EP1090187B1 - Merkmalsstoffe und sicherheitsmerkmale und verfahren zur integration dieser in die papierstoffbahn sowie verfahren zur prüfung - Google Patents

Merkmalsstoffe und sicherheitsmerkmale und verfahren zur integration dieser in die papierstoffbahn sowie verfahren zur prüfung Download PDF

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EP1090187B1
EP1090187B1 EP99939917A EP99939917A EP1090187B1 EP 1090187 B1 EP1090187 B1 EP 1090187B1 EP 99939917 A EP99939917 A EP 99939917A EP 99939917 A EP99939917 A EP 99939917A EP 1090187 B1 EP1090187 B1 EP 1090187B1
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feature
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Frank Puttkammer
Monika Puttkammer
Gunther Zscherpe
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WHD Elektronische Prueftechnik GmbH
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    • Y10T428/24917—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including metal layer

Definitions

  • the invention relates to feature substances for security features in documents, securities, Banknotes, packaging and goods according to the preamble of claim 1.
  • EP 753 623 describes a safety sheet with an electrically conductive element.
  • the safety sheet consists of a carrier matrix with a fiber structure and the conductive element is a security thread in the form of a film.
  • the film is coated with an electrically conductive polymer from the group of polythiophenes. The electrically conductive polymer is applied to the film in liquid or dispersed form.
  • US 5,112,672 describes a security document with an embedded electrically conductive security thread.
  • the security thread has a metal coating which is provided with an electrically conductive polymer to bridge interruptions.
  • a test device for the security thread in banknotes is shown.
  • the test device has sensor electrodes that detect the security thread by means of capacitive coupling.
  • DE 43 34 797 shows a method for producing counterfeit-proof documents and a method for checking them.
  • the documents contain a grid of metal wires that are contacted at their crossing points.
  • EP 839 950 describes a method for storing substances in a running fiber web.
  • the substances are introduced into the fiber suspension in / or before the headbox.
  • the introduction takes place at several locations distributed over the width of the fiber web and occurs intermittently at least at one location.
  • complicated solutions were created using light-active feature substances, in which - as in DE. 196 53 423 - light-absorbing feature substances that are not visually recognizable by humans can also be used. In this way, for example, during an inspection under the influence of IR light, printed images with noticeable defects are created.
  • feature substances are further applied to the paper web in a defined distribution in order to make the authenticity of a document machine-readable.
  • a security feature currently used in banknotes is embodied by a film structure consisting of at least one carrier film and a metallization applied to the carrier film.
  • a so-called security thread is either completely or embedded in the paper web with windows. Such a security thread, including recognizable demetallised points in the form of characters or letters, was originally only used for human-visual inspection.
  • the present invention relates to the use of a Polyethylene dioxithiophene polystyrene sulfonate (PEDT / PSS) as one electrically conductive feature material for security features for Documents, securities, banknotes and products.
  • PDT / PSS Polyethylene dioxithiophene polystyrene sulfonate
  • the solution according to the invention affords the advantage that the polyethylene dioxithiophene polystyrene sulfonate found (PEDT / PSS) in connection with security paper with equip hidden, detectable features that are not visually recognizable and their homogeneous or partial presence must be checked.
  • PEDT / PSS polyethylene dioxithiophene polystyrene sulfonate found
  • Fig. 1 is a paper machine in a schematic side view and top view with a wire 4 , a headbox 3 , outlet pipes 17 , a control part 18 for the outlet pipes 17 , an automatic valve 19 in each outlet pipe 17 , a pump 20 for the circulation of the feature substance and a reservoir 26 for the feature substance is shown for partial integration.
  • Test zones 14 containing feature substance are also shown.
  • Fig. 2 shows the wire 2 of a paper machine in a schematic side view and top view with a material inlet 4 , the partial test zones 14 , the outlet pipe 17 , the control part 18 for the outlet pipes 17 , the automatic valve 19 in each outlet pipe 17 , the pump 20 for the Circuit of the feature substance and the reservoir 26 for the feature substance for partial integration.
  • Fig. 1 is a paper machine in a schematic side view and top view with a wire 4 , a headbox 3 , outlet pipes 17 , a control part 18 for the outlet pipes 17 , an automatic valve 19 in each outlet pipe 17 , a pump
  • the signal image is in the form of a diagram of voltage U as a function of the channel number when slipping of the optical scanner sensors 10 and of the capacitive scanning sensors 11 over a bank note with homogeneously feature substance distribution 6 and with an electrically conductive embossed section 24.
  • the sensor channels 1-14 are shown in a schematic representation. 7a shows the signal linkage of the optical scanner sensors 10 , the capacitive scanner sensors 11 and the optical sensors 13 for activating the capacitive scanner sensors 11 when testing a sheet material with partial test zones 14 .
  • FIG. 8 shows the schematic side view of a watermark embossing roller 5 with embossing segments 25 and with a feature substance transfer roller 7 , an electrically conductive test zone 9 in the form of a watermark, a feature substance reservoir 16 and a pressure roller 27 .
  • 8a shows the signal image in the form of a diagram of the voltage U as a function of the number of channels when testing an electrically conductive test zone 9 in paper not provided with feature substance.
  • FIG. 9 shows, in a schematic representation after a partial integration of feature substances into the paper clay web 6 according to FIG. 8, the test with the capacitive scanner sensors 11 , the optical sensors 13 for their activation and with the different partial test zones 14a, 14b, 14c .
  • FIG. 10 shows the signal images 23 of the partial feature substance detection in accordance with the arrangements in FIG. 9 .
  • 11 shows a film structure with a carrier film 28 , a metallization 29 and a further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • FIG. 12 shows another film structure with the carrier film 28 , the metallization 29 and the further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • 13 shows a film structure with two carrier films 28; 28 ' and a metallization 29 , each of the carrier films 28; 28 ' carries a further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • 14 shows a film structure with two carrier films 28; 28 ' , a metallization 29 and a further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • Fig. 1 and 2 is shown as a partial order of the found Polyethylendioxithiophenpolystyrolsulfonat (PEDT / PSS) carefully.
  • Dosing devices positioned above the paper web 6 are realized.
  • the prerequisite for a uniform supply of the dosing devices with the feature substance is a constant circulation of the pulp by pumps 20 in the entire pipe system including the reservoir 26 for the feature substance for partial integration.
  • the feature substance is partially applied to the paper web 6 or integrated into it.
  • continuous test zones 14a , discontinuous test zones 14b or punctiform test zones 14c are formed . See also Fig.
  • partial test zones 14 with the feature substance are obtained. These can run over the entire sheet width or sheet length or can be present in sections in the sheet length or width.
  • the width of the lines or line sections is the resolution of the scanner sensors 10; 11 adapt.
  • a line width of 2 mm is preferably selected.
  • the impression of the embossed segments 25 corresponds to the pictorial representation of the electrically conductive test zone in the form of the watermark 9 .
  • test zones 14 in the paper web 6 are checked for the homogeneous or partial presence of the feature substance.
  • the test result obtained influences the automatic valves 19 in the outlet pipes 17 via the control part 18 .
  • FIGS. 7, 7a, 8a, 9 and 10 the test in various applications with the corresponding signal images is shown in FIGS. 7, 7a, 8a, 9 and 10 .
  • a watermark in the embossing area 24 shows how the test of the electrical conductivity of the paper is carried out as a reference test for the test of the pictorial design of the watermark.
  • the paper with the watermark successively passes through an arrangement of optical scanner sensors 10 and a further arrangement of capacitive scanner sensors 11 in the direction of the arrow.
  • the associated signal image shows the corresponding voltage profile of the optical scanner sensors 10 and the capacitive scanner sensors 11 , shown here as a function of the number of channels.
  • the sensor channels are controlled alternately as described above.
  • 9 and 10 show the testing of feature substance applied in the form of a line on paper and the signal images 23 which are produced in the process.
  • the paper contains a test zone 14a with a continuous, linear application of the feature substance.
  • the application of the feature substance in the test zone 14b is interrupted at regular intervals.
  • the order in the test zone 14c is interrupted at irregular intervals. This is also reflected in the resulting signal image 23 .
  • the film structure of the security feature to be introduced into a paper web contains a carrier film 28; 28 ' , for example made of polypropylene, with a thickness of preferably 40 microns.
  • the on the carrier film 28; 28 ', for example by vapor deposition or sputtering, applied metallization 29 comprises an additional thickness of about 2 nm on.
  • the metallization 29 contains demetallized points, for example in the form of letters or numbers, which can be recognized by the user in human-visually transmitted light.
  • the demetalization extends in sections to the edge of the carrier film 28; 28 ' .
  • On its other side is the carrier film 28; 28 ' with a further layer 30 made of the PEDT / PSS special PEDT / PSS (polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate) according to the formulation CPP105, is on the carrier film 28 in a thickness of 1 ⁇ m to 2 ⁇ m ; 28 ' plotted.
  • the film structure with the feature substance according to the invention which is introduced into a paper web as a security feature, does not in any way affect the documents or bank notes made from the paper web, even in a stack of considerable height, due to its slightly changed thickness.
  • the paper weakened by an increased thickness at the embedding point of the security feature.
  • the for example by vapor deposition or sputtering onto the carrier film 28; 28 ' applied metallization 29 is only a few atomic layers thick and therefore relatively brittle depending on the surface structure of the carrier film. Randomly distributed hairline cracks occur during folding, bending or kinking, making the intended measurement of the conductivity of predetermined sections of the metallization 29 impossible.
  • the further layer 30 is flexible and elastic and points towards the metallization 29 depending on the surface structure of the carrier film 28; 28 ' a much higher elasticity. Even when bending, kinking and folding, for example a bank note, the further layer 30 is not interrupted.
  • FIG. 11 shows the carrier film 28 , on one side of which the metallization 29 is applied.
  • the other side of the carrier film 28 carries the further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • the further layer 30 is applied to the carrier film 28 by customary technological processes, for example by calendering.
  • a composite film is thus formed, to which the metallization 29 is then applied, for example by vapor deposition.
  • the additional layer 30 has a certain protective effect for the metallization 29 .
  • FIG. 12 shows another preferred embodiment of the film structure with the feature substance according to the invention.
  • the carrier film 28 with the metallization 29 is shown .
  • the further layer 30 of PEDT / PSS is as a bonding agent between the support foil 28 and the metallization 29th
  • the arrangement of the further layer 30 as a holding agent is not limited to an improvement in the adhesion between the carrier film 28 and the metallization 29 .
  • the further layer 30 can be used between any other films or layers to improve the adhesion.
  • an adhesion promoter between the carrier film 28 and the metallization 29 there is the advantage that the relatively brittle metallization 29 on the significantly more elastic layer 30 withstands significantly higher mechanical stresses than when the carrier film 28 is vaporized directly.
  • FIG. 13 shows a film structure for a security feature with the feature substance according to the invention using a carrier film 28 to which the metallization 29 is applied.
  • the metallization 29 is covered by a further carrier film 28 ' .
  • This is done, for example, to protect the metallization 29 when it is exposed to increased stress in a window thread with a partial embedding in the paper web. Increased stresses during the technological process of paper production are a further reason for the use of a further carrier film 28 ' .
  • At least one of the carrier films 28; 28 ' is provided with the further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • FIG. 14 shows an embodiment in which only one of the carrier films 28 carries the further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • the invention is not restricted to the feature substance according to the invention being used as a further layer 30 in a film structure.
  • the feature substance according to the invention can be introduced into the paper web as a security feature in any configuration.
  • the invention extends to the combination of electrical Conductivity with additives that have magnetic properties.
  • a combination of the electrical conductivity with is advantageous in the sense of the invention optical and magnetic feature substances.
  • the Additives with magnetic properties by adding human-visual hide recognizable feature pigments. So it remains a potential. counterfeiter uncertain whether a magnetically active substance is present, especially since those used Amounts small and the magnetic effects are not easily detectable.
  • optically active additives in the electrically conductive polymer are arranged so that an optical coding is produced, for example a color sample that can be evaluated with test devices.
  • magnetically active additives by their arrangement according to the invention Magnetic coding is created, for example in the form of a magnetic bar code.

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Description

Die Erfindung betrifft Merkmalsstoffe für Sicherheitsmerkmale in Dokumenten, Wertpapieren, Banknoten, Verpackungen und Waren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Papierstoffbahnen für Dokumente, Wertpapiere, Banknoten, Verpackungen und für Waren werden zur Erhöhung der Fälschungssicherheit mit Merkmalsstoffen versehen. Bislang verwendete lichtaktive Merkmalsstoffe sind gegenwärtig auf dem freien Markt erhältlich, so daß Fälscher in der Lage sind, die mit ihnen hergestellten Sicherheitsmerkmale nachzustellen.
In der EP 753 623 wird in diesem Zusammenhang ein Sicherheitsblatt mit einem elektrisch leitendem Element beschrieben. Das Sicherheitsblatt besteht aus einer Trägermatrix mit einer Faserstruktur und das leitende Element ist ein Sicherheitsfaden in Form einer Folie. Die Folie ist mit einem elektrisch leitendem Polymer aus der Gruppe der Polythiophene beschichtet. Das elektrisch leitende Polymer wird in flüssiger oder dispergierter Form auf die Folie aufgetragen.
In der US 5,112,672 wird ein Sicherheitsdokument mit einem eingebettetem elektrisch leitenden Sicherheitsfaden beschrieben. Der Sicherheitsfaden besitzt eine Metallbeschichtung die zur Überbrückung von Unterbrechungen mit einem elektrisch leitendem Polymer versehen ist.
In der US 5,419,424 wird eine Prüfeinrichtung für den Sicherheitsfaden in Banknoten dargestellt. Die Prüfeinrichtung besitzt Sensorelektroden, die den Sicherheitsfaden mittels kapazitiver Kopplung detektieren.
In der DE 43 34 797 wird ein Verfahren zur Herstellung fälschungssicherer Dokumente sowie ein Verfahren zu deren Prüfung aufgezeigt. Die Dokumente enthalten ein Gitterwerk aus Metalldrähten, die an ihren Kreuzungspunkten kontaktiert werden.
In der EP 839 950 wird ein Verfahren zum Einlagern von Substanzen in eine laufende Faserbahn beschreiben. Die Substanzen werden im/oder vor dem Stoffauflauf in die Faserstoffsuspension eingeleitet. Die Einleitung geschieht an mehreren über die Breite der Faserbahn verteilten Stellen und geschieht mindestens an einer Stelle intermittierend.
Um in dieser Situation für Fälscher technologische Hürden aufzubauen, entstanden komplizierte Lösungen unter Verwendung lichtaktiver Merkmalsstoffe, bei denen - wie in DE. 196 53 423 beschrieben - humanvisuell nicht erkennbare, lichtabsorbierende Merkmalsstoffe zusätzlich Verwendung finden. Auf diese Weise entstehen beispielsweise während einer Prüfung unter dem Einfluß von IR-Licht Druckbilder mit auffälligen Fehlstellen.
Zur Erhöhung der Fälschungssicherheit werden weiter Merkmalsstoffe in einer definierten Verteilung auf die Papierbahn aufgebracht, um die Echtheit eines Dokuments maschinell lesbar zu machen. Nach der DE 197 14 519 werden dafür humanvisuell nicht erkennbare Merkmalsstoffe eingesetzt, die in linienförmig ausgeführten Markierungen ein visuelles Druckbild überlagern. Der verwendete Merkmalsstoff soll aufgrund einer physikalischen Eigenschaft maschinell nachweisbar sein. Unter anderen wird als eine derartige physikalische Eigenschaft auch die elektrische Leitfähigkeit genannt, jedoch wird ein derartiger, humanvisuell nicht erkennbarer Merkmalsstoff nicht offenbart.
Ein gegenwärtig bei Banknoten verbreitet eingesetztes Sicherheitsmerkmal wird durch einen Folienaufbau verkörpert, der aus mindestens einer Trägerfolie und einer auf die Trägerfolie aufgebrachten Metallisierung besteht. Ein sogenannter Sicherheitsfaden wird entweder vollständig oder mit Fenstern in die Papierbahn eingebettet. Ursprilnglich diente ein solcher Sicherheitsfaden einschließlich erkennbarer demetallisierter Stellen in Form von Zeichen oder Buchstaben nur zur humanvisuellen Prüfung. In dem Bestreben einer Verbesserung der Fälschungssicherheit wurde eine zusätzliche Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit der Metallisierung in Betracht gezogen. Eine Verwirklichung dieser Absicht scheiterte bislang daran, daß einerseits die Banknoten in ihrem Gebrauch einer hohen mechanischen Beanspruchung unterliegen, beispielsweise durch Knicken und Falten durch den Benutzer, aber auch durch Biegen in Geldautomaten und Zählmaschinen. Zum anderen unterliegt der Folienaufbau auch schon während des technologischen Prozesses der Papierherstellung infolge Spannens und Biegens einer erheblichen Belastung. Als Folge dessen treten in der Metallisierung zufällig verteilt feine Haarrisse auf, die jegliches Meßergebnis unsicher und nicht reproduzierbar machen. Um Fälschungen dieses Sicherheitsmerkmals aber zu begegnen, ist in den Prüfvorrichtungen von Bankautomaten nicht nur die Präsenz einer Metallisierung nachzuweisen, sondern die Echtheit ist aufgrund eines bestimmten Meßwertes der Leitfähigkeit zu erkennen. Dieses Problem wird grundsätzlich auch nicht dadurch gelöst, wenn-wie in DE 43 44 553 und EP 659 587 vorgeschlagen - anstelle des Aufdampfens der Metallisierung im Hochvakuum metallisch wirkende Druckfarben eingesetzt werden.
Da die elektrische Leitfähigkeit eine der wesentlichsten .Eigenschaften von Metallen ist, scheint es naheliegend zu sein, daß Fälscher die elektrische Leitfähigkeit einer Metallisierung vermuten. Es stehen gegenwärtig sogar ausreichend technologische Ausrüstungen wohlfeil zur Verfügung, um richtige Metallisierungen einschließlich ihrer bildhaften Gestaltung als Fälschung eines Sicherheitsmerkmals in Dokumente, Wertpapiere, Banknoten, Verpackungen oder Waren einzubringen. Da aber die elektrische Leitfähigkeit ein schnell und sicher nachweisbarer Prüfparameter ist, besteht vorerst nicht das Verlangen, auf dieses Sicherheitsmerkmal zu verzichten. Nachteilig ist außerdem, daß die humanvisuell sichtbare Metallisierung in ihren Eigenschaften kaum variabel ist, da sie für den Großteil der Benutzer als ein konstantes und immer in gleicher Weise erkennbares Sicherheitsmerkmal dienen soll. Schließlich sind in die Geheimnisse dieses humanvisuell erkennbaren Sicherheitsmerkmals eine relativ große Anzahl von Personen in Verbindung mit dessen Herstellung und Prüfung eingeweiht, so daß allein von der Größe und Unüberschaubarkeit dieses Personenkreises ein Gefährdungspotential ausgeht.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen elektrisch leitenden Merkmalsstoff vorzuschlagen, bei denen die vorgenannten Nachteile nicht auftreten. Es ist weiterhin auch Aufgabe der Erfindung, solche Merkmalsstoffe vorzuschlagen, die zur Erhöhung der Fälschungssicherheit beitragen, weil die Notwendigkeit entstanden ist, ein weiteres, leicht variierbares Sicherheitsmerkmal zu schaffen, das weniger die Aufmerksamkeit auf sich lenkt als die humanvisuell erkennbare Metallisierung, beziehungsweise ein Sicherheitsmerkmal an wechselnden Stellen vorzuschlagen, an denen es nicht vermutet wird und nur mit äußerst präzise arbeitender Prüftechnik feststellbar ist. Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Polyethylendioxithiophenpolystyrolsulfonat (PEDT/PSS) als ein elektrisch leitender Merkmalstoff für Sicherheitsmerkmale für Dokumente, Wert papiere, Banknoten und Produkte. Diese der Sicherheit dienenden Merkmale und Elemente werden direkt oder in Verbindung mit anderen in die Papierstoffbahn einzubringenden Sicherheitsmerkmalen, wie Sicherheitsfäden, in die Papierstoffbahn integriert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kennzeichen und Merkmale des Anspruchs 1 sowie deren spezielle in den Unteransprüchen dargelegte Ausführungsformen gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung gewährt den Vorteil, dass das gefundene Polyethylendioxithiophenpolystyrolsulfonat (PEDT/PSS) in Verbindung mit Sicherheitspapier mit verdeckten, detektierbaren Merkmalen auszustatten, die humanvisuell nicht erkennbar sind und deren homogenes oder partielles Vorhandensein zu prüfen ist. Zugleich ergibt sich in überraschender Weise der Vorteil eines kontinuierlich ablaufenden, zeitsparenden und kostengünstigen Verfahrens zur Einbringung von Merkmalsstoffen und Sicherheitsmerkmalen in Papierbahnen und durch die hervorragenden stofflichen Eigenschaften des Polyethylendioxithiophenpolystyrolsulfonat (PEDT/PSS), der guten Verträglichkeit bei der Verbindung mit der Papierstoffsuspension.
Die Erfindung wird anhand nachfolgender Beispiele und der Figuren erläutert.
  • Fig. 1 - Langsieb einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht und Draufsicht zur Darstellung des Verfahrens der partiellen Integration des Merkmalsstoffs in Linienform,
  • Fig. 2 - Rundsieb einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht und Draufsicht zur Darstellung desselben Verfahrens,
  • Fig. 7 - Signalbild beim Überstreifen des Sensors über eine Banknote mit einem Wasserzeichen,
  • Fig. 7a - Signalverknüpfung der Sensoren,
  • Fig. 8 - schematische Seitenansicht einer Wasserzeichenprägewalze mit einer Merkmalsstoffübertragungswalze,
  • Fig. 8a - Signalbild eines elektrisch leitenden Wasserzeichens in konventionellem Papier,
  • Fig. 9 - schematische Darstellung bei partiellem Merkmalsstoffauftrag auf bzw. Merkmalsstoffintegration in die Papierstoffbahn 6,
  • Fig. 10 - Signalbilder der partiellen Merkmalsstoffdetektion,
  • Fig. 11 - Folienaufbau mit einer Trägerfolie, einer Metallisierung und einer weiteren Schicht aus einem elektrisch leitenden Polymer,
  • Fig. 12 - ein anderer Folienaufbau mit einer Trägerfolie, einer Metallisierung und einer weiteren Schicht aus dem elektrisch leitenden Polymer,
  • Fig. 13 - ein Folienaufbau mit zwei Trägerfolien und einer Metallisierung, wobei jede der Trägerfolien eine weitere Schicht aus dem elektrisch leitenden Polymer trägt,
  • Fig. 14 - ein Folienaufbau mit zwei Trägerfolien, einer Metallisierung und einer weiteren Schicht aus dem elektrisch leitenden Polymer,
    • In Fig. 1 ist eine Papiermaschine in schematischer Seitenansicht und Draufsicht mit einem Langsieb 1, einem Stoffauflauf 3, Auslaufrohren 17, einem Steuerteil 18 für die Auslaufrohre 17, einem automatischen Ventil 19 in jedem Auslaufrohr 17, einer Pumpe 20 für den Kreislauf des Merkmalsstoffs und einem Vorratsbehälter 26 für den Merkmalsstoff zur partiellen Integration dargestellt. Ferner sind Merkmalsstoff enthaltende Prüfzonen 14 dargestellt.
    Fig. 2 zeigt das Rundsieb 2 einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht und Draufsicht mit einem Stoffeinlauf 4, den partiellen Prüfzonen 14, dem Auslaufrohr 17, dem Steuerteil 18 für die Auslaufrohre 17, dem automatischen Ventil 19 in jedem Auslaufrohr 17, der Pumpe 20 für den Kreislauf des Merkmalsstoffs und dem Vorratsbehälter 26 für den Merkmalsstoff zur partiellen Integration.
    Fig. 7 zeigt das Signalbild in der Form eines Diagramms der Spannung U als Funktion der Kanalzahl beim Überstreifen der optischen Scannersensoren 10 und der kapazitiven Scannersensoren 11 über eine Banknote mit homogener Merkmalsstoffverteilung 6 und mit einem elektrisch leitenden Prägebereich 24. In einer schematischen Darstellung sind die Sensorkanäle 1 - 14 gezeigt.
    Fig. 7a zeigt die Signalverknüpfung der optischen Scannersensoren 10, der kapazitiven Scannersensoren 11 und der optischen Sensoren 13 zur Aktivierung der kapazitiven Scannersensoren 11 bei der Prüfung eines Blattgutes mit partiellen Prüfzonen 14.
    Fig. 8 zeigt die schematische Seitenansicht einer Wasserzeichenprägewalze 5 mit Prägesegmenten 25 und mit einer Merkmalsstoffübertragungswalze 7, einer elektrisch leitenden Prüfzone 9 in Form eines Wasserzeichens, einem Merkmalsstoffvorratsbehälter 16 und einer Andruckwalze 27.
    Fig. 8a zeigt das Signalbild in Form eines Diagramms der Spannung U als Funktion der Kanalzahl bei der Prüfung einer elektrisch leitenden Prüfzone 9 in nicht mit Merkmalsstoff versehenem Papier.
    Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung nach einer partiellen Merkmalsstoffintegration in die Papierstonbahn 6 nach Fig. 8 die Prüfung mit den kapazitiven Scannersensoren 11, den optischen Sensoren 13 zu deren Aktivierung und mit den unterschiedlichen partiellen Prüfzonen 14a, 14b, 14c.
    Fig. 10 zeigt die Signalbilder 23 der partiellen Merkmalsstoffdetektion entsprechend den Anordnungen in Fig. 9.
    Fig. 11zeigt einen Folienaufbau mit einer Trägerfolie 28, einer Metallisierung 29 und einer weiteren Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer.
    Fig. 12 zeigt einen anderen Folienaufbau mit der Trägerfolie 28, der Metallisierung 29 und der weiteren Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer.
    Fig. 13 zeigt einen Folienaufbau mit zwei Trägerfolien 28;28' und einer Metallisierung 29, wobei jede der Trägerfolien 28; 28' eine weitere Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer trägt.
    Fig. 14 zeigt einen Folienaufbau mit zwei Trägerfolien 28;28', einer Metallisierung 29 und einer weiteren Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer.
    Beispiel 1:
    In Fig. 1 und 2 wird dargestellt, wie ein partieller Auftrag des gefundenen Polyethylendioxithiophenpolystyrolsulfonat (PEDT/PSS) durch genau. über der Papierstoffbahn 6 positionierten Dosiereinrichtungen realisiert wird. Die Voraussetzung für eine gleichmäßige Versorgung der Dosiereinrichtungen mit dem Merkmalsstoff ist eine ständige Zirkulation des Papierbreis durch Pumpen 20 im gesamten Rohrsystem einschließlich des Vorratsbehälters 26 für den Merkmalsstoff zur partiellen Integration. Mittels einer Anordnung von Dosiereinrichtungen, bestehend jeweils aus einem Auslaufrohr 17 mit einem automatischen Ventil 19 wird der Merkmalsstoff partiell auf die Papierstoffbahn 6 aufgebracht beziehungsweise in diese integriert. Dadurch entstehen in Abhängigkeit von der Steuerung linienförmig kontinuierliche Prüfzonen 14a, diskontinuierliche Prüfzonen 14b oder punktuelle Prüfzonen 14c. Siehe dazu auch Fig. 9. Durch das Schneiden der Papierstoffbahn 6 zu Blattgut erhält man partielle Prüfzonen 14 mit dem Merkmalsstoff. Diese können über die gesamte Blattbreite oder Blattlänge verlaufen oder abschnittsweise in der Blattlänge oder -breite vorhanden sein. Die Breite der Linien oder Linienabschnitte ist dem Auflösungsvermögen der Scannersensoren 10; 11anzupassen. Vorzugsweise wird eine Linienbreite von 2 mm gewählt.
    Bei der Verwendung elektrisch leitender Polymere ergibt sich der Vorteil, daß diese Polymere eine gute Verträglichkeit zu den anderen Inhaltsstoffen des Papierbreis besitzen. Die Integration in den Papierstoff ist deshalb wesentlich unkomplizierter als bei festen Merkmalsstoffen, da die elektrisch leitenden Polymere auch in flüssiger Form zur Verfügung stehen. Die benötigten Konzentrationen gestatten eine nahezu transparente elektrisch leitende Markierung.
    Beispiel 2:
    Anhand der Fig. 8 wird mittels der Prägewalze 5 und der Merkmalsstoffübertragungswalze 7 ein Abdruck des PEDT/PSS auf der Papierstoffbahn 6 erzeugt. Der Abdruck der Prägesegmente 25 entspricht der bildlichen Darstellung der elektrisch leitenden Prüfzone in Form des Wasserzeichens 9.
    Beispiel 3:
    In den Fig. 1 und 2 wird dargestellt, daß die Prüfzonen 14 in der Papierstoffbahn 6 auf das homogene beziehungsweise partielle Vorhandensein des Merkmalsstoffs kontrolliert werden. Das dabei gewonnene Prüfergebnis beeinflußt über das Steuerteil 18 die automatischen Ventile 19 in den Auslaufrohren 17.
    Wie bereits ausgeführt, ist in den Fig. 7, 7a, 8a, 9 und 10 die Prüfung in verschiedenen Anwendungen mit den entsprechenden Signalbildern dargestellt.
    In Fig. 7 wird anhand eines Wasserzeichens im Prägebereich 24 dargestellt, wie die Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit des Papiers als eine Referenzprüfung zu der Prüfung der bildhaften Gestaltung des Wasserzeichens ausgeführt wird.
    Das Papier mit dem Wasserzeichen durchläuft in Pfeilrichtung nacheinander eine Anordnung optischer Scannersensoren 10 und eine weitere Anordnung kapazitiver Scannersensoren 11. Das dazugehörige Signalbild zeigt den übereinstimmenden Spannungsverlauf der optischen Scannersensoren 10 und der kapazitiven Scannersensoren 11, hier dargestellt als eine Funktion der Kanalzahl.
    Wie Fig. 7a zeigt, werden auch hier die Sensorkanäle wie oben beschrieben im Wechsel angesteuert.
    In Fig. 9 und 10 wird die Prüfung von linienförmig auf Papier aufgetragenen Merkmalsstoff sowie die dabei entstehenden Signalbilder 23 gezeigt.
    In Fig. 9a enthält das Papier eine Prüfzone 14a mit einem kontinuierlichen, linienförmigen Auftrag des Merkmalsstoffes. Beim Durchlaufen der Prüfanordnung, bestehend aus den optischen Sensoren 13 und den kapazitiven Scannersensoren 11, entsteht ein entsprechender kontinuierlicher Spannungsverlauf U = f (t) im Signalbild 23.
    In Fig. 9b ist der Auftrag des Merkmalsstoffes in der Prüfzone 14b in regelmäßigen Abständen unterbrochen. Während der Prüfung entsteht ein Signalbild 23 mit entsprechenden regelmäßigen Sprüngen im Spannungsverlauf U = f (t).
    In Fig. 9c ist der Auftrag in der Prüfzone 14c in unregelmäßigen Abständen unterbrochen. Auch das spiegelt sich in dem sich ergebenden Signalbild 23 wider.
    Beispiel 4:
    Im folgenden wird anhand der Fig. 11 bis 14 die Anwendung des elektrisch leitenden Merkmalsstoffes bei einem in die Papierstoffbahn 6 einzubringenden Folienaufbaus erläutert.
    Der Folienaufbau des in eine Papierbahn einzubringenden Sicherheitsmerkmals enthält eine Trägerfolie 28; 28', beispielsweise aus Polypropylen, mit einer Dicke von vorzugsweise 40 µm. Die auf die Trägerfolie 28; 28', beispielsweise durch Bedampfen oder Sputtern, aufgebrachte Metallisierung 29 weist eine zusätzliche Dicke von etwa 2 nm auf.
    Die Metallisierung 29 enthält demetallisierte Stellen, beispielsweise in Form von Buchstaben oder Zahlen, die humanvisuell im Durchlicht für den Benutzer erkennbar sind. Die Demetallisierung erstreckt sich abschnittsweise bis an den Rand der Trägerfolie 28; 28'. Auf ihrer anderen Seite ist die Trägerfolie 28; 28' mit einer weiteren Schicht 30 aus dem PEDT/PSS spezielle PEDT/PSS (Polyethylendioxythiophenpolystyrolsulfonat) nach der Formulierung CPP105, ist in einer Dicke von 1 µm bis 2 µm auf die Trägerfolie 28; 28' aufgetragen. Durch das
    Hinzufügen der weiteren Schicht 30 tritt also eine völlig zu vernachlässigende Dickenzunahme ein. Der als Sicherheitsmerkmal in eine Papierbahn eingebrachte Folienaufbau mit dem erfindungsgemäßen Merkmalsstoff beeinträchtigt also durch seine geringfügig veränderte Dicke in keiner Weise die aus der Papierbahn angefertigten Dokumente oder Banknoten, selbst in einem Stapel von beträchtlicher Höhe. Ebensowenig wird das Papier an der Einbettungsstelle des Sicherheitsmerkmals durch eine vergrößerte Dicke geschwächt.
    Die beispielsweise durch Bedampfen oder Sputtern auf die Trägerfolie 28; 28' aufgebrachte Metallisierung 29 ist nur wenige Atomlagen stark und daher in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur der Trägerfolie relativ spröde. Beim Falten, Biegen oder Knicken treten in zufälliger Weise verteilte Haarrisse auf, die das beabsichtigte Messen der Leitfähigkeit von vorgegebenen Abschnitten der Metallisierung 29 unmöglich machen. Dagegen ist die weitere Schicht 30 biegsam und elastisch und weist gegenüber der Metallisierung 29 in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur der Trägerfolie 28; 28' eine weit höhere Dehnbarkeit auf. Auch beim Biegen, Knicken und Falten, beispielsweise einer Banknote, tritt keine Unterbrechung der weiteren Schicht 30 ein. Die beispielsweise in Bankautomaten vorhandenen Prüfvorrichtungen erfassen nunmehr für vorgegebene Abschnitte des Sicherheitsmerkmals einen Meßwert der Leitfähigkeit aus der nach dem bekannten Stand der Technik vorgesehenen Metallisierung 29 mit möglicherweise vorhandenen Haarrissen und aus der zu der Metallisierung 29 parallelgeschalteten, relativ hochohmigen weiteren Schicht 30.
    Beispiel 5:
    Eine bevorzugte Ausführung des Folienaufbaus mit dem erfindungsgemäßen Merkmalsstoff für ein Sicherheitsmerkmal, beispielsweise in einer Banknote, ist in Fig. 11 dargestellt. Fig. 11 zeigt die Trägerfolie 28, auf deren einer Seite die Metallisierung 29 aufgebracht ist. Die andere Seite der Trägerfolie 28 trägt die weitere Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer.
    Das Aufbringen der weiteren Schicht 30 auf die Trägerfolie 28 geschieht nach üblichen technologischen Verfahren, beispielsweise durch ein Kalandrieren. Es entsteht somit eine Verbund-Folie, auf die anschließend die Metallisierung 29, beispielsweise durch Bedampfen, aufgebracht wird.
    Es ist selbstverständlich auch möglich, die weitere Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer nach dem Bedampfen der Trägerfolie 28 auf die Metallisierung 29 aufzubringen. Bei einem derartigen Folienaufbau geht von der weiteren Schicht 30 eine gewisse Schutzwirkung für die Metallisierung 29 aus.
    Beispiel 6:
    Fig. 12 zeigt eine andere bevorzugte Ausführung des Fölienaufbaus mit dem erfindungsgemäßen Merkmalsstoff. Dargestellt ist die Trägerfolie 28 mit der Metallisierung 29. Zwischen der Trägerfolie 28 und der Metallisierung 29 befindet sich die weitere Schicht 30 PEDT/PSS als ein Haftvermittler zwischen der Trägerfolie 28 und der Metallisierung 29. Die Anordnung der weiteren Schicht 30 als ein Haltvermittler ist nicht auf eine Verbesserung der Haftung zwischen der Trägerfolie 28 und der Metallisierung 29 beschränkt. Die weitere Schicht 30 ist zwischen beliebigen anderen Folien oder Schichten zur Verbesserung der Haftung einsetzbar. Als Haftvermittler zwischen der Trägerfolie 28 und der Metallisierung 29 entsteht jedoch der Vorteil, daß die relativ spröde Metallisierung 29 auf der wesentlich elastischeren weiteren Schicht 30 erheblich höheren mechanischen Beanspruchungen widersteht als bei einer unmittelbaren Bedampfung der Trägerfolie 28.
    Beispiel 7:
    Fig. 13 zeigt einen Folienaufbau für ein Sicherheitsmerkmal mit dem erfindungsgemäßen Merkmalsstoff unter Verwendung einer Trägerfolie 28, auf die die Metallisierung 29 aufgebracht ist. Die Metallisierung 29 ist durch eine weitere Trägerfolie 28' abgedeckt. Das geschieht beispielsweise zum Schutz der Metallisierung 29, wenn diese bei einem Fensterfaden mit einer teilweisen Einbettung in die Papierbahn einer erhöhten Beanspruchung ausgesetzt ist. Erhöhte Beanspruchungen während des technologischen Prozesses der Papierherstellung sind ein weiterer Grund für den Einsatz einer weiteren Trägerfolie 28'. Mindestens eine der Trägerfolien 28; 28' ist mit der weiteren Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer versehen.
    Beispiel 8:
    In der Fig. 13 tragen beide Trägerfolien 28; 28' die weitere Schicht 30, während in der Fig. 14 eine Ausführung dargestellt ist, in der nur eine der Trägerfolien 28 die weitere Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer trägt.
    Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß der erfindungsgemäße Merkmalsstoff als eine weitere Schicht 30 in einem Folienaufbau Verwendung findet. Der erfindungsgemäße Merkmalsstoff ist in beliebiger Konfiguration als ein Sicherheitsmerkmal in die Papierbahn einbringbar.
    Beispiel 9:
    Es dient der Verbesserung der Fälschungssicherheit, neben dem Merkmal der elektrischen Leitfähigkeit weitere Sicherheitsmerkmale vorzusehen und diese in geeigneter Weise zu kombinieren. So sind beispielsweise neben der elektrischen Leitfähigkeit des Polymers sowohl humanvisuell erkennbare Merkmalspigmente als auch solche vorgesehen, die nur mit geeigneten Prüfvorrichtungen, wie mit speziellen Lichtquellen und optischen Sensoren, erkennbar sind. Darüber hinaus erstreckt sich die Erfindung auch auf die Kombination der elektrischen Leitfähigkeit mit solchen Zuschlagstoffen, die magnetische Eigenschaften besitzen. Besonders vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist eine Kombination der elektrischen Leitfähigkeit mit optischen und magnetischen Merkmalsstoffen. Als eine bevorzugte Anwendung sei erwähnt, die Zuschlagstoffe mit magnetischen Eigenschaften durch das Hinzufügen von humanvisuell erkennbaren Merkmalspigmenten zu verbergen. Somit bleibt es einem potentiellen. Fälscher ungewiß, ob ein magnetisch wirksamer Stoff vorhanden ist, insbesondere da die verwendeten Mengen gering und die magnetischen Auswirkungen nicht ohne weiteres erfaßbar sind.
    Neben einem bloßen Vorhandensein von optisch wirksamen Zuschlagstoffen in dem PEDT/PSS erstreckt sich die Erfindung auch darauf, daß die optisch wirksamen Zuschlagstoffe derart in dem elektrisch leitenden Polymer angeordnet sind, daß eine optische Kodierung entsteht, beispielsweise ein mit Prüfvorrichtungen auswertbares Farbmuster. Das gleiche betrifft die magnetisch wirksamen Zuschlagstoffe, durch deren erfindungsgemäße Anordnung eine magnetische Kodierung entsteht, beispielsweise in der Form eines magnetischen Strichkodes.

    Claims (20)

    1. Verwendung eines 3,4-Ethylendioxithiophen (EDT) in angewandter Form als Polyethylendioxithiophenpolystyrolsulfonat (PEDT/PSS) als ein elektrisch leitender Merkmalsstoff für Sicherheitsmerkmale für Dokumente, Wertpapiere, Banknoten, Verpackungen und Produkte, worin der Merkmalstoff (PEDT/PSS) in die Papierstoffbahn oder auf diese gebracht wird.
    2. Verwendung nach Anspruch 1 in der Weise, dass das PEDT/PSS in eine Papierstoffbahn (6) eingebracht ist.
    3. Verwendung nach Anspruch 1 in der Weise, dass das PEDT/PSS auf eine Papierstoffbahn (6) aufgebracht ist.
    4. Verwendung nach Anspruch 1 in der Weise, dass das PEDT/PSS auf Papier in einem Wasserzeichen appliziert ist.
    5. Verwendung nach Anspruch 1 in der Weise, dass das PEDT/PSS als partielle Prüfzone (14a; 14b; 14c) auf einem Blattgut aus Papier (6) vorhanden ist.
    6. Verwendung nach Anspruch 1 in der Weise, dass das PEDT/PSS auf Blattgut aus Papier (6) als Merkmalsstoff mit optischen Eigenschaften, vorzugsweise als Farbmuster aufgebracht ist.
    7. Verwendung eines 3,4-Ethylendioxithiophen (EDT) in angewandter Form als Polyethylendioxithiophenpolystyrolsulfonat (PEDT/PSS) als ein elektrisch leitender Merkmalsstoff für Sicherheitsmerkmale für Dokumente, Wertpapiere, Banknoten, Verpackungen und Produkte in der Weise, dass das PEDT/PSS auf einer Trägerfolie (28; 28') appliziert ist.
    8. Verwendung nach Anspruch 7 in der Weise, dass die mit PEDT/PSS applizierte Trägerfolie (28; 28') innerhalb eines Folienaufbaus oder einer Verbund-Folie angeordnet ist.
    9. Verwendung nach Anspruch 8 in der Weise, dass der Folienaufbau als Sicherheitsmerkmal in einer Papierbahn eingebettet ist.
    10. Verwendung nach Anspruch 8 in der Weise, dass der Folienaufbau als Sicherheitsmerkmal teilweise in der Papierbahn eingebettet ist.
    11. Verwendung nach Anspruch 7 in der Weise, dass das PEDT/PSS mit mindestens einer Folie, mit einer härtbaren Lackschicht, mit einer Reflexionsschicht und mit einer Schutzschicht verbunden ist.
    12. Verwendung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Weise, dass das PEDT/PSS als mindestens eine zusammenhängende Fläche aufgebracht ist.
    13. Verwendung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Weise, dass das PEDT/PSS als eine Fläche mit mindestens einer Unterbrechung aufgebracht ist.
    14. Verwendung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Weise, dass das PEDT/PSS als eine linienförmige (14a) oder diskontinuierliche (14b) oder punktförmige (14c) Prüfzone aufgebracht ist.
    15. Verwendung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Weise, dass das PEDT/PSS als Sicherheitsmerkmal Bestandteil einer Druckfarbe ist.
    16. Verwendung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Weise, dass das PEDT/PSS als ein Haftvermittler bzw. Primer in einem Folienaufbau und/oder zwischen zwei Folien und/oder zwischen einem Folienaufbau und dem Papier (6) angeordnet ist.
    17. Verwendung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Weise, dass das PEDT/PSS als Druckbild auf das in die Papierstoffbahn (6) einzubringende Sicherheitsmerkmal aufgebracht ist.
    18. Verwendung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Weise, dass das PEDT/PSS mit einem Zuschlagstoff, vorzugsweise mit einem optisch aktiven oder optisch aktivierbaren Pigment oder einem Pigment mit magnetischen Eigenschaften versehen ist.
    19. Verwendung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Weise, dass das Sicherheitsmerkmal neben dem PEDT/PSS mit einer optischen Kodierung und/oder mit einer magnetischen Kodierung ausgestattet ist.
    20. Verwendung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche in der Weise, dass das PEDT/PSS innerhalb eines Folienaufbaus als Schutzschicht für eine Metallisierung (29) angeordnet ist.
    EP99939917A 1998-06-16 1999-06-15 Merkmalsstoffe und sicherheitsmerkmale und verfahren zur integration dieser in die papierstoffbahn sowie verfahren zur prüfung Revoked EP1090187B1 (de)

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