WO2009100874A2 - Sicherheitselement - Google Patents

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WO2009100874A2
WO2009100874A2 PCT/EP2009/000912 EP2009000912W WO2009100874A2 WO 2009100874 A2 WO2009100874 A2 WO 2009100874A2 EP 2009000912 W EP2009000912 W EP 2009000912W WO 2009100874 A2 WO2009100874 A2 WO 2009100874A2
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security element
particles
element according
substrate
distinguishable
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Inventor
Peter Schiffmann
Daniela Otto
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Giesecke & Devrient Gmbh
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Priority to EP09710236.2A priority patent/EP2257440B1/de
Priority to RU2010137638/12A priority patent/RU2490140C2/ru
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Publication of WO2009100874A3 publication Critical patent/WO2009100874A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/20—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof characterised by a particular use or purpose
    • B42D25/29—Securities; Bank notes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof

Definitions

  • the invention relates to a security element for securing valuables and a data carrier equipped with the security element.
  • the invention further relates to a method for producing such a security element and to a method for checking the authenticity of a security element and a data carrier.
  • Data carriers such as valuables or identity documents, but also other valuables, such as branded goods, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • the security elements can be embodied, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a covering film for a banknote with a hole, an applied security strip, a self-supporting transfer element or else in the form of a feature area printed directly on a value document.
  • security elements are used which produce optically recognizable or mechanically measurable effects when introduced into a magnetic or electric field. These effects are very difficult to imitate and protect against unauthorized copying.
  • security documents with microcapsules are known which change their orientation when an external electric or magnetic field is applied and thus optically change the security element.
  • a disadvantage of the variants described in the prior art is that the authenticity check is only possible if an external electrical or magnetic field is available. A quick and easy test is therefore not possible.
  • the object of the invention is to further improve a security element of the type mentioned in the introduction and, in particular, to provide a security element with high security against counterfeiting, the authenticity of which nevertheless can easily be checked.
  • a generic security element comprises a substrate having a plurality of particles.
  • the particles are capable of representing at least two distinct informational states, the change between the informational states being reversible and effected under the action of gravity and optionally an external mechanical force.
  • the totality of the particles is a first state of information upon the action of gravity only. With the additional action of an external mechanical force, the entirety of the particles represents a second state of information. If the influence of the external mechanical force is changed or removed, so that only the gravitational force For example, the totality of the particles constitutes the first information stood again or goes into a third, distinguishable from the first and second information state information state.
  • An information state according to the invention is understood to mean the following.
  • Each particle is in a particular first state representing a first partial information.
  • the entirety of the first partial information of all particles forms a first state of information.
  • the respective state of the particles changes and each particle mediates a second partial information that can be differentiated from the first partial information.
  • the entirety of the second partial information then gives the second information state.
  • the external mechanical force is preferably tilting or shaking.
  • tilting is meant according to the invention the rotation of the security element about an arbitrary axis, preferably an axis defined by the security element.
  • the security element Upon shaking, the security element will be moved back and forth on a web, resulting in a shaking motion.
  • the particles that show a change of information when tilted are rotatably mounted, their respective surface is composed of at least two distinguishable surface areas and their respective center of gravity does not correspond to the respective geometric volume centroid, so that the particles are spatially aligned in the field of gravity.
  • the information change is observable at a rotation or tilt angle of at most 90 °, particularly preferably at a rotation or tilt angle between 30 and 60 °. For example, for a viewer for whom the first information state is recognizable, this means that, after tilting the security element, it detects the second information state by a maximum of 90 ° about a suitable axis.
  • the first information state can be restored when tilting back.
  • the particles are bodies having concave or spherical interfaces, preferably spheres, cylinders, barrel bodies or ellipsoids, more preferably spheres.
  • the particles are preferably microparticles. This means that all size dimensions, e.g. Length or diameter, in the micrometer range.
  • the particle diameter of a ball according to the invention is preferably 200 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or less, particularly preferably 10 to 30 ⁇ m.
  • the respective surfaces of the particles were composed of at least two distinguishable surface areas.
  • the distinguishable surface areas each occupy at least one third, preferably half of the particle surface. Most preferably, the surface areas do not overlap. If the surface areas do not overlap, this has the advantage that the properties of the sub-surfaces can be observed particularly well.
  • the surface areas are preferably distinguishable with very simple aids, particularly preferably with the naked eye.
  • the surface regions can additionally be distinguished mechanically.
  • the distinction can be made by the mechanical measurement of the property, which is also perceived with the simple tools or the naked eye.
  • the surface areas differ in a further property, which can only be measured by machine.
  • one of the surface regions or at least two of the surface regions comprises magnetic, electrical, light-polarizing, im non-visible wavelength range absorbing and / or emitting and similar properties.
  • all particles or only some of the particles can be provided in the security element.
  • the particles can be additionally controlled.
  • the at least two surface areas differ in a property which can only be distinguished with the naked eye and in a property which can only be measured by machine.
  • a property that can be distinguished with the naked eye is, according to the invention, properties that a viewer can perceive in the visible spectral range (VIS).
  • VIS visible spectral range
  • the surface areas differ in spectral properties, such as absorption, emission and / or reflection.
  • a particle has two different colors in the visible spectral range.
  • the color can be created by applying a colored pigment.
  • the at least two surface regions show different interferences due to thin-film elements or LC coatings, different diffraction structures or luminescence properties, etc.
  • the distinguishable properties can also be combined as desired.
  • one surface area may be provided with a colored pigment, the other surface area with a luminescent substance.
  • the properties of a surface area can occupy the entire surface area over the whole area or only a partial area.
  • the properties are distributed in the form of a grid or in the form of other patterns, characters or numerals.
  • the surface properties of all particles can be identical. Of course, it is also possible to provide some of the particles with other properties. For example, some of the particles may have the color combination white-black, while other particles may carry the color combination blue-red.
  • the distinguishable surface areas are created by partially vaporizing the body surfaces.
  • the coating can also be produced by "cold coating”.
  • center of mass of a particle according to the invention does not correspond to its geometric center of gravity. This means that the particle spatially aligns itself in the field of gravity.
  • the center of mass and the center of gravity usually do not coincide when the density distribution of the body is inhomogeneous.
  • Inhomogeneous densities are achieved, for example, by means of a partial coating with a suitable specific weight on the body surface. Due to the resulting differences in density, the particle aligns in space. Consequently, the distinguishable surface areas in the room align themselves.
  • the partial coating which leads to an inhomogeneous density distribution of the body, may already have the properties that makes the surface areas distinguishable. In this case, the regions of different density and the distinguishable surface regions are identical.
  • an additional coating may also be located next to or below the distinguishable surface areas. Preferably, it is below the partial coating which makes the surface areas distinguishable.
  • the additional coating can have, in addition to the density-influencing property, additional safety-relevant properties, e.g. can only be measured by machine, such as luminescence, light polarization, absorption, emission, reflection, in each case in UV and / or IR, etc.
  • the areas where the densities differ can be distributed independently of the distinguishable surface areas.
  • the regions of different density are arranged so that the distinguishable surface regions differ in density.
  • the density in the area of the first surface area is greater or smaller than the density of the second surface area.
  • the density distribution of all particles can be identical. Of course, it is also possible to equip some of the particles with other density distributions. For example, for some of the particles, the areas of different density may coincide with the distinguishable surface areas, while for other particles the areas of different density do not coincide with the distinguishable surface areas. In this variant, the orientation of the surface areas between the particle groups is different, so that this results in further attractive optical effects.
  • the center of mass and the centroid of a sphere do not coincide when the densities of the two
  • Hemispheres are different.
  • a correspondingly heavy coating is located on a portion of a hemisphere surface or covers the entire hemisphere.
  • one of the at least two surface areas coincides with the less dense, the other surface area with the denser hemisphere.
  • the particles are oriented so that the observer recognizes the surface areas that form the first information state. For example, for spheres that have a black and a white hemisphere and all have the same density distribution, the viewer sees only the black hemispheres. If the security element is tilted, the black hemispheres are covered and the white hemispheres appear.
  • a particular effect can be achieved by using particles having two transparent hemispheres separated by an opaque layer. By appropriate alignment of the security element in the field of gravity, such particles can either be brought into an opaque position in which the opaque separation layer in the individual particles is perpendicular to the viewing direction.
  • the viewing direction is offset to the particles by 90 ° and thus the opaque separation layers in the particles are each parallel to the viewing direction of the viewer.
  • a layer of material built up by means of the particles becomes transparent, as the observer can see through between the separating layers of the particles as if through a lamellar curtain whose lamellae are oriented parallel to the viewing direction of the viewer.
  • the opaque separation layers when viewed perpendicularly onto the substrate, the opaque separation layers may be aligned parallel to the substrate and the substrate appears opaque. If the substrate is tilted by 90 ° and the observer again looks perpendicular to the substrate, the separating layers are aligned perpendicular to the substrate and the observer can see through it. If the security element is arranged above a window, the viewer can see through it, if the security element is applied over an imprint on an opaque background, the imprint can be exposed.
  • the rotatable storage can be achieved by embedding the particles in microvoids. Each particle is located in its own microbubble.
  • microvoids are located directly in the substrate or in an additional layer.
  • particles are introduced into a binder.
  • films containing the particles can be prepared.
  • a liquid which swells the polymer of the film e.g. Oil or a high boiling solvent, added.
  • the resulting swelling has the consequence that the particles are now in a cavity which is filled with the swelling agent.
  • the particles are encapsulated and are rotatably mounted in the encapsulation.
  • the particles are encapsulated using conventional encapsulation techniques.
  • the capsule is firmly inserted into the substrate or the additional layer and itself not rotatably mounted.
  • the rotatable storage of the particle is effected, for example, by a liquid or gas which is included in the capsule and acts as a kind of "lubricant" for the particle in the capsule EP 0 721 176 A2.
  • the particles that show a change of information when shaken are designed as translucent microcapsules.
  • the microcapsules are packed with at least at least two liquids of different density or surface tension are filled.
  • translucent means translucent in the sense of a certain or complete translucency and thus also includes transparency.
  • a translucent layer makes it possible to perceive the objects behind or below it, even if the brightness of the objects can be reduced by the translucent layer and / or the color of the objects can be changed.
  • the light transmission of a layer is so low that the objects behind or underneath are no longer recognizable, it is no longer translucent but is called opaque or opaque.
  • the two liquids are in the segregated state under the action of gravity.
  • the two liquids mix. Leaving the mixed fluids at rest, phase separation occurs.
  • the segregated liquids appear to a viewer as a translucent liquid, while the mixed liquids appear cloudy. Also conceivable are reversible color changes between the segregated and mixed state.
  • the change of information results from the different states “demixed” and “mixed”.
  • the change of information is preferably visible to the naked eye.
  • the two liquids are water and oil.
  • the microcapsules are preferably bodies with concave or spherical interfaces, preferably spheres, cylinders, barrel bodies or ellipsoids, more preferably spheres.
  • microcapsules all size dimensions, e.g. Length or diameter, in the micrometer range.
  • the capsule diameter of a sphere according to the invention is preferably 200 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or less, particularly preferably 10 to 30 ⁇ m.
  • the microcapsule has a diameter of about 50 microns, the inner particles have a diameter of 40 microns.
  • the production of the particles and capsules is carried out by known methods such as co-curing, polymerization / polycondensation, "in situ” polymerization, “emulsion diffusion” technique, “miniemulsion” polymerization.
  • a plurality of particles is used.
  • the particles may be embedded in the substrate or deposited on the substrate in an additional layer.
  • the particles or capsules can be distributed over the volume of the substrate or of the additional layer.
  • the particles or capsules lie in one plane.
  • the proportion of particles or capsules in the volume of the substrate or the additional layer is 5 wt .-% to 50 wt .-%.
  • the additional layer is preferably a print layer.
  • the particles are incorporated into printing inks for this purpose.
  • the additional layer is particularly preferably formed by a screen printing layer or flexographic printing layer, in some embodiments also by a gravure printing layer.
  • a stitch ink comprises 30 to 40% by weight of binder and 10 to 20% by weight of particles.
  • the usual additives for intaglio inks are included. All components complement each other corresponding to 100 wt .-%.
  • a flexographic ink comprises 70 to 90% by weight of binder and 10 to 30% by weight of particles.
  • the customary additives for flexographic printing inks can be included. All components complement each other corresponding to 100 wt .-%.
  • a screen printing ink comprises 70 to 90% by weight of binder and 10 to 30% by weight of particles.
  • the usual additives for screen printing inks such as defoamers and crosslinkers are included. All components complement each other corresponding to 100 wt .-%.
  • the different particles according to the invention can be combined as desired in a security element. Thus, particles that show a change of information when tilted, with particles that show a change of information when shaking, in a security element.
  • part of the particles in the security element is no longer suitable for displaying at least two information states.
  • this part of the particles is selectively destroyed or changed in its mobility.
  • particles are intentionally destroyed, they are preferably the capsule systems. If the capsule is destroyed by heat, pressure, UV light or laser, e.g. by bursting of the capsule, in the tilting systems of the stored body is no longer rotatably mounted. Also, an increase in the viscosity of the capsule fluid, e.g. By networking, the rotatability interferes. In the shaking systems, the container of liquids is destroyed.
  • the security element according to the invention offers an attractive visual effect, namely an information exchange interactively generated by the user. sel, which can be initiated and recognized without additional aids. In this case one speaks of a so-called human feature.
  • any type of paper comes into consideration, in particular cotton vellum paper.
  • the substrate may also be a plastic film, such as a polyester film.
  • the film may be monoaxially or biaxially stretched. Stretching of the film leads, inter alia, to obtaining light-polarizing properties which can be used as a further security feature.
  • the substrate may also be a multilayer composite containing at least one layer of paper or a paper-like material.
  • a composite which can also be used as a substrate for banknotes, is characterized by an extremely high stability, which is for the durability of the note or the disk of great advantage.
  • a multilayer, paper-free composite material can also be used, which can be advantageously used in particular in some climatic regions of the earth.
  • All substrates can contain additives that can serve as authenticity features.
  • luminescent substances are suitable which are preferably transparent in the visible wavelength range and can be excited in a non-visible wavelength range by suitable aids, such as a source emitting UV or IR radiation. to produce a directly visible or aid detectable luminescence.
  • a transparent or translucent film is also suitable as a substrate.
  • the security element can advantageously be used in or above a window area or a through opening of a value document as a see-through security element.
  • the film may be formed as a patch covering a partial surface of the substrate or as a strip extending over the entire length or width of the data carrier.
  • the materials used for the film are primarily the plastics PET (polyethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PP (polypropylene), PA (polyamide) and PE (polyethylene).
  • the film may also be monoaxially or biaxially oriented, as already explained above.
  • An opening in a banknote can already be produced during the production of the security paper used for the banknote and then has a fibrous, irregular edge. Such an edge is characteristic of openings already made during sheet formation and can not be subsequently produced. Details of the production of such irregular edges can be found in the document WO 03/054297 A2, the disclosure content of which is incorporated into the present application in this respect.
  • the opening is produced only after the paper production by punching or cutting, for example by laser beam cutting.
  • the invention also encompasses a method for producing a security element for safeguarding valuables, in which a substrate having a multiplicity of particles, which is used to display at least two subunits. is provided, wherein the change between the information states is reversible and is effected under the interaction of an external mechanical force and gravity on the substrate.
  • the particles are preferably printed on the substrate or introduced into the substrate.
  • the invention further includes a data carrier, in particular a value document, such as a banknote, a passport, a document, an identity card or the like, which is equipped with a security element of the type described.
  • a data carrier in particular a value document, such as a banknote, a passport, a document, an identity card or the like, which is equipped with a security element of the type described.
  • the security element can, in particular if it is present on a transparent or translucent substrate, also be arranged in or above a window area or a through opening of the data carrier.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a banknote with a security element according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section through a security element according to a
  • FIG. 3a, b, c a security element according to an embodiment of the invention in a plan view as in Fig. 2, 4 shows a cross section through a security element according to a
  • 5a, b show a security element according to another embodiment of the invention in a plan view as in FIG. 4.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a banknote 10 with a security element in the form of a foil strip 11 which has been transferred to the banknote paper 13 and with a security element 12 printed directly on the banknote paper 13. It is understood that the invention does not refer to this Security elements and banknotes is limited, but can be used in all types of security elements, such as labels on goods and packaging or in the security of documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the like. In bank notes and similar documents come in addition to printed elements, for example, transfer elements, security threads or security strips and supervisory elements in addition to see-through elements in question.
  • the strip comprises a translucent plastic film 21 in which the particles 23, 25 according to the invention are embedded in micro-cavities 22.
  • the particles 23, 25 are encapsulated and freely rotatably mounted in their capsule 24.
  • the capsule 24 itself is not rotatably mounted, but firmly anchored in the film.
  • the encapsulated particles are preferably spherical microparticles.
  • one sphere hemisphere is white, the other sphere is white. gelhemispheric black.
  • the black and white hemisphere have different densities.
  • the density distribution of a first group of particles 23 is such that the white hemisphere has a higher density compared to the black hemisphere and the spheres in the field of gravity align so that the white hemispheres point in the direction of gravity.
  • the density distribution of a second group of particles 25 is such that the black hemisphere has a higher density compared to the white hemisphere and the spheres in the field of gravity align so that the black hemispheres point in the direction of gravity.
  • FIG. 3a shows a section of the banknote with the security element 11 of FIG. 2 applied to the banknote paper 13 in a top view.
  • the plane in which the banknote lies is aligned perpendicular to gravity.
  • the direction in which gravity acts is indicated by arrow 35. If a viewer looks perpendicular to the banknote, in the direction of the effect of gravity, he sees the gravity-oriented particles 23, 25.
  • the viewing direction is indicated by arrow 30.
  • the particles 23 of the first group are associated with the black hemisphere for oriented to the tracer, the particles 25 of the second group with the white hemisphere.
  • the viewer can be given a complex information.
  • the letter "L" appears as a white letter in a black background
  • the entirety of all partial information representing the surface areas of the individual particles represents a first state of information.
  • FIG. 3b shows the banknote 10 tilted by 90 ° about the longitudinal axis C-C (see Fig. 1).
  • the plane in which the banknote lies is now aligned parallel to the force of gravity.
  • the direction in which gravity acts is again indicated by arrow 35.
  • the particles 23 and 25 maintain their spatial alignment through the action of gravity.
  • the black hemispheres of the particles 23 and the white hemispheres of the particles 25 continue to oppose the direction of gravity.
  • the observer again looks vertically at the banknote and in this case also perpendicular to the direction of gravity.
  • the viewing direction is indicated by arrow 30.
  • other partial areas of the particle surfaces have now been uncovered for the viewer.
  • FIG. 3c shows the banknote 10 which is tilted by a further 90 ° about the longitudinal axis CC (see Fig. 1).
  • the banknote was tilted by 180 ° to the position shown in FIG.
  • the plane in which the banknote is located is again aligned perpendicular to gravity.
  • the direction in which gravity acts is indicated by arrow 35.
  • the viewer looks in turn perpendicular to the banknote, but now against the direction of gravity.
  • the particles 23 and 25 continue to maintain their spatial alignment by the action of gravity.
  • the viewing direction is indicated by arrow 30.
  • the particles 23 of the first group are now oriented with the white hemisphere towards the viewer, the particles 25 of the second group with the black hemisphere.
  • the letter "L" now appears in black in a white environment
  • the entirety of all partial information representing the surface areas of the individual particles represents a third state of information.
  • FIG. 4 shows a cross section along the line BB through the banknote paper 13 provided with the security element 12.
  • the security element is applied in the form of a square as a printing layer to the banknote paper.
  • the printing layer comprises at least one binder 40, in which the particles according to the invention are introduced.
  • the particles are capsules 41 filled with two liquids 42, 43.
  • Fig. 5a shows the security element 12 of FIG. 4 in plan view, wherein the two liquids 42, 43 are present in the dormant state and thus a translucent, preferably clear to a viewer. In a demixed state, the security element 12 is at least translucent for a viewer and it can recognize the additional imprint 44, here in the form of the letters "XY".

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (12) zur Absicherung von Wertgegenständen, umfassend ein Substrat mit einer Vielzahl von Teilchen, die zur Darstellung mindestens zweier unterscheidbarer Informationszustände geeignet sind, wobei der Wechsel zwischen den Informationszuständen reversibel ist und unter der Wechselwirkung von einer äußeren mechanisch Kraft und der Schwerkraft auf das Substrat bewirkt wird.

Description

Sicherheitselement
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Wertge- genständen sowie einen mit dem Sicherheitselement ausgestatteten Datenträger. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements sowie ein Verfahren zur Echtheitsprüfung eines Sicherheitselementes und eines Datenträgers.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, eines selbsttragenden Transferelements oder auch in Form eines direkt auf ein Wertdokument aufgedruckten Merkmalsbereichs ausgebildet sein.
Beispielsweise werden bei der Echtheitsabsicherung Sicherheitselemente eingesetzt, die beim Einbringen in ein magnetisches oder elektrisches Feld optisch erkennbare oder maschinell messbare Effekte produzieren. Diese Effekte können nur sehr schwer nachgeahmt werden und schützen vor unerlaubtem Kopieren. Aus der EP 1 747906 A2 sind Sicherheitsdokumente mit Mikrokapseln bekannt, die beim Anlegen eines externen elektrischen oder magnetischen Feldes ihre Ausrichtung ändern und damit das Sicherheitselement optisch ändern.
Nachteilig an den im Stand der Technik beschriebenen Varianten ist, dass die Echtheitsprüfung nur möglich ist, wenn ein externes elektrisches oder magnetisches Feld zur Verfügung steht. Eine schnelle und einfache Prüfung ist somit nicht möglich.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicher- heitselement der eingangs genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere ein Sicherheitselement mit hoher Fälschungssicherheit zu schaffen, dessen Echtheit dennoch leicht überprüft werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements, ein entsprechend ausgestatteter Datenträger sowie ein Verfahren zur Echtheitsprüfung eines Sicherheitselementes und eines Datenträgers sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung umfasst ein gattungsgemäßes Sicherheitselement ein Substrat mit einer Vielzahl von Teilchen. Die Teilchen sind zur Darstellung mindestens zweier unterscheidbarer Informationszustände geeignet, wobei der Wechsel zwischen den Informationszuständen reversibel ist und unter der Einwirkung der Schwerkraft und gegebenenfalls einer äußeren mechanischen Kraft bewirkt wird.
Die Gesamtheit der Teilchen stellt bei Einwirkung nur der Schwerkraft einen ersten Informationszustand dar. Bei zusätzlicher Einwirkung einer äußeren mechanischen Kraft stellt die Gesamtheit der Teilchen einen zweiten Informationszustand dar. Wird die Einwirkung der äußeren mechanischen Kraft verändert oder auch entfernt, so dass nur noch die Schwerkraft einwirkt, stellt die Gesamtheit der Teilchen beispielsweise den ersten Informationszu- stand wieder dar oder geht in einen dritten, vom ersten und zweiten Informationszustand unterscheidbaren Informationszustand über.
Unter einem Informationszustand wird gemäß der Erfindung Folgendes ver- standen. Jedes Teilchen befindet sich in einem bestimmten ersten Zustand, der eine erste Teilinformation darstellt. Die Gesamtheit der ersten Teilinformationen aller Teilchen bildet einen ersten Informationszustand. Beim Einwirken einer äußeren Kraft ändert sich der jeweilige Zustand der Teilchen und jedes Teilchen vermittelt eine von der ersten Teilinformation unter- scheidbare zweite Teilinformation. Die Gesamtheit der zweiten Teilinformationen ergibt dann den zweiten Informationszustand.
Bei der äußeren mechanischen Kraft handelt es sich vorzugsweise um Kippen oder Schütteln.
Unter „Kippen" wird erfindungsgemäß die Rotation des Sicherheitselementes um eine beliebige Achse, vorzugsweise um eine durch das Sicherheitselement gelegte Achse verstanden.
Beim Schütteln wird das Sicherheitselement auf einer Bahn vor und zurück bewegt werden, so dass sich eine Schüttelbewegung ergibt.
Die Teilchen, die beim Kippen einen Informationswechsel zeigen, sind drehbar gelagert, ihre jeweilige Oberfläche setzt sich aus mindestens zwei unterscheidbaren Oberflächenbereichen zusammen und ihr jeweiliger Massenschwerpunkt entspricht nicht dem jeweiligen geometrischen Volumenschwerpunkt, so dass die Teilchen im Feld der Schwerkraft räumlich ausgerichtet sind. In bevorzugten Ausführungsformen ist der Informationswechsel bei einem Rotations- bzw. Kippwinkel von maximal 90°, besonders bevorzugt bei einem Rotations- bzw. Kippwinkel zwischen 30 und 60° beobachtbar. Beispielsweise bedeutet dies für einen Betrachter, für den der erste Informati- onszustand erkennbar ist, dass er nach dem Kippen des Sicherheitselementes um maximal 90 ° um eine geeignete Achse den zweiten Informationszustand erkennt. In einer erfindungsgemäßen, besonders bevorzugten Ausführungsform kann beim Zurückkippen der erste Informationszustand wieder hergestellt werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Teilchen um Körper mit konkaven oder kugelförmigen Grenzflächen, bevorzugt um Kugeln, Zylinder, Tonnenkörper oder Ellipsoide, besonders bevorzugt um Kugeln.
Es versteht sich von selbst, dass unter die Bezeichnungen für die geometrischen Körper nicht nur der ideale Fall der perfekten geometrischen Ausgestaltung der Körper fällt, sondern auch Körper mit Abweichungen vom Ideal. Beispielsweise fällt unter den Begriff „Kugel" nicht nur die Kugel als geometrisch perfekter Körper, sondern auch kugelförmige Gebilde.
Bei den Teilchen handelt es sich vorzugsweise um Mikroteilchen. Dies bedeutet, dass alle Größenabmessungen, wie z.B. Länge oder Durchmesser, im Mikrometerbereich liegen.
Der Teilchendurchmesser einer erfindungsgemäßen Kugel beträgt vorzugsweise 200 μm oder weniger, bevorzug 50 μm oder weniger, besonders bevorzugt 10 bis 30 μm. Die jeweiligen Oberflächen der Teilchen setzten sich aus mindestens zwei unterscheidbaren Oberflächenbereichen zusammen.
Vorzugsweise nehmen die unterscheidbaren Oberflächenbereiche jeweils mindestens ein Drittel, vorzugsweise die Hälfte der Teilchenoberfläche ein. Besonders bevorzugt überlappen die Oberflächenbereiche nicht. Überlappen die Oberflächenbereiche nicht, hat dies den Vorteil, dass die Eigenschaften der Teiloberflächen besonders gut beobachtet werden können.
Selbstverständlich ist es möglich, auch mehr als zwei unterscheidbare Oberflächenbereiche auf der Teilchenoberfläche vorzusehen. So können ohne Weiteres auch drei oder vier unterscheidbare Oberflächenbereiche vorliegen.
Die Oberflächenbereiche sind vorzugsweise mit sehr einfachen Hilfsmitteln, besonders bevorzugt mit bloßem Auge unterscheidbar.
Als einfache Hilfsmittel kommen z.B. Lupe, UV-Lampe, Polarisationsfilter und Ähnliches in Betracht.
In einer weiteren Ausführungsform können die Oberflächenbereiche zusätzlich maschinell unterschieden werden. Die Unterscheidung kann hierbei über die maschinelle Vermessung der Eigenschaft erfolgen, die auch mit den einfachen Hilfsmitteln oder dem bloßen Auge wahrgenommen wird. Vorzugsweise unterscheiden sich die Oberflächenbereiche aber in einer weite- ren, nur maschinell messbaren Eigenschaft.
Beispielsweise weist einer der Oberflächenbereiche oder mindestens zwei der Oberflächenbereiche magnetische, elektrische, lichtpolarisierende, im nichtsichtbaren Wellenlängenbereich absorbierende und/ oder emittierende und ähnliche Eigenschaften auf.
Mit den zusätzlichen maschinell messbaren Eigenschaften können alle Teil- chen oder auch nur ein Teil der Teilchen im Sicherheitselement versehen sein.
Mithilfe der magnetischen und elektrischen Eigenschaften können die Teilchen zusätzlich gesteuert werden.
Besonders bevorzugt unterscheiden sich die mindestens zwei Oberflächenbereiche in einer nur mit bloßem Auge unterscheidbaren Eigenschaft und in einer nur maschinell messbaren Eigenschaft.
Unter einer mit bloßem Auge unterscheidbaren Eigenschaft handelt es sich erfindungsgemäß um Eigenschaften, die ein Betrachter im sichtbaren Spektralbereich (VIS) wahrnehmen kann.
Besonders bevorzugt unterscheiden sich die Oberflächenbereiche in spektra- len Eigenschaften, wie Absorption, Emission und/ oder Reflektion.
Beispielsweise weist ein Teilchen zwei im sichtbaren Spektralbereich unterschiedliche Farben auf. Die Farbe kann durch Aufbringen eines Buntpigments erzeugt werden.
Alternativ zeigen die mindestens zwei Oberflächenbereiche unterschiedliche Interferenzen aufgrund von Dünnschichtelementen oder LC-Beschich- tungen, unterschiedliche Beugungsstrukturen oder Lumineszenzeigenschaften etc. Die unterscheidbaren Eigenschaften können auch beliebig kombiniert werden. So kann ein Oberflächenbereich z.B. mit einem Buntpigment, der andere Oberflächenbereich mit einem Lumineszenzstoff versehen sein.
Die Eigenschaften eines Oberflächenbereiches können vollflächig den gesamten Oberflächenbereich einnehmen oder aber nur einen Teilbereich. Beispielsweise sind die Eigenschaften in Form eines Rasters oder in Form von anderen Mustern, Schriftzeichen oder Ziffern verteilt.
Die Oberflächeneigenschaften aller Teilchen können identisch sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, einen Teil der Teilchen mit anderen Eigenschaften auszustatten. So kann beispielsweise ein Teil der Teilchen die Farbkombination weiß-schwarz aufweisen, während andere Teilchen die Farbkombination blau-rot tragen.
Bevorzugt werden die unterscheidbaren Oberflächenbereiche erzeugt, indem die Körperoberflächen partiell bedampft werden. Alternativ kann die Be- schichtung auch durch „cold coating" erzeugt werden.
Darüber hinaus entspricht der Massenschwerpunkt eines erfindungsgemäßen Teilchens nicht seinem geometrischen Volumenschwerpunkt. Dies bedeutet, dass sich das Teilchen im Feld der Schwerkraft räumlich ausrichtet.
Der Massenschwerpunkt und der Volumenschwerpunkt fallen üblicherwei- se dann nicht zusammen, wenn die Dichteverteilung des Körpers inhomogen ist.
Inhomogene Dichten erreicht man beispielsweise mittels einer partiellen Be- schichtung mit geeignetem spezifischem Gewicht auf der Körper Oberfläche. Auf grund der resultierenden Dichteunterschiede richtet sich das Teilchen im Raum aus. Folglich richten sich auch die unterscheidbaren Oberflächenbereiche im Raum aus.
Die partielle Beschichtung, die zu einer inhomogenen Dichteverteilung der Körper führt, kann bereits die Eigenschaften aufweisen, die die Oberflächenbereiche unterscheidbar macht. In diesem Fall sind die Bereiche mit unterschiedlicher Dichte und die unterscheidbaren Oberflächenbereiche identisch.
Unterscheiden sich die Oberflächenbereiche, aber haben die gleiche Dichte, ist eine zusätzliche Beschichtung mit geeignetem spezifischem Gewicht auf der Körperoberfläche aufzubringen.
Wird eine zusätzliche Beschichtung aufgebracht, kann sich diese auch neben oder unterhalb der unterscheidbaren Oberflächenbereiche befinden. Vorzugsweise befindet sie sich unterhalb der partiellen Beschichtung, die die Oberflächenbereiche unterscheidbar macht.
Die zusätzliche Beschichtung kann neben der die Dichte beeinflussenden Eigenschaft noch zusätzliche sicherheitsrelevante Eigenschaften aufweisen, die z.B. nur maschinell messbar sind, wie Lumineszenz, Lichtpolarisation, Absorption, Emission, Reflexion, jeweils im UV und/ oder IR etc.
Die Bereiche, in denen sich die Dichten unterscheiden, können unabhängig von den unterscheidbaren Oberflächenbereichen verteilt sein.
In bevorzugten Ausführungsformen sind die Bereiche mit unterschiedlicher Dichte so angeordnet, dass sich die unterscheidbaren Oberflächenbereiche in der Dichte unterscheiden. Vorzugsweise ist die Dichte im Bereich des ersten Oberflächenbereiches größer oder kleiner als die Dichte des zweiten Oberflächenbereichs.
Die Dichteverteilung aller Teilchen kann identisch sein. Selbstverständlich ist es auch möglich einen Teil der Teilchen mit anderen Dichteverteilungen auszustatten. So können sich beispielsweise bei einem Teil der Teilchen die Bereiche mit unterschiedlicher Dichte mit den unterscheidbaren Oberflächenbereichen decken, während bei anderen Teilchen die Bereiche mit unterschiedlicher Dichte nicht mit den unterscheidbaren Oberflächenbereichen übereinstimmen. Bei dieser Variante ist die Ausrichtung der Oberflächenbereiche zwischen den Teilchengruppen verschieden, so dass sich hieraus weitere attraktive optische Effekte ergeben.
Der Massenschwerpunkt und der Volumenschwerpunkt einer Kugel fallen beispielsweise dann nicht zusammen, wenn sich die Dichten der beiden
Hemisphären unterscheiden. Beispielsweise befindet sich eine entsprechend schwere Beschichtung auf einem Teil einer Hemisphärenoberfläche oder bedeckt die gesamte Hemisphäre. Vorzugsweise deckt sich einer der mindestens zwei Oberflächenbereiche mit der weniger dichten, der andere Oberflä- chenbereich mit der dichteren Hemisphäre.
Bei geeigneter Dichteverteilung im Bezug auf die Oberflächenbereiche richten sich die Teilchen so aus, dass der Betrachter die Oberflächenbereiche, die den ersten Informationszustand bilden, erkennt. Bei Kugeln, die beispiels- weise eine schwarze und eine weiße Hemisphäre und alle die gleiche Dichteverteilung aufweisen, sieht der Betrachter beispielsweise nur die schwarzen Hemisphären. Wird das Sicherheitselement gekippt, werden die schwarzen Hemisphären abgedeckt und die weißen Hemisphären erscheinen. Ein besonderer Effekt lässt sich dadurch erreichen, dass Teilchen verwendet werden, welche zwei durchsichtige Hemisphären aufweisen, die durch eine undurchsichtige Schicht getrennt sind. Solche Teilchen können durch passende Ausrichtung des Sicherheitselementes im Feld der Schwerkraft ent- weder in eine undurchsichtige Position gebracht werden, in der die undurchsichtige Trennschicht in den einzelnen Teilchen senkrecht zur Blickrichtung steht. Durch eine andere Ausrichtung des Sicherheitselementes kann dafür gesorgt werden, dass die Blickrichtung auf die Teilchen um 90° versetzt ist und somit die undurchsichtigen Trennschichten in den Teilchen jeweils parallel zur Sichtrichtung des Betrachters liegen. Damit wird eine mittels der Teilchen aufgebaute Materialschicht durchsichtig, da der Betrachter wie durch einen Lamellenvorhang, dessen Lamellen parallel zur Blickrichtung des Betrachters ausgerichtet sind, zwischen den Trennschichten der Teilchen hindurchsehen kann.
Beispielsweise können bei senkrechter Aufsicht auf das Substrat die opaken Trennschichten parallel zum Substrat ausgerichtet sein und das Substrat erscheint undurchsichtig. Wird das Substrat um 90 ° gekippt und der Betrachter sieht wiederum senkrecht auf das Substrat, sind die Trennschichten senk- recht zum Substrat ausgerichtet und der Betrachter kann hindurchsehen. Ist das Sicherheitselement über einem Fenster angeordnet, kann der Betrachter hindurchsehen, ist das Sicherheitselement über einem Aufdruck auf einem opaken Untergrund aufgebracht, kann so der Aufdruck freigelegt werden.
Um eine reversible Ausrichtbarkeit der Teilchen zu gewährleisten, sind diese drehbar gelagert. Die drehbare Lagerung kann durch Einbettung der Teilchen in Mikrohohl- räume erreicht werden. Jedes Teilchen befindet sich in einem eigenen Mik- rohohlraum.
Die Mikrohohlräume befinden sich direkt im Substrat oder in einer zusätzlichen Schicht.
Zur Herstellung eines Substrats, das in Mikrohohlräumen drehbar gelagerte Teilchen aufweist, werden beispielsweise Teilchen in ein Bindemittel einge- bracht. Aus dem Bindemittel können Folien hergestellt werden, die die Teilchen enthalten. Anschließend wird eine das Polymer der Folie quellende Flüssigkeit, z.B. Öl oder ein hochsiedendes Lösungsmittel, zugegeben. Die so ausgelöste Quellung hat zur Folge, dass die Teilchen nun in einem Hohlraum liegen, der mit dem Quellmittel gefüllt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Teilchen verkapselt und sind in der Verkapselung drehbar gelagert. Die Teilchen werden mit üblichen Verkapselungstechniken verkapselt.
Die Kapsel ist fest in das Substrat oder die zusätzliche Schicht eingebracht und selbst nicht drehbar gelagert. Die drehbare Lagerung des Teilchens wird beispielsweise von einer Flüssigkeit oder einem Gas bewirkt, die bzw. das mit in der Kapsel eingeschlossen ist und als eine Art „Schmiermittel" für das Teilchen in der Kapsel wirkt. Informationen zur Mikroverkapselung und der Weiterverarbeitung der Mikrokapseln können z.B. der EP 0 721 176 A2 entnommen werden.
Die Teilchen, die beim Schütteln einen Informationswechsel zeigen, sind als transluzente Mikrokapseln ausgebildet. Die Mikrokapseln sind mit mindes- tens zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte oder Oberflächenspannung befüllt.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung bedeutet "transluzent" dabei durchscheinend im Sinn einer gewissen oder vollständigen Lichtdurchlässigkeit und schließt somit auch Transparenz mit ein. Eine transluzente Schicht erlaubt es, die hinter bzw. unter ihr befindlichen Objekte wahrzunehmen, auch wenn durch die transluzente Schicht die Helligkeit der Objekte reduziert und/ oder die Farbe der Objekte verändert sein kann. Ist die Lichtdurchlässigkeit einer Schicht dagegen so gering, dass die hinter bzw. unter ihr befindlichen Objekte nicht mehr erkennbar sind, ist sie nicht mehr transluzent, sondern wird als opak oder deckend bezeichnet.
Aufgrund der unterschiedlichen Dichte oder Oberflächenspannung liegen die beiden Flüssigkeiten unter Einwirkung von Schwerkraft im entmischten Zustand vor. Werden die Teilchen geschüttelt, vermischen sich die beiden Flüssigkeiten. Lässt man die gemischten Flüssigkeiten in Ruhe, tritt Phasentrennung auf. Vorzugsweise erscheinen die entmischten Flüssigkeiten einem Betrachter als transluzente Flüssigkeit, während die vermischten Flüssigkei- ten trüb erscheinen. Denkbar sind auch reversible Farbänderungen zwischen dem entmischten und vermischten Zustand.
Der Informationswechsel ergibt sich aus den unterschiedlichen Zuständen „entmischt" und „vermischt". Der Informationswechsel ist vorzugsweise mit bloßem Auge erkennbar.
Beispielsweise handelt es sich bei den beiden Flüssigkeiten um Wasser und Öl. Vorzugsweise handelt es sich bei den Mikrokapseln um Körper mit konkaven oder kugelförmigen Grenzflächen, bevorzugt um Kugeln, Zylinder, Tonnenkörper oder Ellipsoide, besonders bevorzugt um Kugeln.
Es versteht sich von selbst, dass unter die Bezeichnungen für die geometrischen Körper nicht nur der ideale Fall der perfekten geometrischen Ausgestaltung der Körper fällt, sondern auch Körper mit Abweichungen vom Ideal. Beispielsweise fällt unter den Begriff „Kugel" nicht nur die Kugel als geometrisch perfekter Körper, sondern auch kugelförmige Gebilde.
Bei den Mikrokapseln liegen alle Größenabmessungen, wie z.B. Länge oder Durchmesser, im Mikrometerbereich.
Der Kapseldurchmesser einer erfindungsgemäßen Kugel beträgt vorzugs- weise 200 μm oder weniger, bevorzugt 50 μm oder weniger, besonders bevorzugt 10 bis 30 μm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Mikrokapsel einen Durchmesser von ca. 50 μm, das innen liegende Teilchen einen Durchmesser von 40 μm auf.
Die Herstellung der Teilchen und Kapseln erfolgt nach bekannten Methoden wie Koarzervierung, Polymerisation/Polykondensation, „in situ"-Polymeri- sation, „ Emulsion-Diffusion" -Technik, „ Miniemulsions" -Polymerisation.
Erfindungsgemäß wird eine Vielzahl von Teilchen eingesetzt.
Die Teilchen können in das Substrat eingebettet sein oder auf dem Substrat in einer zusätzlichen Schicht aufgebracht sein. Die Teilchen bzw. Kapseln können über das Volumen des Substrates bzw. der zusätzlichen Schicht verteilt sein. Vorzugsweise liegen die Teilchen bzw. Kapseln in einer Ebene.
Vorzugsweise beträgt der Anteil der Teilchen bzw. Kapseln im Volumen des Substrates oder der zusätzlichen Schicht 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%.
Die zusätzliche Schicht ist vorzugsweise eine Druckschicht. Die Teilchen werden dazu in Druckfarben eingearbeitet.
Die zusätzliche Schicht ist besonders bevorzugt durch eine Siebdruckschicht oder Flexodruckschicht, in manchen Ausgestaltungen auch durch eine Stichtiefdruckschicht gebildet.
Beispielsweise umfasst eine Stichdruckfarbe 30 bis 40 Gew.-% Bindemittel und 10 bis 20 Gew.-% Teilchen. Zusätzlich sind die für Stichtiefdruckfarben üblichen Zusatzstoffe enthalten. Alle Komponenten ergänzen sich entsprechend zu 100 Gew.-%.
Beispielsweise umfasst eine Flexodruckfarbe 70 bis 90 Gew.% Bindemittel und 10 bis 30 Gew.-% Teilchen. Zusätzlich können die für Flexodruckfarben üblichen Zusatzstoffe enthalten sein. Alle Komponenten ergänzen sich entsprechend zu 100 Gew.-%.
Beispielsweise umfasst eine Siebdruckfarbe 70 bis 90 Gew.-% Bindemittel und 10 bis 30 Gew.-% Teilchen. Zusätzlich sind die für Siebdruckfarben üblichen Zusatzstoffe, wie Entschäumer und Vernetzer, enthalten. Alle Komponenten ergänzen sich entsprechend zu 100 Gew.-%. Die unterschiedlichen erfindungsgemäßen Teilchen können in einem Sicherheitselement beliebig kombiniert werden. So können Teilchen, die beim Kippen einen Informationswechsel zeigen, mit Teilchen, die beim Schütteln einen Informationswechsel zeigen, in einem Sicherheitselement vorliegen.
In weiteren Ausführungsvarianten ist ein Teil der Teilchen im Sicherheitselement nicht mehr zur Darstellung mindestens zweier Informationszustän- de geeignet. Vorzugsweise wird dieser Teil der Teilchen gezielt zerstört oder in seiner Beweglichkeit geändert.
Werden Teilchen gezielt zerstört, handelt es sich vorzugsweise um die Kapselsysteme. Wird die Kapsel mittels Wärme, Druck, UV-Licht oder Laser zerstört, z.B. durch Zerplatzen der Kapsel, ist bei den Kippsystemen der eingelagerte Körper nicht mehr drehbar gelagert. Auch eine Erhöhung der Visko- sität der Kapselflüssigkeit, z.B. durch Vernetzung, stört die Drehbarkeit. Bei den Schüttelsystemen wird das Behältnis der Flüssigkeiten zerstört.
Besonders bevorzugt wird ein Laser zur Zerstörung der Kapseln eingesetzt, da hier besonders gezielt und in einfacher Weise Teilchen angesteuert und verändert werden können.
In anderen Ausführungsformen kann durch Erniedrigung der Viskosität der Kapselflüssigkeit erst die Drehbarkeit ausgelöst werden.
In diesen Varianten ist somit eine einfache Individualisierung des Sicherheitselements möglich.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement bietet einen attraktiven visuellen Effekt, nämlich einen vom Benutzer interaktiv erzeugten Informationswech- sel, der ohne zusätzliche Hilfsmittel veranlasst und auch erkannt werden kann. In diesem Fall spricht man von einem sogenannten Humanmerkmal.
Als Substrat können verschiedenste Materialien eingesetzt werden. Vor- zugsweise kommt jede Art von Papier in Betracht, insbesondere Baumwoll- Velinpapier. Selbstverständlich kann auch Papier eingesetzt werden, dass einen Anteil x an polymeren Material enthält, wobei x zwischen 0 und 100 Gew.-% liegen kann.
Das Substrat kann auch eine Kunststoff folie, wie etwa eine Polyesterfolie, sein. Die Folie kann monoaxial oder biaxial gereckt sein. Eine Reckung der Folie führt unter anderem dazu, dass sie lichtpolarisierende Eigenschaften erhält, die als weiteres Sicherheitsmerkmal genutzt werden können.
Das Substrat kann auch ein mehrschichtiger Verbund sein, der wenigstens eine Schicht aus Papier oder einem papierähnlichen Material enthält. Ein solcher Verbund, der auch als Substrat für Banknoten eingesetzt werden kann, zeichnet sich durch eine außerordentlich große Stabilität aus, die für die Haltbarkeit der Note bzw. des Datenträgers von großem Vorteil ist.
Als Substrat kann ferner ein mehrschichtiges, papierfreies Kompositmaterial eingesetzt werden, das insbesondere in manchen Klimaregionen der Erde mit Vorteil eingesetzt werden kann.
Alle Substrate können Zusatzstoffe enthalten, die als Echtheitsmerkmale dienen können. Dabei kommen insbesondere Lumineszenzstoffe infrage, die im sichtbaren Wellenlängenbereich vorzugsweise transparent sind und in einem nichtsichtbaren Wellenlängenbereich durch geeignete Hilfsmittel, wie etwa eine UV- oder IR-Strahlung emittierende Quelle, angeregt werden können, um eine direkt sichtbare oder mit Hilfsmitteln nachweisbare Lumineszenzstrahlung zu erzeugen.
Als Substrat kommt jedoch auch eine transparente oder transluzente Folie infrage. In diesem Fall kann das Sicherheitselement mit Vorteil in oder über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung eines Wertdokuments als Durchsichtssicherheitselement verwendet werden. Die Folie kann als ein eine Teilfläche des Substrats bedeckendes Patch oder als ein sich über die gesamte Länge oder Breite des Datenträgers erstreckender Streifen aus- gebildet sein. Als Materialien für die Folie kommen in erster Linie die Kunststoffe PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), PEN (Polyethylennaphthalat), PP (Polypropylen), PA (Polyamid) und PE (PoIy- ethylen) in Betracht. Die Folie kann ferner monoaxial oder biaxial gereckt sein, wie oben bereits erläutert.
Eine Öffnung in einer Banknote kann bereits bei der Herstellung des für die Banknote verwendeten Sicherheitspapiers erzeugt werden und weist dann einen faserigen, unregelmäßigen Rand auf. Ein solcher Rand ist charakteristisch für bereits bei der Blattbildung hergestellte Öffnungen und kann nicht nachträglich erzeugt werden. Einzelheiten zur Herstellung derartiger unregelmäßiger Ränder können der Druckschrift WO 03/054297 A2 entnommen werden, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. In anderen Ausgestaltungen wird die Öffnung erst nach der Papierherstellung durch Stanzen oder Schneiden, beispielsweise durch Laserstrahlschneiden erzeugt.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements zur Absicherung von Wertgegenständen, bei dem ein Substrat mit einer Vielzahl von Teilchen, die zur Darstellung mindestens zweier unter- scheidbarer Inf ormationszustände geeignet sind, versehen wird, wobei der Wechsel zwischen den Informationszuständen reversibel ist und unter der Wechselwirkung von einer äußeren mechanischen Kraft und der Schwerkraft auf das Substrat bewirkt wird. Die Teilchen werden vorzugsweise auf das Substrat aufgedruckt oder in das Substrat eingebracht.
Die Erfindung umf asst weiter einen Datenträger, insbesondere ein Wertdokument, wie eine Banknote, einen Pass, eine Urkunde, eine Ausweiskarte oder dergleichen, der mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art ausgestattet ist. Das Sicherheitselement kann, insbesondere wenn es auf einem transparenten oder transluzenten Substrat vorliegt, auch in oder über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Datenträgers angeordnet sein.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement,
Fig.2 einen Querschnitt durch ein Sicherheitselement nach einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3a, b, c ein Sicherheitselement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Aufsichtsdarstellung wie in Fig. 2, Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Sicherheitselement nach einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5a, b ein Sicherheitselement nach einem anderen Ausf ührungsbei- spiel der Erfindung in einer Aufsichtsdarstellung wie in Fig. 4.
Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit einem Sicherheitselement in Form eines Folienstreifens 11, der auf das Banknotenpapier 13 transferiert wurde, und mit einem direkt auf das Banknotenpapier 13 aufgedruckten Sicherheitselement 12. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese Sicherheitselemente und Banknoten beschränkt ist, sondern bei allen Arten von Sicherheitselementen eingesetzt werden kann, beispielsweise bei Etiketten auf Waren und Verpackungen oder bei der Absicherung von Dokumenten, Ausweisen, Pässen, Kreditkarten, Gesundheitskarten und dergleichen. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen neben aufgedruckten Elementen beispielsweise auch Transferelemente, Sicherheitsfäden oder Sicherheitsstreifen und neben Aufsichtselementen auch Durchsichtselemente infrage.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A durch das mit dem Folienstreifen 11 versehene BN-Papier 13. Der Streifen umfasst eine transluzen- te Kunststofffolie 21, in der in Mikrohohlräumen 22 die erfindungsgemäßen Teilchen 23, 25 eingelagert sind. Die Teilchen 23, 25 sind verkapselt und in ihrer Kapsel 24 frei drehbar gelagert. Die Kapsel 24 selbst ist nicht drehbar gelagert, sondern fest in der Folie verankert.
Bei den verkapselten Teilchen handelt es sich vorzugsweise um kugelförmige Mikroteilchen. Im Beispiel ist eine Kugelhemisphäre weiß, die andere Ku- gelhemisphäre schwarz ausgestaltet. Zusätzlich weisen die schwarze bzw. weiße Hemisphäre unterschiedliche Dichten auf.
Aufgrund der Schwerkraft und der nicht übereinstimmenden Volumen- und Massenschwerpunkte richten sich die Teilchen im Raum mit einer Vorzugsrichtung aus. Die Dichteverteilung einer ersten Gruppe von Teilchen 23 ist so ausgestaltet, dass die weiße Hemisphäre im Vergleich zur schwarzen Hemisphäre eine höhere Dichte aufweist und sich die Kugeln im Feld der Schwerkraft so ausrichten, dass die weißen Hemisphären in Richtung der Schwer- kraft weisen. Die Dichteverteilung einer zweiten Gruppe von Teilchen 25 ist so ausgestaltet, dass die schwarze Hemisphäre im Vergleich zur weißen Hemisphäre eine höhere Dichte aufweist und sich die Kugeln im Feld der Schwerkraft so ausrichten, dass die schwarzen Hemisphären in Richtung der Schwerkraft weisen. Durch geschickte Anordnung der Teilchen 23 und 25 kann so über weiße und schwarze Bereiche eine zusätzliche Information in das Sicherheitselement eingebracht werden.
Das Zustandekommen der reversiblen Änderung des visuellen Erscheinungsbilds des Sicherheitselements 11 wird nun mit Bezug auf die Auf- Sichtsdarstellungen der Fig. 3a, b und c genauer erläutert.
Fig. 3a zeigt einen Ausschnitt der Banknote mit dem auf das Banknotenpapier 13 aufgebrachten Sicherheitselement 11 der Fig. 2 in Aufsicht. Die Ebene, in der die Banknote liegt, ist dabei senkrecht zur Schwerkraft ausge- richtet. Die Richtung, in die die Schwerkraft wirkt, ist durch Pfeil 35 angedeutet. Blickt ein Betrachter senkrecht auf die Banknote, und zwar in Richtung der Wirkung der Schwerkraft, sieht er die durch die Schwerkraft ausgerichteten Teilchen 23, 25. Die Blickrichtung ist mit Pfeil 30 angedeutet. Die Teilchen 23 der ersten Gruppe sind mit der schwarzen Hemisphäre zum Be- trachter orientiert, die Teilchen 25 der zweiten Gruppe mit der weißen Hemisphäre. Durch geeignete Anordnung der Teilchen 23 und 25 kann dem Betrachter eine komplexe Information vermittelt werden. Im vorliegenden Fall erscheint der Buchstabe „L" als weißer Buchstabe in schwarzem Umfeld. Die Gesamtheit aller Teilinformationen, die die Oberflächenbereiche der einzelnen Teilchen darstellen, gibt einen ersten Informationszustand wieder.
Fig. 3b zeigt die um 90° um die Längsachse C-C (s. Fig.l) gekippte Banknote 10. Die Ebene, in der die Banknote liegt, ist nun parallel zur Schwerkraft ausgerichtet. Die Richtung, in die die Schwerkraft wirkt, ist wieder durch Pfeil 35 angedeutet. Die Teilchen 23 und 25 behalten ihre räumliche Ausrichtung durch die Wirkung der Schwerkraft bei. Die schwarzen Hemisphären der Teilchen 23 und die weißen Hemisphären der Teilchen 25 weisen weiterhin entgegen die Richtung der Schwerkraft. Der Betrachter blickt wieder- um senkrecht auf die Banknote und in diesem Falle auch senkrecht zur Richtung der Schwerkraft. Die Blickrichtung ist mit Pfeil 30 angedeutet. Durch das Kippen wurden für den Betrachter nun andere Teilbereiche der Teilchenoberflächen freigelegt. So sieht der Betrachter in dieser Stellung der Banknote auf halb weiß und halb schwarz gefärbte Kugeln. Bei sehr kleinen Kugeln ergibt sich für den Betrachter ein Mischeffekt der beiden Farben, so dass die Kugeln scheinbar grau gefärbt sind. Die Fläche, die mit den Teilchen belegt ist erscheint dem Betrachter deshalb vollständig grau. Der Buchstabe „L" verschwindet. . Die Gesamtheit aller Teilinformationen, die die Oberflächenbereiche der einzelnen Teilchen darstellen, gibt einen zweiten Inf ormations- zustand wieder.
Fig. 3c zeigt die um weitere 90° um die Längsachse C-C (s. Fig.l) gekippte Banknote 10. Insgesamt wurde die Banknote zu der in Fig. 3a gezeigten Lage um 180° gekippt. Die Ebene, in der die Banknote liegt, ist dabei wiederum senkrecht zur Schwerkraft ausgerichtet. Die Richtung, in die die Schwerkraft wirkt, ist durch Pfeil 35 angedeutet. Der Betrachter blickt wiederum senkrecht auf die Banknote, aber nun entgegen der Richtung der Schwerkraft. Die Teilchen 23 und 25 behalten weiterhin ihre räumliche Ausrichtung durch die Wirkung der Schwerkraft bei. Die Blickrichtung ist mit Pfeil 30 angedeutet. Die Teilchen 23 der ersten Gruppe sind nun mit der weißen Hemisphäre zum Betrachter hin orientiert, die Teilchen 25 der zweiten Gruppe mit der schwarzen Hemisphäre. Der Buchstabe „L" erscheint nun schwarz in weißem Umfeld. Die Gesamtheit aller Teilinformationen, die die Oberflächenbe- reiche der einzelnen Teilchen darstellen, gibt einen dritten Informationszustand wieder.
Durch Zurückkippen der Banknote um jeweils 90° können wieder der erste und zweite Informationszustand hergestellt werden. Ein reversibler Wechsel zwischen den Zuständen ist also ohne Weiteres möglich.
Durch Kippen der Banknote kann der Benutzer interaktiv und reversibel verschiedene Information sichtbar machen. Eine derartige interaktive Gestaltung hat für den Betrachter einen hohen Wiedererkennungswert und weist daher im Allgemeinen eine sehr hohe Fälschungssicherheit auf.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B durch das mit dem Sicherheitselement 12 versehene Banknotenpapier 13. Das Sicherheitselement ist in Form eines Quadrates als Druckschicht auf das Banknotenpapier auf- gebracht. Die Druckschicht umfasst zumindest ein Bindemittel 40, in dem die erfindungsgemäßen Teilchen eingebracht sind. Bei den Teilchen handelt es sich um mit zwei Flüssigkeiten 42, 43 befüllte Kapseln 41. Unter der erfindungsgemäßen Druckschicht befindet sich ein weiterer Aufdruck 44. Fig. 5a zeigt das Sicherheitselement 12 der Fig. 4 in Aufsicht, wobei die beiden Flüssigkeiten 42, 43 im Ruhezustand entmischt vorliegen und somit einem Betrachter transluzent, vorzugsweise klar erscheinen. In entmischtem Zustand ist das Sicherheitselement 12 für einen Betrachter zumindest trans- luzent und er kann den zusätzlichen Aufdruck 44, hier in Form der Buchstaben „XY" erkennen.
Schüttelt der Betrachter die Banknote, mischen sich die Flüssigkeiten und ergeben eine trüb erscheinende Dispersion. Die zuerst mögliche Durchsicht wird gestört. Aufgrund der Eintrübung ist der Aufdruck nicht mehr erkennbar. Diesen Zustand zeigt Fig. 5b.
Wird die Banknote nicht mehr bewegt, entmischen sich die Flüssigkeiten wieder und eine Durchsicht, wie in Fig. 5a beschrieben, ist wieder möglich.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen umfas- send
- ein Substrat
- mit einer Vielzahl von Teilchen, die zur Darstellung mindestens zweier unterscheidbarer Informationszustände geeignet sind, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wechsel zwischen den Informationszuständen reversibel ist und
- unter Einwirkung der Schwerkraft und gegebenenfalls einer äußeren mechanischen Kraft bewirkt wird.
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, wobei es sich bei der äußeren mechanischen Kraft um Kippen oder Schütteln handelt.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei
- die Teilchen drehbar gelagert sind, sich deren jeweilige Oberfläche aus mindestens zwei unterscheidba- ren Oberflächenbereichen zusammensetzt und
- deren jeweiliger Massenschwerpunkt nicht dem jeweiligen geometrischen Volumenschwerpunkt entspricht, so dass die Teilchen im Feld der Schwerkraft räumlich ausgerichtet sind.
4. Sicherheitselement nach Anspruch 3, wobei die mindestens zwei Oberflächenbereiche mit bloßem Auge unterscheidbar sind.
5. Sicherheitselement nach Anspruch 3 oder 4, wobei die mindestens zwei Oberflächenbereiche maschinell unterscheidbar sind.
6. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Oberflächenbereiche unterschiedliche spektrale Eigenschaften, wie Absorption, Emission und/ oder Reflektion, aufweisen.
7. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Oberflächenbereiche unterscheidbare Farben, vorzugsweise im sichtbaren Spektralbereich (VIS) unterscheidbare Farben, aufweisen.
8. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Teilchen verkapselt sind und in der Verkapselung drehbar gelagert sind.
9. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die mindestens zwei unterscheidbaren Oberflächenbereiche jeweils mindestens ein Drittel, vorzugsweise die Hälfte der Teilchenoberfläche einnehmen.
10. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Teilchen trans- luzente Mikrokapseln sind, die mit mindestens zwei Flüssigkeiten unter- schiedlicher Dichte oder Oberflächenspannung befüllt sind.
11. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Teilchen in das Substrat eingebettet sind oder auf das Substrat in einer zusätzlichen Schicht aufgebracht sind.
12. Sicherheitselement nach Anspruch 11, wobei die zusätzliche Schicht ein Bindemittel oder eine Druckfarbe umfasst.
13. Sicherheitselement nach Anspruch 11 oder 12, wobei die zusätzliche Schicht eine Siebdruckschicht oder eine Flexodruckschicht ist.
14. Sicherheitselement nach Anspruch 11 oder 12, wobei die zusätzliche Schicht eine Stichtiefdruckschicht ist.
15. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei es sich bei den Teilchen und/ oder Kapseln um Körper mit kugelförmigen Grenzflächen, bevorzugt um Kugeln, Zylinder, Tonnenkörper oder Ellipsoide, besonders bevorzugt um Kugeln, handelt.
16. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei es sich bei den Teilchen um Mikroteilchen handelt.
17. Sicherheitselement nach Anspruch 15, wobei die Kugeln einen Durchmesser von weniger als 200 μm, bevorzugt von 50 μm oder weniger, besonders bevorzugt von 10 bis 30 μm aufweisen.
18. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei einige der Teilchen so verändert sind, dass kein reversibler Informationswechsel möglich ist.
19. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Substrat eine transparente oder transluzente Folie umfasst.
20. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Substrat Papier umfasst.
21. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements zur Absicherung von Wertgegenständen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem ein Substrat mit einer Vielzahl von Teilchen, die zur Darstellung mindestens zweier unterscheidbarer Inf ormationszustände geeignet sind, versehen wird, wobei der Wechsel zwischen den Inf ormationszuständen reversibel ist und unter der Wechselwirkung von einer äußeren mechanischen Kraft und der Schwerkraft auf das Substrat bewirkt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Teilchen auf das Substrat auf- gedruckt, vorzugsweise mittels Siebdruck, Flexodruck oder im Stichtiefdruck aufgedruckt werden.
23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Teilchen in das Substrat eingebracht werden.
24. Datenträger mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
25. Datenträger nach Anspruch 24, wobei das Sicherheitselement in oder über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Datenträgers oder über einem Aufdruck angeordnet ist.
26. Datenträger nach Anspruch 24 oder 25, wobei der Datenträger eine Banknote oder ein anderes Wertdokument, ein Pass, eine Urkunde oder eine Ausweiskarte ist.
27. Verwendung eines Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder eines Datenträgers nach einem der Ansprüche 24 bis 26 zur Absicherung von Gegenständen beliebiger Art.
28. Verfahren zur Echtheitsprüfung, bei dem ein Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder ein Datenträger nach einem der Ansprüche 24 bis 26 gekippt oder geschüttelt wird, um einen Informationswechsel zu erzeugen
PCT/EP2009/000912 2008-02-11 2009-02-10 Sicherheitselement WO2009100874A2 (de)

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