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Dokumentenidentifikation DE3533378C2 30.10.1997
Titel Verfahren zum Anbringen von Sicherheitsmerkmalen innerhalb eines Papieres und seine Anwendung
Anmelder Crane & Co., Inc., Dalton, Mass., US
Erfinder Crane, Timothy Todd, Windsor, Mass., US
Vertreter Fuchs, Mehler, Weiß, 65189 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 19.09.1985
DE-Aktenzeichen 3533378
Offenlegungstag 26.03.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.10.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.10.1997
IPC-Hauptklasse D21H 21/40
IPC-Nebenklasse D21H 17/36   D21H 17/00   D21H 17/14   D21H 17/67   B41M 3/14   B44F 1/12   D21F 1/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen von Sicherheitsmerkmalen innerhalb eines Papieres nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie dessen Anwendung.

Es sind bereits Verfahren zum Vorsehen von nicht entfernbaren und optisch lesbaren Sicherheitsmerkmalen in Papieren während des Papierherstellungsprozesses bekannt. Die US-PS 4 437 935 beschreibt ein Verfahren zum Einarbeiten von solchen Sicherheitsmerkmalen durch Verwenden eines Trägerpapieres, welches sich nach Berührung mit dem nassen Papierstoff während des Papierherstellungsprozesses wieder desintegriert.

Beim Gegenstand der erwähnten US-Patentschrift bleibt das zum Transport der Sicherheitsmerkmale benutzte Trägerpapier ein integraler Bestandteil des fertigen Papieres und kann nur bei genauer Prüfung vom Basispapier unterschieden werden. Wenn es erwünscht ist, einen Mikrocode vorzusehen, der als integraler Bestandteil innerhalb der Papiersubstanz für ein optisches Lesen mittels durchscheinenden Lichtes geeignet ist, ist das Trägerpapier ein ungeeignetes Substrat für feine Liniencodes oder Mikrodruck, insoweit diese an den Fasern des Trägerpapieres haften bleiben und durch dessen Disintegration in ihrer gegenseitigen Anordnung verändert werden.

Die US-PS 3 880 706 beschreibt ein Verfahren zum Einbringen von Sicherheitsfasern aus einem thermoplastischen Material, welches während des Papierherstellungsprozesses zwischen die Papierfasern verschmolzen wird. Eines dieser Materialien ist ein thermoplastisches Material, welches in den letzten Stufen des Papierherstellungsprozesses geschmolzen wird, indem das Papier einer vorbestimmten Temperatur ausgesetzt wird. Nachdem das thermoplastische Material innerhalb des Papieres verschmolzen ist, kann seine Gegenwart mittels durchscheinenden Lichtes festgestellt werden.

Nach einem anderen bekannten Verfahren werden mikrocodierte Informationen innerhalb eines Papieres angebracht, indem sie zuerst mittels Mikrodruckverfahren auf einen dünnen Streifen eines transparenten Materials wie beispielsweise Polyesterfilm aufgebracht werden. Der Polyesterfilm wird dann von einer kontinuierlichen Rolle während des Blattbildungsprozesses in den Papierfaserstoff auf einer Langsieb- oder Rundsiebpapiermaschine eingebracht. Nachdem die Papierbann durch die Pressen geführt und zum fertigen Papier getrocknet wurde, bleibt der Polyesterfilm unversehrt in der Papierbahn erhalten und die Mikrodruckinformationen sind bei durchscheinendem Licht sichtbar. Ein solcher Film ist aus dem Papier entfernbar, indem man das Papier einreißt, um den Film freizulegen und dann als kontinuierlichen Streifen von dem Papier abzuheben. Die Echtheit einer Banknote oder eines Wertpapieres kann in Frage gestellt werden, wenn der codierte dünne Filmstreifen teilweise oder ganz entfernt worden ist. Wenn der Mikrocode maschinenlesbare Informationen, beispielsweise sowohl für das Verifizieren der Echtheit eines Geldscheines als auch zum Identifizieren des Geldbetrages enthält, könnte dieser Umstand ernsthafte Probleme bereiten. Der Identifikationsmikrocode für einen höheren Geldbetrag könnte wieder eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einarbeiten mikrocodierter Informationen innerhalb eines Wertpapieres zu schaffen, dessen Anwendung keine Anzeichen eines Trägerpapieres oder eines Trägerfilmes hinterläßt.

Ausgehend von einem Verfahren, wie es in der US-PS 4 437 935 beschrieben ist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein selektiv lösliches Substratmaterial verwendet wird, welches während des Papierherstellungsprozesses nach der Blattbildung oder im Anschluß an den Papierherstellungsprozeß aufgelöst und so von den Kennzeichnungsmerkmalen entfernt wird.

Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die mikrocodierte Information mittels durchscheinenden Lichtes maschinell gelesen oder durch Aussendung einer bestimmten Strahlung erkannt werden, wenn sie entweder im Wege der Reflexion oder Durchstrahlung einer bestimmten Quelle von Anregungsenergie ausgesetzt wird. Die Information kann aus dem Papier nicht entfernt werden, ohne sowohl das Papier als auch die mikrocodierte Information selbst zu zerstören.

Bei einer bestimmten Ausführungsform wird die mikrocodierte Information durch Mikrodruck auf einem dünnen Streifen aus Polyvinylalkohol-Film angebracht. Der Polyvinylalkohol kann durch Acetylierung oder Wärmebehandlung modifiziert werden, um einen Filmstreifen bzw. Folienstreifen mit spezifischen gesteuerten Löslichkeitseigenschaften zu erzeugen.

Die Löslichkeitsbeeinflussung wird zweckmäßigerweise derart vorgenommen, daß die Löslichkeitsschwelle des Substratstreifens höher liegt als die Temperatur der Papierstoffsuspension.

Im folgenden wird das Verfahren zum Anbringen von Sicherheitsmerkmalen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher erläutert. Darin stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Draufsicht auf das mit verschiedenen Sicherheitscodierungen mikrobedruckte Substrat,

Fig. 2 eine teilweise Seitenansicht im Schnitt einer Langsiebpapiermaschine mit einem Trichterrohr für das Einführen des löslichen Substratstreifens in den Papierstoff,

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht im Schnitt einer Rundsiebpapiermaschine mit einem Rohr zum Einführen des löslichen Substratfilmes in den Papierstoff,

Fig. 4 den Querschnitt eines Polyvinylalkoholsubstrates mit auf dessen Oberfläche aufgedruckten Kennzeichnungsmerkmalen,

Fig. 5 eine Schnittansicht des Polyvinylalkohol(PVA)-Streifens, nachdem dieser in die Papierbahn eingearbeitet ist, jedoch vor dessen Auflösung,

Fig. 6 eine Schnittansicht des PVA-Streifens, während der Film aufgelöst wird und die Papierbahn dichter wird,

Fig. 7 einen Schnitt durch das fertige Papier, welches nur noch die Kennzeichnungsmerkmale enthält,

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Banknote, die den mittels des löslichen Substratstreifens gemäß der Erfindung eingearbeiteten Mikrocode enthält, und

Fig. 9 die stirnseitige Ansicht eines PVA-Streifens, bei dem der Mikrocode direkt auf den Streifen aufgedrückt ist.

Fig. 1 zeigt ein lösliches Trägersubstrat, welches aus einem Film oder Streifen 10 aus Polyvinylalkohol (PVA) besteht. Der dargestellte Mikrocode kann aus Mikrodruckmerkmalen 11, Balkencodemerkmalen 12 und/oder phosphoreszierenden Merkmalen 13 bestehen, die alle mittels eines Mikrodruck- oder Beschichtungsverfahrens aufgebracht sind. Der PVA-Streifen 10 hat eine Dicke von 38 µm und eine Breite von ungefähr 0,8 mm. Der PVA ist durch Erhitzen des Polymers in Luft vorbehandelt, um das Polymer in Wasser hinauf bis zu Temperaturen von 71°C unlöslich zu machen. Dies gestattet, daß der PVA-Streifen 10 gemäß Fig. 2 in die Stoffauflauflippe 15 einer Langsiebpapiermaschine 16 eingebracht werden kann, indem er durch ein Rohr 14 in die Faserstoffsuspension 17 eingeführt wird. Die Faserstoffsuspension 17 enthält ein Gemisch aus Zellulosefasern 24, welche entlang des Langsiebes 18 entwässert werden, um ein Papierblatt zu bilden, wie dies in Fig. 2 zu sehen ist.

Die Suspensionstemperatur wird auf einem Wert unterhalb 71°C gehalten, um zu ermöglichen, daß der lösliche PVA-Streifen 10 in die in Entstehung befindliche Papierbahn integriert wird, welche dann durch Entwässern der Faserstoffsuspension gebildet, gepreßt und getrocknet wird, um das Wasser fast vollständig zu entfernen. Während des Trocknungsprozesses überschreitet die Bahntemperatur einen Wert von 71°C, wobei sich der PVA-Streifen auflöst und die unversehrten Mikrocodemerkmale innerhalb der Papierbahn hinterläßt. PVA ist als lösliches Trägersubstrat aus dem einleuchtenden Grund gewählt, daß das PVA-Polymer wasserlöslich ist, und die Stufe, bei welcher sich das PVA auflöst, in einem Temperaturbereich zwischen üblicherweise 38°C und 93°C gesteuert werden kann. Wenn andere wasserlösliche Materialien, wie beispielsweise Gelatine, eingesetzt werden, wird die Wassertemperatur in Abstimmung mit der bevorzugten Löslichkeit der Gelatine in Wasser eingestellt. Wenn nicht wasserlösliche Trägersubstrate verwendet werden, kann das fertige Papier nach seiner Herstellung einem Lösungsmittel ausgesetzt werden, indem das Papier in ein Bad des Lösungsmittels eingetaucht wird. Wenn beispielsweise wasserunlösliche Kunstharze verwendet werden, kann die nasse Papierphase, die diese Harzsubstrate enthält, Alkoholen, Ketonen, Estern, wie auch spezifischen Kohlenwasserstoffen ausgesetzt werden, abhängig von der Zusammensetzung des jeweils verwendeten Harzes.

Fig. 3 zeigt einen Rundsiebblattbildner 20, in den der PVA-Streifen 10 durch ein Rohr 14 eingeführt wird, welches in die Suspension 17 eintaucht, die aus einer Vielzahl von gemischten Zellulosefasern 24 in Wasser besteht. Ein Rundsiebzylinder 21 in Kombination mit einer Gautschwalze 22 werden verwendet, um die Fasern in ein Papierblatt zu formen.

Der Vorgang, durch den die durch Mikrodruck erzeugten Kennzeichnungsmerkmale unversehrt innerhalb des Papieres erhalten bleiben, ist noch nicht vollständig klar. Eine Erklärung könnte sein, daß das durch Mikrodruck aufgebrachte Farbmaterial 23, welches in Fig. 4 zu erkennen ist und wasserunlöslich ist, seine Unversehrtheit beibehält, nachdem der wasserlösliche PVA-Streifen 10 aufgelöst worden ist, und unter kapillaren Kräften innerhalb der Poren und Zwischenräume des Papierblattes wandert. Andere Materialien, die auf die Oberfläche des PVA-Streifens 10 aufgebracht sein können, umfassen fluoreszierende Pigmente und Farben und metallisierte oder mit Metalloxid beschichtete Filme. Alle diese Materialien bleiben nach dem Auflösen des PVA-Streifens unversehrt und in ihrer jeweiligen Position.

Ein vergrößerter Querschnitt eines Teiles des in Fig. 1 dargestellten Streifens 10 ist in Fig. 4 wiedergegeben, um die relative Dicke der Druckfarbe 23 im Verhältnis zum Streifen 10 zu veranschaulichen.

In Fig. 5 ist der vergrößerte Streifen 10 gezeigt, wie er in den Papierstoff 17 eingebettet ist, mit den einzelnen Papierfasern 24 zu beiden Seiten des Streifens und bevor der Streifen durch das in der Suspension bzw. dem Papierstoff enthaltene Wasser aufgelöst wird.

Die teilweise Auflösung des Streifens 10 ist in Fig. 6 dargestellt, wobei während des Auflöseprozesses der Raum des Streifenmaterials von Papierfasern eingenommen wird.

In Fig. 7 ist das Streifenmaterial vollkommen aufgelöst und die einzelnen Fasern 24 haben die Druckfarbe innerhalb derjenigen vorbestimmten Stellung in dem Papierstoff gebunden, die durch die ursprüngliche Stellung des Streifens bestimmt war.

Fig. 8 zeigt eine fertige Banknote 25, die aus einem nach dem beschriebenen Verfahren gefertigten Papier hergestellt wurde. Die Darstellung veranschaulicht in hervorgehobener Weise die Lage der Kennzeichnungsmerkmale 11 in einer bestimmten Anordnung, wie sie mittels Durchlicht von hoher Intensität gesehen werden können, welches von der Rückseite auf die Banknote projiziert wird.

Anstelle des Aufbringens nicht wasserlöslicher Kennzeichnungsmerkmale auf die Streifenoberfläche, wie in Fig. 1 dargestellt, besteht eine alternative Methode zum Vorsehen von Echtheitsmerkmalen innerhalb des Papieres darin, daß die Eigenschaften des Streifenmaterials selbst nutzbar gemacht werden.

Fig. 9 zeigt die stirnseitige Ansicht eines Streifens 10, wie er mittels polarisierten Lichtes zwischen einem Paar gekreuzter Polarisationsfilter gesehen wird. Die Information ist in die Oberfläche des Streifens 10 mittels einer Vorrichtung eingepreßt, die einer Schreibmaschine ähnlich ist, bei der das Farbband entfernt wurde. Der Balkencode oder die Symbole werden auf die Oberfläche des Streifens aufgepreßt, um eine Vertiefung 27 unterhalb von dessen Oberfläche 26 zu bilden. Wenn PVA-Material für das Auflösen bzw. den "Verschwindestreifen" 10 benutzt wird, konnte festgestellt werden, daß der Druck, der auf das PVA-Material ausgeübt wird, drastisch dessen Löslichkeitsverhalten verändert. Die polarisierten Dehnungslinien 28, die die Verdichtung des PVA-Materials, aus dem der Streifen 10 besteht, repräsentieren, deuten an, daß das Material unter den Eindrückungen 27 viel dichter ist als dasjenige unter der unbeanspruchten Oberfläche 26. Wenn die Wassertemperatur so eingestellt wird, daß sich das unbelastete PVA-Material während der Entwässerungs- und Trocknungsstufe auflöst, verbleibt das beanspruchte PVA-Material in den Zwischenräumen zwischen den Papierfasern. Das Ergebnis ist einem Wasserzeichen von hoher Qualität erstaunlich ähnlich, bei dem die Papierfasern aus der von dem ungelösten PVA-Material eingenommenen Region verdrängt sind, und die aus ungelöstem PVA-Material bestehenden Kennzeichnungsmerkmale sind bei Durchlicht ohne weiteres lesbar. Andere Methoden der selektiven Beanspruchung des PVA-Materials bestehen in einer Behandlung mit ultraviolettem Licht oder mit Elektronen hoher Energie, wobei das aufzulösende Material maskiert wird. Dies geschieht ähnlich dem Lichtabschirmungsverfahren, welches bei der Herstellung von Halbleiterchips verwendet wird, wo Säuren eingesetzt werden, um das unerwünschte Material aufzulösen. Neben seiner Verwendung als Mittel zur Echtheitsüberprüfung kann das Aufdrücken von Kennzeichnungsmerkmalen auf den sich auflösenden PVA-Streifen 10 auch für andere Zwecke verwendet werden, denen Wasserzeichen dienen. Die Größe des Wasserzeichens würde die Dicke wie auch die Breite des Auflösestreifens bestimmen, der beim Verfahren einzusetzen wäre.

Vorstehend sind Verfahren und Materialien zum Vorsehen von Sicherheitsmerkmalen innerhalb von Papier während des Papierherstellungsprozesses beschrieben worden, bei denen das bestimmte Kennzeichnungsmerkmale tragende Substrat während des Prozesses aufgelöst wird und daher nicht mehr aus dem Papiermaterial entfernbar ist. Das Verfahren kann auch dazu dienen, simulierte Wasserzeichen von hoher Qualität zu erzeugen, welche eine derart detaillierte Merkmalsausbildung innerhalb des Papieres haben, wie sie andernfalls mit den üblichen Naßverfahren zum Herstellen von Wasserzeichen auf einem Sieb nicht erreichbar sind.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Anbringen von Sicherheitsmerkmalen innerhalb eines Papiers, bei dem ein auf seiner Oberfläche mit bestimmten Kennzeichnungsmerkmalen versehenes Substratmaterial während des Papierherstellungsprozesses in eine Papierfasern enthaltende, wäßrige Suspension eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein selektiv lösliches Substratmaterial verwendet wird, welches während des Papierherstellungsprozesses nach der Blattbildung oder im Anschluß an den Papierherstellungsprozeß aufgelöst und so von den Kennzeichnungsmerkmalen entfernt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennzeichnungsmerkmale vor dem Einführen des Substrates in die Suspension auf das Substratmaterial aufgebracht werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennzeichnungsmerkmale fluoreszierende Pigmente oder Farbstoffe, einen metallisierten oder mit Metalloxid beschichteten Film und/oder Druckfarbe aufweisen.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kennzeichnungsmerkmale ein wasserunlösliches Material verwendet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennzeichnungsmerkmale vor dem Einführen des Substratmaterials in die Suspension aus dem Substratmaterial selbst heraus als Bereiche selektiv veränderter Löslichkeit erzeugt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche veränderter Löslichkeit durch Druckaufbringen auf das Substratmaterial zur Verdichtung oder Druckhärtung des Substratmaterials erzeugt werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche veränderter Löslichkeit durch eine Strahlungsbehandlung erzeugt werden.
  8. 8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein wasserlösliches Substratmaterial verwendet wird, dessen Wasserlöslichkeit bei einer Temperatur oberhalb der Temperatur der Faserstoffsuspension bei der Blattbildung und der mechanischen Entwässerung, jedoch unterhalb der Trocknungstemperatur des Papieres bei dessen Herstellung liegt.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substratmaterial verwendet wird, welches bei einer Temperatur von über 38°C in Lösung geht.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substratmaterial verwendet wird, dessen Löslichkeitstemperatur beeinflußbar ist.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß als Substratmaterial ein Polyvinylalkohol (PVA) gewählt wird, dessen Wasserlöslichkeit durch Acetylierung oder Wärmebehandlung verändert wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserlöslichkeit des PVA-Materials auf eine Temperatur zwischen 38°C und 93°C eingestellt wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Faserstoffsuspension vor der Papiertrocknung so eingestellt wird, daß sie unterhalb der Löslichkeitstemperatur des gewählten Substratmaterials liegt.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche veränderter Löslichkeit des Substratmaterials für die Erzeugung der Kennzeichnungsmerkmale als Bereiche verminderter Wasserlöslichkeit des Substratmaterials erzeugt werden, deren Wasserlöslichkeit bei Temperaturen oberhalb der Trocknungstemperatur des Papieres liegt.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substratmaterial verwendet wird, welches einen wasserlöslichen Ester aufweist.
  16. 16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substratmaterial verwendet wird, welches in der Faserstoffsuspension unlöslich, aber in bestimmten Lösungsmitteln löslich ist.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche veränderter Löslichkeit des Substratmaterials für die Erzeugung der Kennzeichnungsmerkmale als Bereiche verminderter Löslichkeit für eines dieser bestimmten Lösungsmittel ausgebildet werden.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Papierblatt in seiner noch feuchten Phase einem dieser bestimmten Lösungsmittel ausgesetzt wird.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Alkohole, Ketone und/oder Ester verwendet werden.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittel der Papierfasersuspension zugegeben werden.
  21. 21. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Papier nach seiner Trocknung einem dieser bestimmten Lösungsmittel ausgesetzt wird, um das Substratmaterial zu lösen, ohne die Kennzeichnungsmerkmale zu lösen.
  22. 22. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 16-21, dadurch gekennzeichnet, daß als Substratmaterial ein Polyvinylalkohol (PVA) verwendet wird.
  23. 23. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennzeichnungsmerkmale als eine Mikrocodierung ausgebildet werden.
  24. 24. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5-22 zum Erzeugen von Wasserzeichen.






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