EP1383959B1 - Farbcodierung zur kennzeichnung von gegenständen - Google Patents

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EP1383959B1
EP1383959B1 EP02712958A EP02712958A EP1383959B1 EP 1383959 B1 EP1383959 B1 EP 1383959B1 EP 02712958 A EP02712958 A EP 02712958A EP 02712958 A EP02712958 A EP 02712958A EP 1383959 B1 EP1383959 B1 EP 1383959B1
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EP
European Patent Office
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object according
particles
colored particles
color
paper
Prior art date
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EP02712958A
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Walter Schneider
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Giesecke and Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
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Publication date
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    • D21H21/52—Additives of definite length or shape

Definitions

  • the invention relates to an article with a color coding for the identification of the article, in particular a document of value, and a security element applicable to the article with such a color coding.
  • value document in the context of the invention banknotes, checks, stocks, tokens, identity cards, credit cards, passports and other documents as well as labels, seals, packaging or other elements for product assurance to understand.
  • a value document which contains complex, green-colored particles having a particle size of less than 1 ⁇ m, which contain a low-concentration, luminescent substance in the IR range. If the particles are stored in the paper volume, the concentration is between 500 g and 10,000 g per ton of paper. If the particles are printed, their concentration is 100 kg to 30 kg per ton of printing ink.
  • the examination of such value documents is complex and requires the use of both a particularly intense excitation light source, for example a flash light, and an IR sensor.
  • the DE-A-199 23 959 describes a value document with similarly complex color particles, which are produced by crystal formation from a plurality of molecular sieves, wherein the luminescent dye in the molecular sieves is installed. The presence or absence of one or more particles results in coding of the value document.
  • luminescent color particles are stored in paper in an amount of, for example, 4,000 g per tonne of paper.
  • the particle size is chosen so that the particles do not disappear in the background, but are individually recognizable during the test. Since the test takes place in the dark, a particle size of 30 to 500 .mu.m, preferably 100 to 230 .mu.m, is sufficient because of the luminescence of the particles.
  • the particles are stored in the security paper or the paper is coated with it.
  • the EP-A-219 743 proposes much smaller luminescent color particles with a size of 10 to 35 microns and a concentration of 1 to 15 g per ton of paper.
  • the color particles consist of transparent material in which the luminescent substances are embedded. Due to their extensive transparency and their small size, the particles are not visible to the naked eye, but on UV irradiation they glow in the dark and are thus individually recognizable.
  • interference pigments with a particle size of 5 to 30 microns on a colored background. If the interference pigments are applied to a substrate printed with a scattering, complementary color pigment, false colors are produced during copying, up to the invisibility of the copied interference pigments.
  • the color codings proposed in the prior art are complicated by the complexity of the color particles used and correspondingly expensive to produce.
  • their testing is complex because it requires at least a dark room for testing and possibly additional, expensive and possibly maintenance-prone tools, such as a UV light source and the like.
  • the possibilities of producing different color codings by combining differently colored color particles are very limited.
  • Object of the present invention is to provide objects, in particular securities, with a color coding available, which opens up numerous possibilities of variation at low cost and which inconspicuous, that is not readily apparent to the naked eye, but yet detectable without much effort.
  • the invention is based on a combination of features which is closely related to the color particles used, namely on the one hand the “particle size” and on the other hand the “particle concentration”.
  • the particle size is inventively chosen so that the individual particles are just no longer perceptible to the naked eye.
  • the particle concentration is chosen so that it is not perceived by the human eye as a coloration of the product.
  • Such color coding can be generated with simple color particles. It is imperceptible to the naked eye, therefore does not stand out as an authenticity or identification feature, but is still recognizable with the simplest technical aids, such as a magnifying glass or a simple microscope. In addition, an enormous variety of color coding variations can be achieved by combining differently colored particles with color shades which can be easily distinguished from one another by the human eye.
  • the color perception of the human eye depends not only on the specific hue as such, but also substantially on the color saturation and the color brightness of the hue or the contrast to the background. The lower the color saturation ("luminosity of color”) and the contrast, the less perceived as coloration of the product at a given particle concentration. The same applies to the visual acuity or the resolution of the human eye. For while contrasting colors may still be perceivable or dissolvable given the particle size, less contrasting colors may not be discernable at the same particle size. It should also be borne in mind that visual acuity decreases with age as well as with visual distance.
  • ranges of particle size between 1 .mu.m and 100 .mu.m, in particular 10 .mu.m to 30 .mu.m, and ranges of particle concentration are, in the case of admixture of the particles in a pulp, between 10 g and 1000 g per Ton produced paper, in particular about 100 g per ton of paper produced, depending on hue, color saturation and color brightness of the particles and beyond also dependent on the particulate material. Because the required particle concentration (based on the paper pulp) also depends on whether, for example, the dyes are embedded in a transparent resin or polymer matrix or whether colored metal oxide particles are used.
  • the color particles can be connected to the product in a variety of ways.
  • the particles may be admixed to a printing ink, preferably in a concentration of 0.1% by weight, based on the printing ink, which is preferably white or transparent, but which may also be colored, provided that the color particles are not colored in relation to this coloring human eye can be well distinguished.
  • a plastic or paper pulp is possible.
  • the particles can be provided on or in a plastic carrier material, which is for example at least partially embedded in a paper pulp.
  • the plastic carrier material may in this case have the form of a security thread, a mottled fiber or a planchette.
  • the plastic or paper carrier material can also be attached to any other object, for example as part of product securing measures.
  • the carrier material is preferably formed in this case as a label. If the carrier material is part of the object to be secured, as is the case, for example, with tear threads, it is of course also possible to use any other shaping.
  • the color coding preferably comprises more than one color.
  • color particles with the basic colors yellow, red, blue and possibly additional color particles with the orange hues in between To use violet, green.
  • the mixed color brown and, moreover, black are suitable.
  • some hues can be easily distinguished by differences in brightness, such as light blue and dark blue.
  • Particles in the aforementioned colors can be produced in a simple and inexpensive manner. Also easy to make, but inherently more valuable and therefore more expensive are colored particles of valuable substances such as gold, ultramarine, malachite green, garnet and the like. For high-value documents, the use of such valuable particles may be useful to reduce their counterfeit attraction, without thereby complicating the production of color coding or checking the color coding.
  • a particular advantage of the invention is to be seen in the ease of manufacture of the particles, since they can be readily prepared from an inexpensive material by grinding in the desired particle size.
  • the particles may be ground, selectively absorbing metal oxides, such as iron oxide Fe 2 O 3 , which appears red to the viewer, or chromium oxide, which appears green to the viewer.
  • the particles may also consist of a resin, in particular a melamine resin or polyurethane resin, the organic substances with the desired hues (for example, red or green) are added.
  • the melamine resin or polyurethane resin is brittle after curing and therefore easily grindable.
  • polymeric materials, in particular acrylic polymers can be used as the dye carrier, provided that they are brittle and grindable.
  • the particles are incorporated in the product, for example by mixing them into the pulp during papermaking, it must be ensured that the particles are insoluble in the material, which is usually the case for organic dyes in melamine resin and acrylic polymers Case is.
  • the color particles used are simple, color-independent scattering color particles, which are thus based either on selective absorption or diffuse scattering.
  • the color particles in the visual spectral range reflect to the human eye can be perceived without additional equipment expense, apart from a simple technical tool, such as a magnifying glass or a microscope.
  • the magnification factor of these aids depends on the size of the particles used, i. the smaller the particles, the stronger the magnification factor. With particle sizes of about 50 microns and more usually a magnifying glass with 8x magnification (8x) is sufficient. For particle sizes of less than about 50 microns, especially in the range of 10 microns, however, we recommend a microscope with 100-fold magnification (100x).
  • a particular embodiment of the invention therefore provides that the colored particles are combined with any machine-readable features, for example also luminescent substances which are not perceptible to the naked eye in daylight. These luminescent substances may be provided separately, but are preferably embedded together with the dyes in the resin or polymer matrix. Such particles can then be detected both with the eye and with sensors, in particular if the luminescent substances exclusively luminesce outside the visual spectral range, for example in the UV or IR spectral range. This combination is particularly advantageous if, in addition to a marking of the products, a proof of authenticity should also be possible.
  • luminescent dyes it is possible to use readily available luminescent substances, but also luminescent substances developed especially for safety-related applications.
  • the former luminescent substances are preferably used to increase the number of variants for color coding. Suitable are fluorescers, e.g. Distillibene derivatives with blue fluorescence or flavin resp. Flavone dyes with yellow-green fluorescence.
  • the luminescent substances specially developed for safety applications are, for example, host lattices doped with rare earth elements.
  • the products with the color coding for example by incorporating the particles in the volume of the product or by application to the surface, for example by printing by means of Flexoprint or by spraying by means of a device according to EP 0 659 935 B1 .
  • the flexographic printing inks preferably consist of a colorless varnish with addition so little particles that the printed color does not look colorful.
  • the color coding variants which can be achieved with the different color pigments can be further increased if the different color particles are present in separate, continuous stripes on or in the product.
  • the papermaking was carried out identically as in Example 1.
  • the stock suspension were mixed per color about 200 g of color particles per ton of paper produced.
  • the color particles were made of a melamine resin to which a red organic dye was mixed to produce red color particles and a green organic dye was mixed to produce green color particles.
  • the melamine resin is e.g. Maprenal VMF 3921w / 85WA (manufacturer: Vianova AG), to which 5% by weight of red or green dye, based on the amount of dry resin, is added.
  • a brittle, easily grindable resin was obtained, from which the color particles (particle size about 20 ⁇ m) were obtained by grinding and added to the paper stock suspension.
  • the particles were detectable with a microscope at a magnification of 100x (100x) and easily distinguishable without the paper having any noticeable coloration.
  • a paper sheet of 90 g / m 2 was formed, the pulp suspension of which had been mixed with two different fluorescent particles (particle size about 20 ⁇ m) in an amount of about 200 g per ton of produced paper prior to sheet formation.
  • the sheet was formed on a papermaking screen in the usual manner and dried.
  • the particles were prepared from melamine resin Maprenal VMF 3921w / 85WA (manufacturer Vianova AG), to produce red color particles 5 wt .-% Nylosan Rhodamine B300, based on the dry amount of resin, and to produce colorless particles 5 wt .-% blank BA, based on the amount of dry resin was added.
  • the mixture of Maprenal and Nylosan Rhodamin B300 or Blankophor BA is poured into a dish designed with polyester film and dried at 120 ° C in the oven.
  • the foil is removed and the hardened mass scraped off.
  • the hardened mass is then comminuted in a hammer mill and sieved through a sieve of 30 ⁇ m mesh size.
  • the particle fraction that has passed through the sieve is added to the pulp suspension used for sheet formation.
  • Blankophor BA visually fluoresces blue in the visible spectral region and Nylosan Rhodamine B 300 fluoresces red in the visible spectral region.
  • Nylosan Rhodamine B300 has a red body color in the visible spectral range. The particles were detectable with a microscope at a magnification of 100x (100x) and easily distinguishable without the paper having any noticeable coloration.
  • a pulp suspension for example, a suspension of 100 g of pine sulfate pulp in 5 liters of water 10 mg Ultramarine (blue, particle size approx. 40 ⁇ m) 20 mg Iron oxide Fe 2 O 3 (red, particle size approx. 30 ⁇ m) 20 mg Blankophor BA resin particles, as prepared in Example 3 (colorless, when excited in UV blue fluorescent, particle size 25 microns) and 10 mg Mica (shiny metallic, particle size approx. 40 ⁇ m) added.
  • Ultramarine blue, particle size approx. 40 ⁇ m
  • Iron oxide Fe 2 O 3 red, particle size approx. 30 ⁇ m
  • Blankophor BA resin particles as prepared in Example 3 (colorless, when excited in UV blue fluorescent, particle size 25 microns) and 10 mg Mica (shiny metallic, particle size approx. 40 ⁇ m) added.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gegenstand mit einer Farbcodierung zur Kennzeichnung des Gegenstands, insbesondere ein Wertdokument, sowie ein auf den Gegenstand applizierbares Sicherheitselement mit einer solchen Farbcodierung.
  • Unter der Bezeichnung "Wertdokument" sind im Rahmen der Erfindung Banknoten, Schecks, Aktien, Wertmarken, Ausweise, Kreditkarten, Pässe und auch andere Dokumente sowie Etiketten, Siegel, Verpackungen oder andere Elemente für die Produktsicherung zu verstehen.
  • Es ist bekannt, Gegenstände mit Farbpartikeln auszustatten, um anhand dieser Farbpartikel Rückschlüsse auf Eigenschaften dieser Gegenstände ziehen zu können, zum Beispiel auf deren Echtheit, Herkunft oder Typ. Solche Identifikationsmerkmale sollen vor Nachahmung möglichst geschützt sein, weshalb regelmäßig schwer nachahmbare und möglichst unauffällige Farbpartikel eingesetzt werden.
  • Aus der WO 99/38703 ist beispielsweise ein Wertdokument bekannt, welches komplexe, grünfarbige Partikel mit einer Korngröße von weniger als 1 µm enthält, die eine niedrig konzentrierte, im IR-Bereich lumineszierende Substanz enthalten. Werden die Partikel in das Papiervolumen eingelagert, so beträgt die Konzentration zwischen 500 g und 10.000 g pro Tonne Papier. Werden die Partikel aufgedruckt, so beträgt ihre Konzentration 100 kg bis 30 kg pro Tonne Drucktinte. Die Prüfung solcher Wertdokumente ist aufwändig und bedarf des Einsatzes sowohl einer besonders intensiven Anregungslichtquelle, beispielsweise eines Blitzlichts, als auch eines IR-Sensors.
  • Die DE-A-199 23 959 beschreibt ein Wertdokument mit ähnlich komplexen Farbpartikeln, die durch Kristallbildung aus mehreren Molekularsieben hergestellt werden, wobei der lumineszierende Farbstoff in die Molekularsiebe eingebaut ist. Durch das Vorhandensein oder Fehlen eines oder mehrerer Partikel wird eine Codierung des Wertdokuments erzielt.
  • In der EP-A-226 367 werden zu Identifizierungszwecken mehrere unterschiedlich lumineszierende Farbpartikel in Papier in einer Menge von beispielsweise 4.000 g pro Tonne Papier eingelagert. Die Partikelgröße ist so gewählt, dass die Partikel nicht im Hintergrund verschwinden, sondern beim Test individuell erkennbar sind. Da der Test im Dunkeln stattfindet, genügt wegen der Lumineszenz der Partikel eine Partikelgröße von 30 bis 500 µm, vorzugsweise 100 bis 230 µm. Die Partikel werden in das Sicherheitspapier eingelagert oder das Papier wird damit beschichtet.
  • Die EP-A-219 743 schlägt demgegenüber wesentlich kleinere lumineszierende Farbpartikel mit einer Größe von 10 bis 35 µm und einer Konzentration von 1 bis 15 g pro Tonne Papier vor. Die Farbpartikel bestehen aus transparentem Material, in dem die lumineszierenden Stoffe eingelagert sind. Aufgrund ihrer weit gehenden Transparenz und ihrer geringen Größe sind die Partikel mit dem bloßen Auge nicht erkennbar, bei UV-Bestrahlung leuchten sie jedoch im Dunkeln und werden so einzeln erkennbar.
  • In einem anderen Zusammenhang, nämlich zum Zwecke des Kopierschutzes, wird in der EP-B-673 319 vorgeschlagen, Interferenzpigmente mit einer Partikelgröße von 5 bis 30 µm auf einem farbigen Untergrund aufzudrucken. Wenn die Interferenzpigmente auf einem mit einem streuenden, komplementären Farbpigment bedruckten Untergrund aufgetragen werden, entstehen beim Kopieren Fehlfarben bis hin zur Unsichtbarkeit der kopierten Interferenzpigmente.
  • Die im Stand der Technik vorgeschlagenen Farbcodierungen sind durch die Komplexität der verwendeten Farbpartikel aufwändig und entsprechend teuer in ihrer Herstellung. Außerdem ist deren Prüfung aufwändig, da es zumindest eines dunklen Raumes zur Prüfung und gegebenenfalls noch zusätzlicher, kostspieliger und unter Umständen wartungsanfälliger Hilfsmittel, wie eine UV-Lichtquelle und dergleichen bedarf. Darüber hinaus sind die Möglichkeiten, unterschiedliche Farbcodierungen durch Kombination verschiedenfarbiger Farbpartikel herzustellen, sehr begrenzt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Gegenstände, insbesondere Wertpapiere, mit einer Farbcodierung zur Verfügung zu stellen, welche zahlreiche Variationsmöglichkeiten bei geringen Kosten eröffnet und welche unauffällig, das heißt mit bloßem Auge nicht ohne weiteres erkennbar, aber dennoch ohne großen Aufwand nachweisbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird dies durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Im nebengeordneten Patentanspruch ist ein entsprechendes Wertdokument angegeben. In davon abhängigen Ansprüchen sind jeweils besondere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
  • Die Erfindung beruht auf einer mit den verwendeten Farbpartikeln in engem Zusammenhang stehenden Kombination von Merkmalen, nämlich einerseits der "Partikelgröße" und andererseits der "Partikelkonzentration". Die Partikelgröße ist erfindungsgemäß so gewählt, dass die einzelnen Partikel mit dem bloßen Auge gerade nicht mehr wahrnehmbar sind. Die Partikelkonzentration ist so gewählt, dass sie vom menschlichen Auge nicht als Einfärbung des Produkts aufgefasst wird.
  • Eine solche Farbcodierung kann mit einfachen Farbpartikeln erzeugt werden. Sie ist für das bloße Auge nicht wahrnehmbar, fällt als Echtheits- oder Identifizierungsmerkmal daher nicht auf, ist aber dennoch mit einfachsten technischen Hilfsmitteln, wie einer Lupe oder einem einfachen Mikroskop, erkennbar. Darüber hinaus sind durch Kombination verschiedenfarbiger Partikel mit für das menschliche Auge gut voneinander unterscheidbaren Farbtönen eine enorme Variationsvielfalt von Farbcodierungen erzielbar.
  • Bei den Begriffen, wonach die Partikelkonzentration "nicht als Einfärbung des Produkts aufgefasst wird" und die Partikelgröße "mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmbar ist", handelt es sich um relative Begriffe, die in gewissem Maße auch subjektiv sind. Eine konkrete Definition dieser Begriffe ist aufgrund des individuellen Farbempfindens und der individuellen Sehschärfe des menschlichen Auges nicht möglich und nur in etwa empirisch zu ermitteln.
  • Das Farbempfinden des menschlichen Auges hängt nicht nur vom konkreten Buntton als solchem, sondern wesentlich auch von der Farbsättigung und der Farbhelligkeit des Bunttons bzw. vom Kontrast zum Hintergrund ab. Je geringer die Farbsättigung ("Leuchten der Farbe") und der Kontrast sind, desto weniger wird dies bei gegebener Partikelkonzentration als Einfärbung des Produkts wahrgenommen. Entsprechendes gilt für die Sehschärfe bzw. das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges. Denn während kontrastierende Farben bei gegebener Partikelgröße möglicherweise noch wahrnehmbar bzw. auflösbar sind, können weniger kontrastierende Farben bei derselben Partikelgröße nicht mehr wahrnehmbar sein. Außerdem ist zu bedenken, dass die Sehschärfe mit dem Alter und auch mit dem Sehabstand abnimmt. Während der "Nahpunkt", bei dem das menschliche Auge das größte Auflösungsvermögen besitzt, bei 20-Jährigen noch bei etwa 10 cm liegt, liegt er bei 30-Jährigen schon bei etwa 14 cm, so dass das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges eines 30-Jährigen entsprechend schlechter ist als das eines 20-Jährigen.
  • Unter Berücksichtigung der zuvor genannten, unvermeidbaren Begriffsunschärfen liegen Bereiche der Partikelgröße zwischen 1 µm und 100 µm, insbesondere 10 µm bis 30 µm, und Bereiche der Partikelkonzentration liegen, für den Fall der Beimischung der Partikel in eine Papiermasse, zwischen 10 g und 1000 g pro Tonne produzierten Papier, insbesondere etwa 100 g pro Tonne produzierten Papier, je nach Farbton, Farbsättigung und Farbhelligkeit der Partikel sowie darüber hinaus auch abhängig vom Partikelmaterial. Denn die erforderliche Partikelkonzentration (bezogen auf die Papiermasse) hängt auch davon ab, ob beispielsweise die Farbstoffe in einer transparenten Harz- oder Polymermatrix eingelagert sind oder ob farbige Metalloxidpartikel verwendet werden.
  • Die Farbpartikel können auf verschiedenste Art und Weise mit dem Produkt verbunden werden. So können die Partikel beispielsweise einer Druckfarbe, bevorzugt in einer Konzentration von 0,1 Gew.-% bezogen auf die Druckfarbe zugemischt werden, die vorzugsweise weiß oder transparent ist, die aber auch eingefärbt sein kann, vorausgesetzt, dass die Farbpartikel gegenüber dieser Einfärbung vom menschlichen Auge gut unterschieden werden können. Aber auch ein Zumischen der Partikel zu einer Kunststoff- oder Papiermasse ist möglich. Ebenso können die Partikel auf oder in einem Kunststoffträgermaterial vorgesehen werden, welches beispielsweise zumindest teilweise in eine Papiermasse eingebettet wird. Das Kunststoffträgermaterial kann hierbei die Form eines Sicherheitsfadens, einer Melierfaser oder einer Planchette haben.
  • Das Kunststoff- oder Papierträgermaterial kann jedoch auch an jedem beliebigen anderen Gegenstand, zum Beispiel im Rahmen von Produktsicherungsmaßnahmen befestigt werden. Das Trägermaterial ist in diesem Fall vorzugsweise als Etikett ausgebildet. Wenn das Trägermaterial Bestandteil des zu sichernden Gegenstandes ist, wie es zum Beispiel bei Aufreißfäden der Fall ist, ist selbstverständlich auch jede andere Formgebung möglich.
  • Die Farbcodierung umfasst vorzugsweise mehr als nur eine Farbe. Um in diesem Falle zu gewährleisten, dass die unterschiedlichen Farben mit der Lupe oder dem Mikroskop leicht mit dem menschlichen Auge voneinander zu unterscheiden sind, ist es sinnvoll, Farbpartikel mit den Grundfarbtönen Gelb, Rot, Blau und gegebenenfalls zusätzliche Farbpartikel mit den dazwischen liegenden Bunttönen Orange, Violett, Grün zu verwenden. Als weitere, leicht von den vorgenannten Farben unterscheidbare Farben bieten sich die Mischfarbe Braun und darüber hinaus Schwarz an. Zusätzlich lassen sich manche Bunttöne allein aufgrund unterschiedlicher Helligkeiten einfach unterscheiden, zum Beispiel Hellblau und Dunkelblau.
  • Partikel in den vorgenannten Farben lassen sich auf einfache und preiswerte Weise herstellen. Ebenfalls leicht herstellbar, jedoch von Natur aus wertvoller und daher kostspieliger sind farbige Partikel aus wertvollen Substanzen wie zum Beispiel Gold, Ultramarin, Malachitgrün, Granat und dergleichen. Für hochwertige Wertdokumente kann der Einsatz solcher wertvoller Partikel sinnvoll sein, um deren Fälschungsattraktivität zu senken, ohne dass dadurch die Herstellung der Farbkennzeichnung oder die Prüfung der Farbkennzeichnung komplizierter wird.
  • Geht man beispielsweise von den neun vorgenannten, leicht und sicher unterscheidbaren Farbtönen aus, so ergibt sich die folgende einfache Farbskala:
    1. 1. Schwarz
    2. 2. Hellblau
    3. 3. Dunkelblau
    4. 4. Grün
    5. 5. Violett
    6. 6. Rot
    7. 7. Orange
    8. 8. Gelb
    9. 9. Braun.
  • Da Partikel mit diesen Farben nur entweder vorhanden oder nicht vorhanden sind, lassen sich durch unterschiedliche Kombination 29 = 512 Varianten erstellen, von denen eine Version ("keine Partikel") ausscheidet. Es verbleiben die folgenden 511 Varianten:
    9 Versionen je eine Farbe
    36 Versionen je zwei Farben
    84 Versionen je drei Farben
    126 Versionen je vier Farben
    126 Versionen je fünf Farben
    84 Versionen je sechs Farben
    36 Versionen je sieben Farben
    9 Versionen je acht Farben
    1 Version alle neun Farben.
  • Mittels einfachen, leicht voneinander unterscheidbaren Farbpartikeln lässt sich somit bereits eine enorme Anzahl unterschiedlicher Farbcodierungen erzeugen. Das Hinzunehmen nur einer einzigen weiteren Farbe ergibt bereits die doppelte Anzahl von Varianten, also 1023.
  • Aus dem Vorstehenden ergibt sich im Umkehrschluss, dass es aus Gründen der einfacheren Unterscheidbarkeit zu vermeiden ist, Partikel des gleichen Farbtons zu verwenden, die sich nur unwesentlich in der Farbhelligkeit oder Farbsättigung unterscheiden. Andererseits sollten auch keine Farbtöne verwendet werden, die im Spektrum so nah beieinander liegen, dass sie mit dem menschlichen Auge nicht leicht zu unterscheiden sind.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist in der einfachen Herstellbarkeit der Partikel zu sehen, da sie ohne weiteres aus einem preiswerten Material durch Mahlen in der gewünschten Partikelgröße herstellbar sind. Die Partikel können beispielsweise aus gemahlenen, selektiv absorbierenden Metalloxiden bestehen, beispielsweise Eisenoxid Fe2O3, das dem Betrachter rot erscheint, oder Chromoxid, das dem Betrachter grün erscheint. Die Partikel können aber auch aus einem Harz, insbesondere einem Melaminharz oder Polyurethanharz bestehen, dem organische Stoffe mit den gewünschten Bunttönen (beispielsweise Rot bzw. Grün) beigemischt werden. Das Melaminharz bzw. Polyurethanharz ist nach seiner Aushärtung spröde und daher leicht mahlbar. Anstelle eines Harzes können als Farbstoffträger auch Polymermaterialien, insbesondere Acrylpolymere verwendet werden, soweit diese spröde und mahlbar sind. Für den Fall, dass die Partikel in dem Produkt eingelagert sind, indem sie beispielsweise bei der Papierherstellung in die Papiermasse gemischt werden, ist sicherzustellen, dass die Partikel in dem Material unlöslich sind, was für organische Farbstoffe in Melaminharz bzw. Polyurethanharz und Acrylpolymeren üblicherweise der Fall ist.
  • Um die mit der Erfindung bezweckten Vorteile zu erzielen, handelt es sich bei den verwendeten Farbpartikeln um einfache, winkelunabhängig streuende Farbpartikel, die also entweder auf selektiver Absorption oder diffuser Streuung basieren.-Darüber hinaus reflektieren die Farbpartikel im visuellen Spektralbereich, um mit dem menschlichen Auge ohne zusätzlichen apparativen Aufwand, abgesehen von einem einfachem technischen Hilfsmittel, wie einer Lupe oder einem Mikroskop wahrnehmbar zu sein. Der Vergrößerungsfaktor dieser Hilfsmittel richtet sich dabei nach der Größe der eingesetzten Partikel, d.h. je kleiner die Partikel sind, umso stärker muss der Vergrößerungsfaktor sein. Bei Partikelgrößen von etwa 50 µm und mehr reicht gewöhnlicherweise eine Lupe mit 8-facher Vergrößerung (8x) aus. Bei Partikelgrößen von kleiner als etwa 50 µm, insbesondere im Bereich von 10 µm, empfiehlt sich allerdings ein Mikroskop mit 100-facher Vergrößerung (100x).
  • Das schließt allerdings nicht aus, dass andere Farbeffekte zusätzlich vorgesehen sein können. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht daher vor, dass die farbigen Partikel mit beliebigen maschinenlesbaren Merkmalen kombiniert werden, beispielsweise auch lumineszierenden Substanzen, die bei Tageslicht nicht mit bloßem Auge wahrnehmbar sind. Diese lumineszierenden Substanzen können separat vorgesehen sein, sind aber vorzugsweise zusammen mit den Farbstoffen in der Harz- oder Polymermatrix eingebettet. Solche Partikel können dann sowohl mit dem Auge als auch mit Sensoren nachgewiesen werden, insbesondere wenn die lumineszierenden Substanzen ausschießlich außerhalb des visuellen Spektralbereichs lumineszieren, beispielsweise im UV- oder IR-Spektralbereich fluoreszieren. Diese Kombination ist besonders vorteilhaft, wenn außer einer Kennzeichnung der Produkte auch ein Echtheitsnachweis möglich sein soll.
  • Als Lumineszenzfarbstoffe können einfach erhältliche Lumineszenzstoffe, aber auch speziell für sicherheitstechnische Anwendungen entwickelte Lumineszenzstoffe verwendet werden. Die erstgenannten Lumineszenzstoffe werden bevorzugt eingesetzt, um die Zahl der Varianten für die Farbcodierung zu erhöhen. Geeignet sind Fluoreszenzstoffe, wie z.B. Distilbenderivate mit blauer Fluoreszenz oder Flavin-bzw. Flavonfarbstoffe mit gelbgrüner Fluoreszenz. Bei dem speziell für sicherheitstechnische Anwendungen entwickelten Lumineszenzstoffen handelt es sich beispielsweise um mit Seltenerdmetallelementen dotierte Wirtsgitter.
  • Obwohl grundsätzlich schon ein einziges Maschinenmerkmal für den Echtheitsnachweis ausreichen würde, werden vorzugsweise so viele maschinenlesbare Merkmale vorgesehen, wie Farbpartikel eingesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass der vollständige Code sowohl mit dem Auge als auch mit Sensoren erkennbar ist. Besonders bevorzugt wird insoweit eine solche Ausführungsform, bei der den unterschiedlichen Farbpartikeln jeweils ein Lumineszenzstoff zugemischt wird, der in etwa in derselben Farbe luminesziert wie der Farbpartikel, in dem der Lumineszenzstoff eingelagert ist. Ebenso gut können Lumineszenzstoffe eingesetzt werden, die im sichtbaren Spektralbereich Körperfarbe aufweisen, also dem menschlichen Auge ohne zusätzliche Anregungsquelle farbig erscheinen, aber bei Anregung zusätzlich fluoreszieren.
  • Wie eingangs erwähnt, bestehen verschiedene Möglichkeiten, die Produkte mit der Farbcodierung zu versehen, beispielsweise durch Einlagern der Partikel in das Volumen des Produkts oder durch Aufbringen auf der Oberfläche, beispielsweise durch Aufdrucken mittels Flexoprint oder durch Aufsprühen mittels einer Vorrichtung gemäß EP 0 659 935 B1 . Die Flexodruckfarben bestehen vorzugsweise aus einem farblosen Firnis unter Zusatz einer so geringen Menge Partikel, dass die aufgedruckte Farbe für sich nicht farbig wirkt. Im Falle des Flexodruckes lassen sich auf der Oberfläche beliebige Muster wählen, die zwar mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmbar sind, die aber, insbesondere wenn die Partikel mit Fluoreszenzstoffen oder anderen maschinenlesbaren Merkmalen kombiniert sind, durch Sensoren erfassbar sind.
  • Die mit den unterschiedlichen Farbpigmenten erreichbaren Farbcodierungsvarianten lassen sich weiter steigern, wenn die unterschiedlichen Farbpartikel in separaten, fortlaufenden Streifen auf bzw. in dem Produkt vorliegen. Im Falle von zwei Streifen lässt sich die oben genannte Variantenvielfalt von 511 Versionen auf 5112/2 = 130.560 Versionen erweitern.
  • Andererseits ist es möglich, die Farbpartikel streifenförmig oder auch nicht streifenförmig aufzubringen und einen zusätzlichen Streifen zu erzeugen, der nur Maschinenmerkmale enthält, die mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind. Dies eröffnet weitere Möglichkeiten der Codierung.
  • Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben:
    • Beispiel 1
  • Es wurde ein Papierblatt gebildet, dessen Stoffsuspension vor der Blattbildung mit fein gemahlenem Eisenoxid Fe2O3 (rot, Partikelgröße ca. 100 µm) und zusätzlich mit fein gemahlenem Chromoxid (grün, Partikelgröße ca. 100 µm in einer Menge von jeweils etwa 200 g pro Tonne produziertes Papier versetzt worden war. Das Blatt wurde auf einem Papiersieb auf übliche Art und Weise gebildet und getrocknet. Die darin gebildeten roten und grünen Partikel waren mittels einer Lupe von 8-facher Vergrößerung (8x) leicht erkennbar. Das Papierblatt selbst wies wegen der geringen Menge der farbigen Partikel kaum eine farbliche Abweichung gegenüber weißem Papier auf und wird daher nicht als verfärbt eingestuft.
    • Beispiel 2
  • Die Papierherstellung erfolgte identisch wie in Beispiel 1. Der Papierstoffsuspension wurden dabei je Farbton etwa 200 g Farbpartikel pro Tonne produziertes Papier beigemischt. In diesem Falle waren die Farbpartikel allerdings aus einem Melaminharz hergestellt, dem zur Erzeugung roter Farbpartikel ein roter organischer Farbstoff zugemischt und zur Erzeugung grüner Farbpartikel ein grüner organischer Farbstoff zugemischt worden war. Bei dem Melaminharz handelt es sich z.B. um Maprenal VMF 3921w/85WA (Hersteller: Vianova AG), dem 5 Gew.-% roter bzw. grüner Farbstoff, bezogen auf die trockene Harzmenge zugesetzt werden. Nach der Aushärtung des so gefärbten Melaminharzes entstand ein sprödes, leicht mahlbares Harz, aus dem die Farbpartikel (Partikelgröße ca. 20 µm) durch Mahlen gewonnen und der Papierstoffsuspension beigefügt wurden. Die Partikel waren mit einem Mikroskop mit einer 100-fachen Vergrößerung (100x) erkennbar und leicht unterscheidbar, ohne dass das Papier eine wahrnehmbare Einfärbung aufwies.
    • Beispiel 3
  • Es wurde ein Papierblatt von 90 g/m2 gebildet, dessen Stoffsuspension vor der Blattbildung mit zwei unterschiedlichen fluoreszierenden Partikeln (Partikelgröße ca. 20 µm) in einer Menge von jeweils ca. 200 g pro Tonne produziertes Papier versetzt worden war. Das Blatt wurde auf einem Papiersieb auf übliche Art und Weise gebildet und getrocknet. Die Partikel wurden aus Melaminharz Maprenal VMF 3921w/85WA (Hersteller Vianova AG) hergestellt, dem zur Erzeugung roter Farbpartikel 5 Gew.-% Nylosan Rhodamin B300, bezogen auf die trockene Harzmenge, und zur Erzeugung farbloser Partikel 5 Gew.-% Blankophor BA, bezogen auf die trockene Harzmenge, zugesetzt wurde. Anschließend wird die Mischung aus Maprenal und Nylosan Rhodamin B300 bzw. Blankophor BA jeweils in eine mit Polyesterfolie ausgelegte Schale gegossen und bei 120 °C im Ofen getrocknet. Die Folie wird herausgenommen und die gehärtete Masse abgeschabt. Die gehärtete Masse wird anschließend in einer Schlagmühle zerkleinert und durch ein Sieb von 30 µm Maschenweite gesiebt. Der durch das Sieb gegangene Partikelanteil wird der zur Blattbildung eingesetzten Papierstoffsuspension zugesetzt. Bei Anregung unter UV-Licht fluoresziert Blankophor BA visuell im sichtbaren Spektralbereich blau und Nylosan Rhodamin B 300 fluoresziert im sichtbaren Spektralbereich rot. Zusätzlich weist Nylosan Rhodamin B300 eine im sichtbaren Spektralbereich rote Körperfarbe auf. Die Partikel waren mit einem Mikroskop mit einer 100-fachen Vergrößerung (100x) erkennbar und leicht unterscheidbar, ohne dass das Papier eine wahrnehmbare Einfärbung aufwies.
    • Beispiel 4
  • In eine Papierstoffsuspension, z.B. eine Suspension von 100 g Kiefer-Sulfat-Zellstoff in 5 l Wasser werden
    10 mg Ultramarin (blau, Partikelgröße ca. 40 µm)
    20 mg Eisenoxid Fe2O3 (rot, Partikelgröße ca. 30 µm)
    20 mg Blankophor BA-Harzpartikel, wie in Beispiel 3 hergestellt (farblos, bei Anregung im UV blau fluoreszierend, Partikelgröße 25 µm) und
    10 mg Glimmer (metallisch glänzend, Partikelgröße ca. 40 µm)
    zugesetzt.
  • Aus dieser Mischung werden auf einem Papiersieb auf übliche Art und Weise Blätter von 90 g/m2 gebildet. Unter einem Mikroskop mit 100-facher Vergrößerung sind blaue, rote und metallisch glänzende Partikel erkennbar und leicht unterscheidbar, ohne dass das Papier eine wahrnehmbare Einfärbung aufwiese.
  • Bei Bestrahlung mit UV-Licht ist zusätzlich eine im sichtbaren Spektralbereich auftretende blaue Fluoreszenz zu erkennen.

Claims (27)

  1. Gegenstand mit einer Farbcodierung, wobei die Farbcodierung im visuellen Spektralbereich reflektierende, winkelunabhängig streuende farbige Partikel umfasst, die einen Durchmesser zwischen 1 µm und 100 µm besitzen, so dass sie mit dem bloßen menschlichen Auge bei Betrachtung im Tageslicht nicht wahrnehmbar sind, jedoch mittels einer Lupe oder einem Mikroskop erkennbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Partikel in einer derart geringen Konzentration vorliegen, dass die Farbcodierung vom bloßen menschlichen Auge bei Betrachtung im Tageslicht nicht als Färbung des Gegenstands aufgefasst wird.
  2. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Farbcodierung verschiedenfarbige, für das menschliche Auge leicht unterscheidbare Partikel umfasst.
  3. Gegenstand nach Anspruch 2, wobei die Farben der Partikel ausgewählt sind aus der Gruppe der Grundfarben Rot, Gelb, Blau und/oder dazwischen liegenden Farben Orange, Grün, Violett.
  4. Gegenstand nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Farbcodierung farbige Partikel mit in etwa dem gleichen Farbton, aber leicht unterscheidbarer Farbhelligkeit umfasst.
  5. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die farbigen Partikel aus fein gemahlenem Eisenoxid und/oder Chromoxid bestehen.
  6. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die farbigen Partikel aus eingefärbtem Melaminharz oder Polyurethanharz bestehen.
  7. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die farbigen Partikel aus eingefärbtem Acrylpolymer bestehen.
  8. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die farbigen Partikel in Papiermasse eingelagert sind.
  9. Gegenstand nach Anspruch 8, wobei 10 g bis 1000 g Farbpartikel pro Tonne Papier in dem Papier eingelagert sind.
  10. Gegenstand nach Anspruch 9, wobei etwa 100 g farbige Partikel pro Tonne Papier in dem Papier eingelagert sind.
  11. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Partikel auf die Oberfläche eines zu kennzeichnenden Gegenstands aufgebracht sind.
  12. Gegenstand nach Anspruch 11, wobei die farbigen Partikel nur in Teilbereichen der Oberfläche des zu kennzeichnenden Gegenstands aufgebracht sind.
  13. Gegenstand nach Anspruch 12, wobei die Teilbereiche streifenförmig ausgebildet sind.
  14. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zusätzlich maschinenlesbare Merkmale vorhanden sind.
  15. Gegenstand nach Anspruch 14, wobei eine der Anzahl verschiedenfarbiger Partikel entsprechende Anzahl unterschiedlicher maschinenlesbarer Merkmale vorgesehen ist.
  16. Gegenstand nach Anspruch 14 oder 15, wobei die maschinenlesbaren Merkmale Bestandteil der farbigen Partikel sind.
  17. Gegenstand nach Anspruch 14 oder 15, wobei die maschinenlesbaren Merkmale separat zu den farbigen Partikeln vorliegen.
  18. Gegenstand nach Anspruch 17, wobei die maschinenlesbaren Merkmale in einem von den farbigen Partikeln getrennten Streifen vorliegen.
  19. Gegenstand nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die maschinenlesbaren Merkmale durch lumineszierende Stoffe gebildet werden.
  20. Gegenstand nach Anspruch 19, wobei die lumineszierenden Stoffe in einer den farbigen Partikeln in etwa entsprechenden Farbe fluoreszieren.
  21. Gegenstand nach Anspruch 19 oder 20, wobei die lumineszierenden Stoffe außerhalb des visuellen Spektralbereichs lumineszieren.
  22. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 20, umfassend farbige Partikel, die aus wertvollen Substanzen bestehen.
  23. Gegenstand nach Anspruch 22, wobei die wertvollen Substanzen ausgewählt sind aus der Gruppe folgender Substanzen: Gold, Ultramarin, Malachitgrün, Granat.
  24. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei der Gegenstand ein Sicherheitselement zur Applikation oder Einlagerung auf bzw. in einem anderen Gegenstand ist.
  25. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei der Gegenstand ein Wertdokument ist.
  26. Wertdokument, umfassend ein Sicherheitselement nach Anspruch 24.
  27. Wertdokument nach Anspruch 26, bestehend aus Papier.
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