auf der Skala der Schichtdicke der Teilschicht 24c relativ groß sind, erhöhen sie die Rauheit der Deckweißschicht 22 insgesamt und verbessern so deren Farbannahme. Die beiden tieferliegenden Teilschichten 24b und 24a der Deckweißschicht 22 bleiben bei dieser Ausgestaltung unverändert, so dass die Haftung der Deckweißschicht am Substrat 20 und zu den eventuell darüberliegenden Schichten nicht gestört wird.
Zudem enthält die oberste Schicht 24c der Deckweißschicht 22 typischerweise bereits relativ große Füllstoffpartikel, um die erforderliche Oberflächen-Rauheit für die Farbannahme zu gewährleisten, so dass sich auch die Merkmalsstoff-Partikel 38 in dieser Teilschicht besonders gut dispergieren lassen. Dies kann entweder direkt durch die Einwirkung der sonstigen Füllstoffe sichergestellt sein und/oder dadurch, dass der für die oberste Schicht 24c verwendete Lack auf die Dispersion großer Partikel ausgelegt ist.
Ein weiterer Vorteil des genannten ersten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die oberflächennahe Lage des Merkmalsstoffs 38 eine hohe Anregungs- und Detektionseffizienz bei der Echtheitsprüfung sicherstellt.
Bei einer Ausrüstung der obersten Teilschicht 24c der Deckweißschicht 22 mit einem Merkmalsstoff hat es sich bewährt, wenn die Merkmalsstoffpartikel einen D50-Durchmesser von weniger als 3 µm, vorteilhaft von weniger oder gleich 2 µm, zugleich aber von mehr als 0,5 µm aufweisen. Der D99-Durchmesser sollte weniger als 10 µm, bevorzugt weniger als 6 µm betragen. Damit liegen die Merkmalsstoffpartikel in einem ähnlichen Größenbereich wie die typischerweise verwendeten Weißpigmente und können gut in eine typischerweise 3 bis 10 µm dicke oberste Teilschicht eingearbeitet werden. Bei einer solchen Wahl der Merkmalsstoffpartikel ergibt sich vorteilhaft die bereits erwähnte zusätzliche Vergrößerung der Oberflächenrauheit, während gleichzeitig eine gute Verarbeitbarkeit und gute Druckeigenschaften des Lackes gewährleistet sind.
Mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 3 ist es auch vorteilhaft, die Deckweißschichten 22, 32 auf beiden gegenüberliegenden Seiten der Banknote 10 jeweils mit einem maschinenlesbaren Merkmalsstoff zu versehen. Die gewünschte Gesamtmenge an Merkmalsstoff kann dann, verglichen mit einer lediglich einseitigen Einbringung von Merkmalsstoff, auf die doppelte Anzahl an Einbettungsschichten verteilt werden, so dass die Merkmalsbeladung pro Schicht nur noch halb so groß ist. Dadurch werden die Eigenschaften der Einbettungsschichten weniger stark verändert als bei einer einseitigen Einbringung. Alternativ kann bei gleicher Merkmalsbeladung pro Schicht die Gesamtmenge an Merkmalsstoff erhöht werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeweils nur die oberste Teilschicht 24c, 34c der Deckweißschicht 22 bzw. 32 mit Merkmalsstoff versehen, vorliegend mit demselben maschinenlesbaren Merkmalsstoff 38'. Verglichen mit der Schicht 24c der Ausgestaltung der 2 kann die Merkmalsbeladung der Schichten 24c, 34c verringert, beispielsweise halbiert werden.
Die gegenüberliegenden Deckweißschichten 22, 32 können auch mit unterschiedlichen Merkmalsstoffen versehen werden, um eine Erfassung der Banknotenorientierung bei der Echtheitsprüfung zu ermöglichen. Allgemein können auf jeder Seite eine oder mehrere Teilschichten 24a-c, 34a-c der Deckweißschichten 22, 32 mit gleichen oder unterschiedlichen maschinenlesbaren Merkmalsstoffen versehen sein.
Der verwendete maschinenlesbare Merkmalsstoff kann aus anorganischen Partikeln bestehen, welche in der Regel sehr hart sind. Dies erhöht die Abriebfestigkeit der Deckweißschicht 22, birgt aber andererseits auch die Gefahr eines Verkratzens der Druckplatten für den sichtbaren Aufdruck 26. Es kann daher auch ein Merkmalsstoff 38 mit weichen Partikeln eingesetzt werden, etwa mit Merkmalsstoff-Partikeln, bei denen zumindest die Außenseite aus einem Polymer besteht. Bei den Merkmalsstoffen mit weichen Partikeln handelt es sich beispielsweise um in einem Polymer gelöste oder dispergierte organische oder metallorganische Merkmalsstoffe und/oder um Polymerverkapselte anorganische, organische oder metallorganische Merkmalsstoffe. In einer weiteren Ausführungsform können anorganische Merkmalsstoffe mit einer Hülle aus Nanoteilchen oder mit einer Beschichtung, etwa aus SiO₂, versehen werden, um ein weicheres Verhalten bei guter Kompatibilität mit gängigen Druckfarben zu erzielen.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist mit Bezug auf 4 ein maschinenlesbarer Merkmalsstoff 40 nur in eine tieferliegende Teilschicht der Deckweißschicht 22 eingebracht, vorzugsweise in die zweitoberste Teilschicht 24b. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn harte, beispielsweise aus anorganischen Partikeln gebildete, Merkmalsstoff-Partikel 40 eingesetzt werden sollen. Da die harten Merkmalsstoff-Partikel 40 dann in einer tieferliegenden Teilschicht vorliegen, führen sie nicht zu einem Zerkratzen der Druckplatten für den sichtbaren Aufdruck 26.
Der Abriebschutz des Merkmalsstoffs 40 ist bei der zweiten Ausgestaltung gegenüber einer Einbettung des Merkmalsstoffs in die oberste Teilschicht 24c sogar noch weiter erhöht. Die Streuung des Anregungslichts an der über der Einbettungsschicht 24b liegenden weißen Schicht 24c führt darüber hinaus zu einer lateralen Auffächerung des Anregungslichts, so dass auch bei einem kleinen Anregungsspot und einer geringen Merkmalsstoffbeladung eine hohe Anregungseffizienz erreicht werden kann. Zudem können in den tieferliegenden Teilschichten auch Merkmalsstoffe mit eigener Körperfarbe unauffällig eingesetzt werden.
Bei einer Ausrüstung einer tieferliegenden Teilschicht der Deckweißschicht 22 mit Merkmalsstoff hat es sich bewährt, wenn die Merkmalsstoffpartikel einen D50-Durchmesser von weniger als 2 µm, vorteilhaft von weniger oder gleich 1,5 µm, zugleich aber von mehr als 0,5 µm aufweisen. Der D99-Durchmesser sollte weniger als 8 µm, bevorzugt weniger als 6 µm betragen. Damit liegen die Merkmalsstoffpartikel in einem ähnlichen Größenbereich wie die typischerweise verwendeten Weißpigmente und können gut in eine typischerweise 3 bis 10 µm dicke tieferliegende Schicht eingearbeitet werden. Bei Einbringung von Merkmalsstoff in eine tieferliegende Teilschicht werden vorteilhaft etwas feinere Partikel verwendet, um eine bessere Druckqualität beim anschließenden Aufdruck der höherliegenden Teilschichten der Deckweißschicht zu ermöglichen. Diese Anforderungen gelten in besonderem Maß, wenn die tieferliegende Teilschicht die untere Schicht einer zweischichtigen Deckweißschicht darstellt.
Im Ausführungsbeispiel der 4 sind beide Deckweißschichten 22, 32 jeweils mit dem gleichen Merkmalsstoff 40 versehen. Es können aber auch, wie bei 3, bei den Deckweißschichten der beiden Seiten unterschiedliche Merkmalsstoffe eingesetzt werden, um die Orientierung der Banknote bei der Echtheitsprüfung einfach erfassen zu können.
Die erste und zweite Ausgestaltung können auch kombiniert werden, so dass beispielsweise ein Merkmalsstoff 40 wie in 4 in die zweitoberste Teilschicht 24b der Deckweißschicht 22 eingebracht wird, während auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats derselbe oder ein anderer Merkmalsstoff in die oberste Teilschicht 34c der Deckweißschicht 32 eingebracht wird.
Der Merkmalsstoff kann in allen Ausgestaltungen mit einem Tarnstoff gemischt sein, der einem potentiellen Fälscher eine chemische Analyse des verwendeten Merkmalsstoffs erschwert. 5 zeigt hierzu eine Abwandlung der Ausgestaltung der 4, bei dem in die zweitoberste Teilschicht 24b der Deckweißschicht 22 neben dem Merkmalsstoff 40 ein Tarnstoff 42 eingebracht ist, der beispielsweise dieselbe Korngrößenverteilung wie der Merkmalsstoff 40 aufweist.
Wie anhand der auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Deckweißschicht 32 illustriert, kann ein Tarnstoff 44 auch in die oberste Teilschicht 34c der Deckweißschicht eingebracht werden, obwohl der Merkmalsstoff 40 in der zweitobersten Schicht 34b vorliegt. In diesem Fall wird für den Tarnstoff 44 vorteilhaft eine größere Korngröße verwendet, um einerseits die Rauigkeit der Deckweißschicht zu erhöhen und anderseits die tieferliegenden Merkmalsstoff-Partikel vor Abrieb zu schützen.
6 illustrierte eine dritte Ausgestaltung der Erfindung, bei der ein Merkmalsstoff nicht nur in eine, sondern in mehrere Teilschichten einer Deckweißschicht eingebracht wird. Insbesondere können alle weißen Teilschichten 24a, 24c oder sogar alle Teilschichten 34a, 34b, 34c einer Deckweißschicht mit Merkmalsstoff versehen werden.
Im Ausführungsbeispiel ist bei der oberen Deckweißschicht 22 derselbe maschinenlesbare Merkmalsstoff 38 in alle weißen Teilschichten 24a, 24c eingebracht, um die maximal einbringbare Menge an Merkmalsstoff zu erhöhen. Der Schutz vor Abrieb wird dadurch erhöht, zusätzlich kann ein teilweiser Abrieb der oberen Teilschicht 24c über eine graduell niedrigere Merkmalsintensität nachgewiesen werden, ohne dass wegen des in der tieferliegenden Teilschicht 24a gut geschützten Merkmalsstoffs ein vollständiger Verlust an Merkmalsintensität droht. In der obersten weißen Teilschicht 24c können auch große Merkmalsstoff-Partikel eingesetzt werden, die die Rauheit der Deckweißschicht 22 erhöhen und so die Farbannahme verbessern.
Wie anhand der unteren Deckweißschicht 32 illustriert, kann Merkmalsstoff nicht nur in die weißen Teilschichten 34a, 34c, sondern in alle, also auch die transparenten Teilschichten 34b einer Deckweißschicht eingebracht sein, um eine maximale Menge an Merkmalsstoff in die Deckweißschicht 32 einbringen zu können.
Dabei können in den verschiedenen Teilschichten auch verschiedene maschinenlesbare Merkmalsstoffe 50, 52, 54 eingebracht sein. Diese Variante hat den Vorteil, dass die Banknote kontrolliert aus dem Verkehr gezogen werden kann, wenn die äußere Teilschicht (und mit ihr die sie tragenden Merkmalstoffe und das von ihnen erzeugte Signal) abgerieben ist, während nach wie vor der Echtheitsnachweis unzweifelhaft über die innere Schicht erfolgt. Insbesondere können bei dieser Variante Merkmalsstoffe mit kleineren Partikel 50, 52 in tieferliegende Schichten 34b bzw. 34a eingebracht werden und ein Merkmalsstoff mit größeren Partikeln 54 in die oberste Schicht 34c. Durch die Verwendung feinerer Partikel in den tieferliegenden Teilschichten 34a, 34b wird eine gute Druckkontrolle beim anschließenden Aufdruck der höherliegenden Teilschichten ermöglich, während die großen Partikel der obersten Teilschicht 34c die Rauheit der Deckweißschicht 32 erhöhen.
In einer anderen Variante können Merkmalsstoffe mit harten Partikeln in tieferliegende Schichten 34b bzw. 34a eingebracht werden und ein Merkmalsstoff mit weichen Partikeln in die oberste Teilschicht 34c. Es ist ebenfalls möglich, dass visuell auffällige Merkmalsstoffe zur Tarnung in tieferliegende Schichten 34b bzw. 34a und ein visuell unauffälliger Merkmalsstoff in die oberste Teilschicht 34c eingebracht wird.
Verschiedene Teilschichten können auch mit miteinander wechselwirkenden Merkmalsstoffen versehen sein, beispielsweise mit einem IR-anregbaren Lumineszenzstoff einerseits und einem IR-Absorber andererseits, oder mit zwei Lumineszenzstoffen mit Energietransfer. Werden in den Teilschichten 34a-c verschiedene Merkmalsstoffe eingesetzt, so kann die relative Merkmalsintensität auch als Maß für den Abrieb und damit die verbleibende Fitness der Banknote 10 verwendet werden, während nach wie vor der Echtheitsnachweis unzweifelhaft über die innere Schicht erfolgt.
Beispiel 1: Merkmalsstoff in oberster Teilschicht
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel nach dem Prinzip der 2 wird als maschinenlesbarer Merkmalsstoff 38 ein mit Thulium dotiertes Lithiumniobat verwendet, dessen Herstellung in Beispiel 2 der Druckschrift DE 10 2010 026 627 A1 beschrieben ist. Durch Vermahlung in einer Luftstrahlmühle wird die Korngröße der Merkmalsstoffpartikel auf D99 = 5-6 µm und D50 = 1,5-2 µm eingestellt. Bei Anregung mit IR-Strahlung bei etwa 800 nm zeigt der Merkmalsstoff eine charakteristische Lumineszenz im Infraroten bei etwa 1800 nm.
Als Polymersubstrat 20 wird eine 60 µm dicke Folie aus biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP) verwendet. Auf das BOPP-Substrat kann zur Verbesserung der Haftungseigenschaften eine 2 µm dicke transparente Lackschicht als Primer aufgebracht werden (in 2 nicht dargestellt).
Anschließend werden auf das Polymersubstrat 20 durch Bedruckung mit einer Tiefdruckanlage auf jede der beiden Seiten jeweils drei übereinander liegende Teilschichten 24a-c bzw. 34a-c aufgebracht. Die mittlere Schichtdicke für die unteren beiden Teilschichten 24a, 24b bzw. 34a, 34b beträgt dabei 2 µm, die mittlere Schichtdicke der obersten Teilschichten 24c, 34c beträgt jeweils 3 µm.
Für die Erzeugung der Teilschichten wird als Lack eine handelsübliche tiefdruckgeeignete, thermisch härtende wässrige aliphatische Urethanacrylat-Copolymerdispersion verwendet, der als Weißpigmente 10 Gew-% Titandioxid mit einem D50 von weniger als 1 µm zugefügt wurden. Der Merkmalsstoff 38 wird selektiv nur dem für den Aufdruck der obersten Teilschicht 24c verwendeten Lack mit einem Anteil von 1 Gew-% hinzugefügt.
Das so erzeugte maschinenlesbare Sicherheitsmerkmal zeigt die oben beschriebenen Vorteile, insbesondere wird die Auftragung der obersten Teilschicht 24c nicht behindert, weil kein Merkmalsstoff in den unteren Teilschichten 24a, 24b eingebracht ist. Die Rauigkeit der obersten Teilschicht 24c wird durch den Merkmalsstoff erhöht, zudem ist die Effizienz des Merkmalsstoffes 38 gegenüber einer Einbringung in tieferliegenden Teilschichten besonders hoch. Bei der relativ langen Emissionswellenlänge des Thulium-Merkmals weist die Banknote 10 eine hohe Transmission auf, so dass auch eine Erfassung des Merkmalsstoffs 38 von der der Einbettungsschicht 24c abgewandten Seite des Substrats mit guter Effizienz möglich ist.
Beispiel 2: Merkmalsstoff in tieferliegender Teilschicht
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel nach dem Prinzip der 4 wird als maschinenlesbarer Merkmalsstoff 40 ein mit Ytterbium dotierter Yttrium-Aluminium-Chrom-Mischgranat verwendet, dessen Herstellung in Beispiel 2 der Druckschrift DE 198 03 997 A1 beschrieben ist. Durch Vermahlung in einer Rührwerkskugelmühle wird die Korngröße der Merkmalsstoffpartikel auf D99 = 2,5-3,5 µm und D50 = 0,5-1 µm eingestellt. Die erzeugten Partikel weisen ein Aspektverhältnis von nahezu 1 auf. Der Merkmalsstoff 40 hat eine grüne Eigenfarbe, bei Anregung mit IR-Strahlung bei 945 nm zeigt er eine charakteristische Lumineszenz im Infraroten im Bereich 950-1100 nm.
Der Schichtaufbau der Teilschichten 24a-c, 34a-c ist grundsätzlich identisch zu dem Aufbau nach Beispiel 1, allerdings wird der Merkmalsstoff 40 bei diesem Beispiel selektiv jeweils nur in den zur Erzeugung der zweitobersten Teilschichten 24b, 34b verwendeten Lack eingebracht.
Das so erzeugte maschinenlesbare Sicherheitsmerkmal zeigt die oben beschriebenen Vorteile, insbesondere wird die Auftragung der obersten Teilschicht 24c, 34c nicht behindert, weil der Merkmalsstoff 40 eine geeignete, kleine Korngröße aufweist. Weiterhin ist der störende Einfluss der grünen Eigenfarbe des Merkmalsstoffs verglichen mit einer Einbringung in eine oberste Teilschicht gering. Der Abrieb von Merkmalsstoff aus den tieferliegenden Einbettungsschichten 24b, 34b ist erschwert und das Sicherheitsmerkmal weist auch bei Vermessung mit kleinen Anregungsspots eine hohe Effizienz auf.
Beispiel 3: Merkmalsstoff in tieferliegender Teilschicht, mit Tarnstoff
Ausgehend von Beispiel 2 kann zur Vertarnung des Merkmalsstoffs 40 ein Tarnstoff eingesetzt werden, wie in 5 illustriert. Als Tarnstoff 42 kommt beispielsweise ein mit Mangan dotierter Gadolinium-Gallium-Granat zum Einsatz. Die nun bei einer Elementaranalyse zusätzlich gefundenen Elemente Gd, Ga und Mn verhalten sich analog zu den Elementen Y/Yb, Al und Cr des Merkmalsstoffs und erhöhen somit die Anzahl an plausiblen Stöchiometrien bzw. Mischformen wie Gd-Y-Mischgranaten, Al-Ga-Mischgranaten oder Mn-Cr-Mischgranaten.
In einer ersten Variante wird der Tarnstoff 42 mit der gleichen Korngröße wie der Merkmalsstoff 40 eingesetzt und wird ebenfalls beidseitig in die zweitoberste Teilschicht 24b bzw. 34b eingebaut. Hierdurch geht vorteilhafterweise die Tarnwirkung selbst dann nicht verloren, wenn eine der obersten Teilschichten 24c, 34c beschädigt werden sollten.
In einer zweiten Variante wird der Tarnstoff 44 mit einer größeren Korngröße eingesetzt, hier beispielsweise mit D99 = 5-6 µm und D50 = 1,5-2 µm, und wird ebenfalls beidseitig in die oberste Teilschicht 24c bzw. 34c eingebracht. Hierdurch wird vorteilhafterweise die Rauigkeit der Deckweißschichten 22, 32 erhöht und durch die Härte der anorganischen Tarnstoff-Partikel 44 die darunterliegende Teilschicht 24b, 34b mit dem Merkmalsstoff 40 vor Abrieb geschützt. Zudem wird eine Analyse des Merkmalstoffs erschwert, da die großen Tarnstoff-Partikel die Aufmerksamkeit bei einer Analyse anziehen und die kleineren Merkmalstoff-Partikel schwerer zu identifizieren und analysieren sind.
Beispiel 4: Merkmalsstoff in mehreren Teilschichten:
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel nach dem Prinzip der 7 folgt der Aufbau des Substrats und der Teilschichten 24a-c, 34a-c grundsätzlich dem Aufbau von Beispiel 1.
Als ein erster Merkmalsstoff 56 wird ein mit Ytterbium dotiertes Yttriumphosphat mit einer Korngröße D99 = 8-9 µm und D50 = 2,5-3,5 µm eingesetzt und auf beiden Seiten des Substrats 20 selektiv jeweils in die oberste Teilschicht 24c, 34c der Deckweißschichten 22, 32 eingebaut. Bei einer Anregung mit Strahlung einer Wellenlänge von 945 nm zeigt der erste Merkmalsstoff 56 eine charakteristische Lumineszenz im Bereich 950-1100 nm mit einem erhöhten Anteil bei Wellenlängen unter 1000 nm.
Als ein zweiter Merkmalsstoff 58 wird der bei Beispiel 2 beschriebene, mit Ytterbium dotierte Yttrium-Aluminium-Chrom-Mischgranat eingesetzt und auf beiden Seiten des Substrats 20 selektiv jeweils in die zweitoberste Teilschicht 24b, 34b der Deckweißschichten 22, 32 eingebaut. Bei einer Anregung mit Strahlung einer Wellenlänge von 945 nm zeigt der zweite Merkmalsstoff 58 eine charakteristische Lumineszenz im Bereich 950-1100 nm mit einem erhöhten Anteil bei Wellenlängen über 1000 nm.
Das so erzeugte maschinenlesbare Sicherheitsmerkmal zeigt die jeweiligen Vorteile der Beispiele 1 und 2. Durch den gleichzeitigen Einsatz der zusammenwirkenden Merkmalsstoffe in unterschiedlichen Teilschichten ergeben sich allerdings zusätzliche synergetische Effekte.
Sind nämlich die Teilschichten 24b, 24c bzw. 34b, 34c vollständig vorhanden, so ergänzen sich die jeweiligen Spektren der Merkmalsstoffe 56, 58 und wirken wie ein einzelnes Merkmal. Für eine Fälscher ist daher nicht ohne weiteres erkennbar, dass die Merkmalsstoffe 56, 58 nicht in derselben Schicht vorliegen.
Wird nun, beispielsweise durch die natürlichen Belastungen einer umlaufenden Banknote oder durch absichtliche Manipulation im Rahmen eines Fälschungsversuches, die oberste Teilschicht 24c bzw. 34c partiell abgetragen oder beschädigt, so erhöhen sich die relativen Spektralanteile oberhalb von 1000 nm bzw. erniedrigen sich die relativen Spektralanteile unterhalb von 1000 nm im detektierten Emissionsspektrum. Es ist somit möglich, durch das Zusammenspiel der beiden Teilschichten die Umlauf-Fitness der Banknote zu bewerten und Manipulationsversuche zu erkennen, in welchen die oberste Teilschicht 24c, 34c ganz oder teilweise beschädigt wurde.
Beispiel 5: Merkmalsstoff mit weichen Partikeln:
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel nach dem Prinzip der 3 werden als maschinenlesbarer Merkmalsstoff 38' Kugeln aus PMMA mit dem gelösten IR-Absorber CKK-55 (Hersteller: Fujifilm Imaging Colorants) eingesetzt, deren Herstellung in Beispiel 7 der Druckschrift DE 10 2015 0145 26 A1 beschrieben ist. Durch Vermahlung in einer Luftstrahlmühle wird die Korngröße des Merkmalsstoffs auf D99 = 5,5 µm und D50 = 1,5-2 µm eingestellt. Die Partikel weisen ein Aspektverhältnis unter 2:1 auf. Der Merkmalsstoff 38' zeigt eine charakteristische Absorptionsbande im Bereich von 850 nm.
Der Merkmalsstoff wird auf beiden Seiten des Substrats in die oberste Teilschicht 24c bzw. 34c der Deckweißschichten 22, 32 eingebaut. Zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen ergibt sich durch die geringe Härte und Dichte des Polymer-basierten Merkmalsstoffs 38' im Vergleich zu anorganischen Partikeln mit derselben Korngröße eine höhere Kompatibilität mit gängigen Druckfarben wie beispielsweise ein weniger stark ausgeprägtes Absetzverhalten sowie eine geringere Neigung zur Verkratzung von Druckplatten.
Vergleichsmessungen
8 zeigt Schichtaufbauten, die für Vergleichsmessungen der Merkmalsintensität bei einer herkömmlichen Gestaltung und zwei erfindungsgemäßen Gestaltungen verwendet wurden.
Mit Bezug zunächst auf 8(b) wurde auf ein transparentes Polymersubstrat 20 eine Deckweißschicht 62 aufgebracht, die aus zwei, im nassen Zustand jeweils 12 µm dicken Teilschichten 64a, 64b besteht. Beide Schichten sind aus einem Klarlack gebildet, beispielsweise einer wässrigen aliphatischen Urethanacrylat-Copolymerdispersion, mit 20% Titandioxid (Rutil) als Weißpigment. Der für den Druck der unteren Teilschicht 64a verwendete Lack wurde zusätzlich mit 0,2% eines anorganischen IR-IR-Lumineszenzstoffs 60 versetzt, der den maschinenlesbaren Merkmalsstoff bildet. Der Lumineszenzstoff 60 weist eine Korngröße D50 = 2,5 µm und D99 = 6 µm auf, so dass die Lumineszenzstoff-Partikel gut in eine der nass 12 µm dicken Lackschichten eingebracht werden können. Alternativ kann an Stelle des IR-IR-Lumineszenzstoffs ein Raman-aktiver Stoff, insbesondere ein oberflächenverstärkter Raman-aktiver Stoff eingesetzt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 8(b) enthält die untere Teilschicht 64a den maschinenlesbaren Merkmalsstoff 60, die obere Teilschicht 64b ist merkmalsfrei.
8(c) zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Merkmalsstoff 60 in der genannten Menge nur in die obere Teilschicht 64b eingebracht wurde, während die untere Teilschicht 64a merkmalsfrei ist.
8(a) zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel, bei dem die Deckweißschicht 72 aus einer einzigen Schicht besteht, in die die oben genannten Menge an Merkmalsstoff 60 eingebracht wurde. Die Ausgestaltungen der 8(a) bis (c) enthalten daher alle dieselbe Menge an Merkmalsstoff 60.
Die Anregung und Detektion der Lumineszenz des Merkmalsstoffs 60 erfolgt von oben, also der Seite der Deckweißschichten, unterhalb des Substrats 20 wurde ein schwarzer Hintergrund angeordnet. Der Messbereich wurde so groß gewählt, dass er eine große Zahl (etwa 100) Merkmalsstoff- Partikel abdeckt.
Die gemessenen Merkmalsintensitäten wurden auf die Intensität des Vergleichsbeispiels der 8(a) normiert, dessen Merkmalsintensität somit 100% beträgt.
Bei den gleichen Anregungs- und Detektionsbedingungen wie im Vergleichsbeispiel wird beim ersten Ausführungsbeispiel der 8(b) eine Merkmalsintensität von 59% gemessen. Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung besteht bei ausreichend hoher Merkmalsintensität darin, dass die Merkmalsstoff-Partikel 60 gut vor Abrieb geschützt sind und wegen der merkmalsfreien Teilschicht 64b nicht die Gefahr besteht, durch harte Merkmalsstoff-Partikel die Druckplatten für einen weiteren Aufdruck zu zerkratzen.
Bei den gleichen Anregungs- und Detektionsbedingungen wie im Vergleichsbeispiel wird beim zweiten Ausführungsbeispiel der 8(c) eine Merkmalsintensität von 159% gemessen. Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung besteht in einer deutlich erhöhten Merkmalsintensität bei gleicher Menge an eingesetztem Merkmalsstoff. Die nach gegenwärtigem Verständnis für die erhöhte Merkmalsintensität verantwortlichen Mechanismen wurden weiter oben bereits beschrieben.
Bezugszeichenliste

10: Polymerbanknote
12: Druckbilder
14: maschinenlesbares Sicherheitsmerkmal
16: zweiseitiges Fenster
18: einseitiges Fenster
20: Substrat
22: Deckweißschicht
24a,24b, 24c: Teilschichten
26: Aufdruck
32: Deckweißschicht
34a,34b, 34c: Teilschichten
36: Aufdruck
38, 38': maschinenlesbarer Merkmalsstoff
40: maschinenlesbarer Merkmalsstoff
42,44: Tarnstoff
50, 52, 54: verschiedene maschinenlesbare Merkmalsstoffe
56, 58: zusammenwirkende Merkmalsstoffe
60: Lumineszenzstoff
62: Deckweißschicht
64a,64b: Teilschichten
72: Deckweißschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010026627 A1 [0075]
DE 19803997 A1 [0080]
DE 102015014526 A1 [0092]

Claims

Datenträger, insbesondere Wert- oder Sicherheitsdokument, mit - einem Substrat, das zumindest eine transparente Kunststofflage umfasst und zwei gegenüberliegende Hauptflächen aufweist, - zwei Deckweißschichten mit einem weißen, opaken Erscheinungsbild, die auf die gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats aufgebracht sind, wobei jede der Deckweißschichten aus einer Schichtfolge aus zwei oder mehr Teilschichten besteht, die von einer untersten wei-ßen Schicht bis zu einer obersten weißen Schicht reicht, und - einem maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmal, das einen maschinenlesbaren Merkmalsstoff umfasst, der in zumindest einer der Teilschichten zumindest einer der Deckweißschichten vorliegt.
Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maschinenlesbare Merkmalsstoff ein optisch auslesbarer Merkmalsstoff, bevorzugt ein Lumineszenzstoff, besonders bevorzugt ein IR-IR-Lumineszenzstoff ist.
Datenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der maschinenlesbare Merkmalsstoff aus Partikeln besteht, die eine Korngröße D50 von weniger als 3 µm aufweisen, vorzugsweise, dass die Korngröße D50 der Partikel zwischen 0,5 µm und 2 µm liegt.
Datenträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der maschinenlesbare Merkmalsstoff aus im Wesentlichen runden Partikeln mit einem Aspektverhältnis von weniger als 1:2 besteht.
Datenträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbettungsschicht des maschinenlesbaren Merkmalsstoffs Füllstoffteilchen, beispielsweise Weißpigmente, enthält, und dass der maschinenlesbare Merkmalsstoff aus Partikeln besteht, die nicht größer als die größten Füllstoffteilchen der Einbettungsschicht sind.
Datenträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Deckweißschichten ein maschinenlesbarer Merkmalsstoff vorliegt.
Datenträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der maschinenlesbare Merkmalsstoff jeweils in genau einer der Teilschichten einer oder beider Deckweißschichten vorliegt.
Datenträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der maschinenlesbare Merkmalsstoff nur in der obersten Teilschicht einer oder beider Deckweißschichten vorliegt, wobei der maschinenlesbare Merkmalsstoff vorteilhaft aus Partikeln mit einer Abmessung, insbesondere einem D99-Durchmesser, besteht, die im Wesentlichen der Schichtdicke der Einbettungsschicht entspricht oder kleiner als die Schichtdicke der Einbettungsschicht ist.
Datenträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der maschinenlesbare Merkmalsstoff nur in einer tieferliegenden Teilschicht, vorzugsweise nur in der zweitobersten Teilschicht einer oder beider Deckweißschichten vorliegt, wobei der maschinenlesbare Merkmalsstoff vorteilhaft aus Partikeln mit einer Abmessung besteht, die kleiner als die Schichtdicke der Einbettungsschicht ist.
Datenträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren Teilschichten einer oder beider Deckweißschichten ein maschinenlesbarer Merkmalsstoff vorliegt.
Datenträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Teilschichten unterschiedliche Merkmalsstoffe vorliegen.
Datenträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Teilschichten unterschiedliche, miteinander wechselwirkende Merkmalsstoffe vorliegen.
Datenträger nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Teilschichten einer Deckweißschicht maschinenlesbare Merkmalsstoffe mit verschiedenen Partikelgrößen vorliegen, wobei kleinere Partikel in tieferliegenden Teilschichten und größere Partikel in der obersten Teilschicht der Deckweißschicht angeordnet sind.
Datenträger nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Teilschichten einer Deckweißschicht maschinenlesbare Merkmalsstoffe mit verschiedener Partikelhärte vorliegen, wobei härtere Partikel in tieferliegenden Teilschichten und weichere Partikel in der obersten Teilschicht der Deckweißschicht angeordnet sind.
Datenträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Teilschichten einen Tarnstoff aufweist, der insbesondere eine auf den maschinenlesbaren Merkmalsstoff abgestimmte chemische Zusammensetzung, aber keine Merkmalswirkung aufweist, wobei der Tarnstoff vorzugsweise in einer höherliegenden Teilschicht oder in derselben Teilschicht wie der maschinenlesbare Merkmalsstoff vorliegt.
Verfahren zum Herstellen eines Datenträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem - ein Substrat bereitgestellt wird, das zumindest eine transparente Kunststofflage umfasst und zwei gegenüberliegenden Hauptflächen aufweist, - auf die gegenüberliegenden Hauptflächen des Substrats zwei Deckweißschichten mit einem weißen, opaken Erscheinungsbild aufgebracht werden, die jeweils aus einer Schichtfolge aus zwei oder mehr Teilschichten gebildet werden, die von einer untersten weißen Schicht bis zu einer obersten weißen Schicht reicht, und - zumindest eine der Teilschichten zumindest einer der Deckweißschichten mit einem maschinenlesbaren Merkmalsstoff erzeugt wird, um ein maschinenlesbares Sicherheitsmerkmal zu bilden.
Verfahren zum Überprüfen der Echtheit des Datenträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend den Schritt des Bereitstellens des Datenträgers und den Schritt des Auslesens des maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmals, das einen maschinenlesbaren Merkmalsstoff umfasst, wobei beim Auslesen insbesondere die Streuung von Beleuchtungslicht und Signallicht in der Deckweißschicht für das Überprüfen der Echtheit des Datenträgers herangezogen wird.