WO2002078964A2 - Farbcodierung zur kennzeichnung von gegenständen - Google Patents

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WO2002078964A2
WO2002078964A2 PCT/EP2002/003400 EP0203400W WO02078964A2 WO 2002078964 A2 WO2002078964 A2 WO 2002078964A2 EP 0203400 W EP0203400 W EP 0203400W WO 02078964 A2 WO02078964 A2 WO 02078964A2
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Definitions

  • the invention relates to a color coding for identifying objects, in particular documents of value, and a security element which can be applied to the objects and has such a color coding.
  • value document means banknotes, checks, shares, tokens, ID cards, credit cards, passports and also other documents as well as labels, seals, packaging or other elements for product security.
  • a document of value which contains complex, green-colored particles with a grain size of less than 1 ⁇ m, which contain a low-concentration substance that is luminescent 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 on, their concentration is 100 kg to 30 kg per ton of printing ink.
  • the checking of such documents of value is complex and requires the use of both a particularly intensive excitation light source, for example a flashing light, and an IR sensor.
  • DE-A-19923 959 describes a document of value with similarly complex color particles which are produced by crystal formation from several molecular sieves, the luminescent dye being incorporated into the molecular molecular sieves is installed. The presence or absence of one or more particles results in coding of the value document.
  • EP-A-226367 several differently luminescent color particles are stored in paper in an amount of, for example, 4,000 g per ton of paper for identification purposes.
  • the particle size is selected 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 ⁇ m, preferably 100 to 230 ⁇ m, is sufficient because of the luminescence of the particles.
  • the particles are embedded in the security paper or the paper is coated with it.
  • EP-A-219743 proposes significantly smaller luminescent color particles with a size of 10 to 35 ⁇ m 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 they shine in the dark when exposed to UV radiation and can thus be identified individually.
  • the object of the present invention is to provide a color coding for objects, in particular for securities, which opens up numerous variation possibilities at low cost and which is inconspicuous, that is to say is not readily recognizable to the naked eye, but can nevertheless be detected without great effort.
  • the invention is based on a combination of features 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 selected such that the individual particles are no longer perceptible to the naked eye.
  • the particle concentration is selected in such a way that it is not perceived by the human eye as coloring the product.
  • Such color coding can be generated with simple color particles. It is imperceptible to the naked eye and is therefore not noticeable as an authenticity or identification feature, but is nevertheless recognizable with the simplest technical aids, such as a magnifying glass or a simple microscope.
  • an enormous variety of color codes can be achieved by combining differently colored particles with color tones that are easily distinguishable from the human eye.
  • the color perception of the human eye depends not only on the specific hue as such, but essentially also on the color saturation and the color brightness of the hue or on the contrast to the background. The lower the color saturation ("glow of color”) and the contrast, the less this is perceived as a coloring of the product for a given particle concentration. The same applies to the visual acuity or the resolution of the human eye. Because while contrasting colors may still be perceptible or resolvable with a given particle size, less contrasting colors may no longer be perceptible with the same particle size. It should also be borne in mind that the visual acuity decreases with age and also with the visual distance.
  • preferred ranges of the particle size are between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m, in particular 10 ⁇ m to 30 ⁇ m, and preferred ranges of the particle concentration are between 10 in the event that the particles are mixed into a paper pulp g and 1000 g per ton of paper produced, in particular about 100 g per ton of paper produced, depending on the color tone, color saturation and color brightness of the particles and, moreover, also depending on the particle material.
  • 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 can be mixed with 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 can also be colored, provided that the color particles are in contrast to the latter Coloring can be clearly distinguished from the human eye.
  • 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 can also be colored, provided that the color particles are in contrast to the latter Coloring can be clearly distinguished from the human eye.
  • the particles can be provided on or in a plastic carrier material which, for example, is at least partially embedded in a paper pulp.
  • the plastic carrier material can 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 security measures.
  • the carrier material is preferably designed as a label. If the backing material is part
  • the color coding preferably comprises more than just one color.
  • the mixed color brown and, moreover, black are suitable as further colors that are easily distinguishable from the aforementioned colors.
  • some hues can be easily distinguished based on different brightnesses, for example light blue and dark blue.
  • Particles in the aforementioned colors can be produced in a simple and inexpensive manner.
  • Colored particles of valuable substances such as gold, ultramarine, malachite green, garnet and the like are also easy to produce, but are naturally more valuable and therefore more expensive.
  • the use of such valuable particles can make sense in order to reduce their attractiveness to being counterfeited, without this complicating the production of the color coding or the checking of the color coding. For example, if you start from the nine aforementioned, easily and safely distinguishable shades, the following simple color scale results:
  • the particles can, for example, consist of ground, selectively absorbing metal oxides, for example iron oxide Fe 2 0 3 , which appears red to the viewer, or chromium oxide, which appears green to the viewer.
  • the particles can also consist of a resin, in particular a melamine resin or polyurethane resin, to which organic substances with the desired hues (for example red or green) are added. After curing, the melamine resin or polyurethane resin is brittle and therefore easy to grind.
  • polymer materials in particular acrylic polymers, can also be used as the dye carrier insofar as these are brittle and can be ground.
  • the particles are embedded in the product, for example by mixing them into the paper 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 or polyurethane resin and acrylic polymers Case is.
  • the color particles used are simple color particles which scatter independently of the angle and are therefore based either on selective absorption or diffuse scattering.
  • the color particles reflect in the visual spectral range to the human eye to be perceptible without additional equipment, apart from a simple technical aid, such as a magnifying glass or a microscope.
  • the magnification factor of these aids depends on the size of the particles used, ie the smaller the particles, the stronger the magnification factor has to be. With particle sizes of around 50 ⁇ m and more, a magnifying glass with 8x magnification (8x) is usually sufficient. For particle sizes smaller than about 50 ⁇ m, especially in the range of 10 ⁇ m, a microscope with 100x magnification (100x) is recommended.
  • a special embodiment of the invention therefore provides that the colored particles are combined with any machine-readable features, for example also luminescent substances that are not perceptible to the naked eye in daylight.
  • These luminescent substances can 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 luminesce exclusively outside the visual spectral range, for example fluoresce in the UV or IR spectral range.
  • This combination is particularly advantageous if, in addition to marking the products, proof of authenticity should also be possible.
  • Easily available luminescent substances can be used as luminescent dyes, but also luminescent substances specially developed for safety-related applications.
  • the first-mentioned luminescent substances are preferably used to increase the number of variants for color coding. Fluorescent substances such as, for example, are suitable
  • Distilbene derivatives with blue fluorescence or flavin or flavone dyes with yellow-green fluorescence are, for example, host lattices doped with rare earth elements.
  • a single machine feature would be sufficient for the proof of authenticity, as many machine-readable features as the number of color particles are preferably provided.
  • This has the advantage that the complete code can be seen both with the eye and with sensors.
  • an embodiment is particularly preferred in which a luminescent substance is admixed to the different color particles, which luminesces in approximately the same color as the color particle in which the luminescent substance is incorporated.
  • Luminescent substances which have body color in the visible spectral range, ie which appear colored to the human eye without an additional excitation source, but which also fluoresce when excited, can be used just as well.
  • flexographic printing inks preferably consist of a colorless varnish with the addition such a small amount of particles that the printed color does not appear colored in itself.
  • any pattern can be selected on the surface which, although not visible to the naked eye, can be detected by sensors, especially if the particles are combined with fluorescent substances or other machine-readable features.
  • a paper sheet was formed, the suspension of which, prior to sheet formation, with finely ground iron oxide Fe 2 0 3 (red, particle size approx. 100 ⁇ m) and additionally with finely ground chromium oxide (green, particle size approx. 100 ⁇ m) in an amount of approx. 200 each g per ton of paper produced.
  • the sheet was formed and dried on a paper sieve in the usual way.
  • the red and green particles formed therein were 8-fold by means of a magnifying glass Magnification (8x) easily recognizable. Because of the small amount of colored particles, the paper sheet itself showed hardly any color deviation from white paper and is therefore not classified as discolored.
  • the paper production was carried out in the same way as in Example 1. In this case, about 200 g of color particles per ton of paper produced were mixed into the paper stock suspension. In this case, however, the color particles were made from a melamine resin, which was used to produce red
  • Color particles were mixed with a red organic dye and a green organic dye had been mixed in to produce green color particles.
  • the melamine resin is e.g. around Maprenal VMF 3921w / 85WA (manufacturer: Vianova AG), to which 5% by weight red or green dye, based on the dry amount of resin, are added. After the melamine resin thus colored had hardened, a brittle, easily grindable resin was formed, from which the color particles (particle size approx. 20 ⁇ m) were obtained by grinding and added to the paper stock suspension. The particles were recognizable with a microscope with a 100x magnification (100x) and easily distinguishable without the paper showing any perceptible coloring.
  • a paper sheet of 90 g / m 2 was formed, the suspension of which had been mixed with two different fluorescent particles (particle size approx. 20 ⁇ m) in an amount of approx. 200 g per ton of paper produced before the sheet formation.
  • the sheet was formed and dried on a paper sieve in the usual way.
  • the particles were made from melamine resin Maprenal VMF 3921 w / 85 WA (manufacturer Vianova AG), which contains 5% by weight of nylosan rhodamine B300, based on the dry resin quantity, to produce red color particles, and 5% by weight Blankophor BA to produce colorless particles, based on the amount of dry resin was added. Then the mixture is made
  • Maprenal and Nylosan Rhodamin B300 or Blankophor BA are each poured into a tray lined with polyester film and dried in an oven at 120 ° C. The film is removed and the hardened mass scraped off. The hardened mass is then crushed in a hammer mill and sieved through a sieve with a mesh size of 30 ⁇ m. The particle fraction passed through the sieve is added to the pulp suspension used for sheet formation.
  • Blankophor BA fluoresces blue in the visible spectral range
  • Nylosan Rhodamin B 300 fluoresces red in the visible spectral range.
  • Nylosan Rhodamine B300 has a red body color in the visible spectral range. The particles were recognizable with a microscope with a 100x magnification (100x) and easily distinguishable without the paper showing any perceptible coloring.
  • a pulp suspension e.g. a suspension of 100 g pine sulfate pulp in 51 water
  • Blankophor B A resin particles as produced in Example 3 (colorless, fluorescent blue when excited in UV, particle size 25 ⁇ m) and 10 mg mica (metallic gloss, particle size approx. 40 ⁇ m) added.
  • Sheets of 90 g / m 2 are formed from this mixture on a paper sieve in the usual way. Under a microscope with 100x magnification, blue, red and shiny metallic particles can be recognized and easily distinguished without the paper showing any perceptible coloring.

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Abstract

Eine Farbcodierung zur Kennzeichnung von Gegenständen, insbesondere Wertdokumenten, umfasst im visuellen Spektralbereich reflektierende, winkelunabhängig streuende farbige Partikel, die so klein sind, dass sie mit dem blossen menschlichen Auge nicht wahrnehmbar sind, jedoch mittels einer Lupe oder einem Mikroskop erkennbar sind, und die in einer derart geringen Konzentration vorliegen, dass die Farbcodierung vom blossen menschlichen Auge nicht als Färbung des Produkts aufgefasst wird.

Description

Farbcodierung zur Kennzeichnung von Gegenständen
Die Erfindung betrifft eine Farbcodierung zur Kennzeichnung von Gegenständen, insbesondere Wertdokumente, sowie ein auf die Gegenstände 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, wel- ches komplexe, grünfarbige Partikel mit einer Korngröße von weniger als 1 μm enthält, die eine niedrig konzentrierte, im IR-Bereich lurnineszierende 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-19923 959 beschreibt ein Wertdokument mit ähnlich komplexen Farbpartikeln, die durch Kristallbildung aus mehreren Molekularsieben hergestellt werden, wobei der lurnineszierende Farbstoff in die Mole- kularsiebe eingebaut ist. Durch das Vorhandensein oder Fehlen eines oder mehrerer Partikel wird eine Codierung des Wertdokuments erzielt.
In der EP-A-226367 werden zu Identifizierungszwecken mehrere unter- schiedlich lurnineszierende 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-219743 schlägt demgegenüber wesentlich kleinere lurnineszierende Farbpartikel mit einer Größe von 10 bis 35 μm und einer Konzen- tration 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-673319 vorgeschlagen, Interferenzpigmente mit einer Partikelgröße von 5 bis 30 μm auf einem farbigen Untergrund au zudrucken. 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, eine Farbcodierung für Gegenstände, insbesondere für Wertpapiere 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 eine Farbcodierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. In nebengeordneten Patentansprüchen sind ein entsprechendes Wertdokument und Sicherheitselement 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 Parti- kelgröße 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 Einf är- bung des Produkts auf gefasst 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 auf gefasst 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 Begriffsun- schärf en liegen bevorzugte Bereiche der Partikelgröße zwischen 1 μm und 100 μm, insbesondere 10 μm bis 30 μm, und bevorzugte 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 Druck- färbe 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 Be- standteil 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. Schwarz
2. Hellblau
3. Dunkelblau
4. Grün
5. Violett
6. Rot
7. Orange
8. Gelb
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 ver- wendet 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 Fe203, 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-f acher Vergrößerung (lOOx).
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 Sub- stanzen, 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 lurnines- zierenden 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 Lumineszenzstoff e, aber auch speziell für sicherheitstechnische Anwendungen entwickelte Lumineszenzstoff e 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 lumi- nesziert 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 659935 Bl. Die Flexo- druckf arben 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 Farbcodierungs- varianten lassen sich weiter steigern, wenn die unterschiedlichen Farbparti- kel 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 Maschinenrnerkrnale 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 Fe203 (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 (lOOx) erkennbar und leicht unterscheidbar, ohne dass das Papier eine wahrnehmbare Einfärbung aufwies.
Beispiel 3
Es wurde ein Papierblatt von 90 g/m2 gebildet, dessen Stoff Suspension 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 3921 w/ 85 WA (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 (lOOx) 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 51 Wasser werden
10 mg Ultramarin (blau, Partikelgröße ca.40 μm)
20 mg Eisenoxid Fe203 (rot, Partikelgröße ca.30 μm)
20 mg Blankophor B A-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 Spektral- bereich auftretende blaue Fluoreszenz zu erkennen.

Claims

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