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Dokumentenidentifikation DE19836503B4 20.09.2007
Titel Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals
Anmelder WHD elektronische Prüftechnik GmbH, 01139 Dresden, DE
Erfinder Puttkammer, Frank, 01640 Coswig, DE;
Zscherpe, Gunther, 08326 Sosa, DE
Vertreter Hennings, M., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 12526 Berlin
DE-Anmeldedatum 12.08.1998
DE-Aktenzeichen 19836503
Offenlegungstag 17.02.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse D21H 21/40(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B44F 1/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals für Dokumente, Wertpapiere und Banknoten zur Erhöhung der Fälschungssicherheit.

Zur Erhöhung der Fälschungssicherheit von Papieren werden gemäß der DE 195 81 817 T1 in unterschiedlichen Bereichen eines Papier Sicherheitselemente aus Metallfasern eingebracht, die mit unterschiedlichen physikalischen Methoden detektierbar sind. Die entsprechende Ausführungsform sieht vor, diese Metallfasern zwischen beispielsweise zwei Lagen von Faserstrukturen, die auf einer Langsiebpartie oder einem Rundsieb aus einer wässrigen Suspension von Zellulosefasern besteht, einzubringen.

In der DE 43 44 552 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausstattung von Wertpapieren mit Echtheitsmerkmalen beschrieben, wobei die Echtheitsmerkmale Farbstoffe, Fluoreszenzstoffe, magnetische und/oder elektrisch leitende Materialien sind. Das spezielle Verfahren zur Herstellung derartiger Wertpapiere mit Echtheitsmerkmalen sieht vor, dass ein homogenes Gemisch aus einem in Pulverform vorliegenden Merkmalsstoff und einem Gas in definierter Konzentration hergestellt wird und das dieses Gemisch aus wenigstens einer Düse mit hoher Geschwindigkeit austritt und der Merkmalsstoff so auf die laufende Papierbahn bei der Papierherstellung übertragen wird.

Lasermarkierbare Papiere und Kartonagen sowie Verfahren zur Herstellung dieser und Verwendung im Bereich der Verpackungen, der Wertpapiere, der Sicherheitspapiere und grafische Erzeugnisse wird in der WO 98/35096 beschrieben. Die lasermarkierbaren Papiere und Kartonagen weisen gemäß dieser Schrift als Absorptionsmittel ein anorganisches plättchenförmiges Substrat, beispielsweise als Glimmer- oder Perlglanzpigment oder elektrisch leitfähiges Pigment oder deren Gemische, auf.

In der WO 90/13877 wird ein Sicherheitsdokument mit eingebettetem Sicherheitselement in Form eines transparenten Fadens mit elektrisch leitfähigem Material in mindestens zwei Schichten beschreiben, wobei zumindest eine Schicht wenigstens in Teilbereichen transparent oder teildurchlässig ist und die teildurchlässige Schicht mit dem auf dem Faden befindlichen Kennzeichen derart zusammenwirkt, dass die Kennzeichen im Auflicht weitgehend verborgen, im Durchlicht aber visuell erkennbar sind. Das in dem Sicherheitsdokument befindliche Sicherheitselement enthält elektrisch leitfähiges Material, welches als opake Beschichtung aufgetragen oder aus reflektierenden metallischen Schriftzeichen besteht.

Ein Verfahren und eine Anordnung zur Prüfung von Metallfäden, -bändern und -partikeln wird in der DE 44 15 592 A1 beschrieben. Die Erfindung sieht vor, metallische Bestandteile in einem Dokument so in ein Feld eines Permanentmagneten einzubringen, dass die vom Permanentmagneten ausgehenden magnetischen Feldlinien durch beispielsweise ein in einer Banknote eingebrachtes Metallband geschnitten werden. Der durch das Schneiden der Feldlinien des Magneten bewirkte Spannungsunterschied wird in eine Spule induziert und in einem Koppelglied erfasst und in einer Auswerteschaltung in ein Signal umgesetzt.

Bekannt sind weiterhin Spezialpapiere, welche Identifikationsmerkmale zum Fälschungsschutz beinhalten. Diese werden während des Papierherstellungsprozesses integriert. So werden zum Beispiel lichtaktive Merkmalsstoffe eingebaut. Einige lichtaktive Merkmalsstoffe sind heute am Markt erhältlich, so dass Fälscher in der Lage sind, diese bereits bekannten Sicherheitsmerkmale nachzustellen. Es werden z. B. Sicherheitsmerkmale im UV-Spektralbereich nachgestellt. Diese Nachstellungen haben eine erhebliche Wirkung auf die Fälschungssicherheit.

Des Weiteren werden optische Merkmale in Form von Wasserzeichen in diese Papiere eingebracht. Das Wasserzeichen wird gegenwärtig nur unbedeutend nachgestellt. Bekannte Fälschungen beziehen sich auf das Bedrucken der Papiere mit wasserzeichenähnlichen Darstellungen. Diese sind jedoch mit Hilfsmitteln oder im Durchlicht bzw. im UV-Bereich erkennbar.

Eine weitere Möglichkeit der Sicherung von Papieren ist die Integration von Sicherheitsfäden oder von Sicherheitsbändern. Diese Sicherheitsfäden, Sicherheitsbänder sind in der Regel elektrisch leitend. Die Sicherheitsfäden oder Sicherheitsbänder bestehen vorwiegend aus einer metallisierten Folie, welche partiell mit Buchstaben oder Zahlen bzw. Symbolen demetallisiert oder ausgestanzt wird. Diese zusätzlichen Merkmale sind als optische Merkmale ausgebildet und dienen zur optischen Absicherung und als technologische Hürde für den Fälscher. Die Fäden selbst werden mittels bekannter kapazitiver Sensoren detektiert. Hierbei wird die elektrische Leitfähigkeit für einen bestimmten Abschnitt des Fadens gemessen. Dabei handelt es sich um die Feststellung der Präsenz.

Gegenwärtig werden durch Fälscher auch diese Sicherheitsfäden nachgestellt. Diese Nachstellungen werden durch Aufbringen von Heißklebefolien oder durch Auftragen von metallischen Tinten durchgeführt. Für den Betrachter im schnellen Banknotenverkehr sind diese Nachstellungen schwer erkennbar. Außerdem sind derartige Nachstellungen für die Bankautomaten nicht immer detektierbar. Hochsensible kapazitive Sensoren können innerhalb geringer Messtoleranzen jedoch einen Teil dieser Fälschungen detektieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zur Herstellung von Sicherheitsmerkmalen für Spezialpapiere für Dokumente, Wertpapiere und Banknoten vorzuschlagen, bei denen die Fälschungssicherheit durch elektrisch leitende Merkmalsstoffe in oder auf der Papierbahn erhöht wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben. Die den Zeichnungen und der Beschreibung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden.

Die Zeichnungen zeigen

1 Langsieb (1) einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht und Draufsicht mit dargestellter Methode der partiellen Integration des Merkmalsstoffes in Linienform bzw. in Abschnitten einer Linie,

2 Rundsieb (2) einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht und Draufsicht mit dargestellter Methode der partiellen Integration des Merkmalsstoffes in Linienform bzw. in Abschnitten einer Linie,

3 Rundsieb (2) einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht mit anschließender Wasserzeichenprägewalze (5), welche die Stoffdichteänderung und somit die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit übernimmt,

3a schematische Draufsicht auf ein Blattgut während der Prüfung und Signalbild eines Blattgutes mit homogen eingebrachtem Merkmalsstoff und anschließendem geprägtem Wasserzeichen,

4 Rundsieb (2) einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht mit Stoffeinlauf (4) zur homogenen Integration des Merkmalsstoffes,

5 Langsieb (1) einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht mit Stoffauflauf (3) zur homogenen Integration des Merkmalsstoffes,

6 Signalbild beim Überstreifen des Sensors einer Banknote mit homogener Merkmalsstoffausstattung (6) und Sicherheitsfaden (15),

7 Signalbildverlauf beim Überstreifen einer Banknote mit homogener Merkmalsstoffausstattung (6) und Wasserzeichen (24),

7a Signalverknüpfung der angeordneten Sensoren,

8 schematische Seitenansicht der Wasserzeichenprägewalze (5) mit Merkmalsstoffübertragungswalze (7),

8a Signalbild eines elektrisch leitenden Wasserzeichens in konventionellem Papier,

9 schematische Darstellung bei partiellem Merkmalsstoffauftrag auf bzw. Merkmalsstoffintegration in die Papierbahn und

10 Signalbilder der partiellen Merkmalsstoffdetektion.

Merkmalsstoffe mit elektrischer Leitfähigkeit bestehen in der Regel aus Feststoffen, wie Pigmenten in Stabform oder unregelmäßiger Form. Weiterhin sind elektrisch leitende Polymere in unterschiedlichen Ausführungen bekannt.

Das Vorhandensein von diesen unterschiedlichen Erscheinungsformen ermöglicht eine Vielzahl technologischer Möglichkeiten der Integration des Merkmalsstoffes in das Papier.

Beispiel 1

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Herstellung von Spezialpapier mit elektrisch leitenden Pigmenten als Merkmalsstoff dargestellt.

In der Maschinenbütte (8) wird der Papierstoff mit dem Merkmalsstoff gemischt und unter ständigem Rühren als homogene Suspension gehalten. Bei festen Merkmalspigmenten verwendet man vorzugsweise 10% des Papierfeststoffgehaltes als Zugabemenge. Je nach Detektionsart kann diese anteilige Menge variieren.

Bei Verwendung elektrisch leitender Polymere ergibt sich der Vorteil, dass eine gute Verträglichkeit zu anderen Materialien besteht. Die Integration in den Papierstoff ist wesentlich unkomplizierter als bei festen Stoffen, da elektrisch leitende Polymere auch als Dispersion vorkommen. Die benötigte Konzentration gestattet eine nahezu transparente elektrisch leitende Markierung.

Die Detektion von homogen eingebrachten Merkmalsstoffen (6) wird mittels kapazitiven Scannersensors (11) realisiert.

Beispiel 2:

In diesem Ausführungsbeispiel wird eine weitere Möglichkeit der homogenen Merkmalsintegration (6) im Papierstoff dargestellt. Hierbei werden weitere Codierungen durch Stoffdichteänderung des Wasserzeichens (24) erreicht. Der technologische Vorgang ist bis zur Bildung der Papierstoffbahn mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch. Die Weiterbearbeitung der Papierstoffbahn erfolgt durch das Prägen von Wasserzeichen.

Der Vorgang der Wasserzeichenherstellung erfolgt über eine mechanische Bearbeitung der Papierstoffbahn, wie in 8 schematisch dargestellt, unter Weglassung der Merkmalsstoffübertragungswalze (7) und unter Weglassung des Merkmalsvorratsbehälters (16). Hierbei wird mittels Prägewalze (5) ein Abdruck auf der Papierstoffbahn erzeugt. Diese Prägewalze (5) besteht aus einer Trägerwalze mit aufgesetzten Prägesegmenten (25). Diese Prägesegmente wiederum entsprechen der bildlichen Darstellung des Wasserzeichens. Der Abdruck der Prägesegmente (25) auf der Papierstoffbahn entspricht der bildlichen Darstellung auf der Prägewalze (5). Eine derartige mechanische partielle Behandlung der Papierstoffbahn bewirkt eine Stoffdichteänderung im Bereich des Wasserzeichens (24) mit einer abdrucktypischen elektrisch leitenden Struktur. Diese Änderung der elektrischen Leitfähigkeit im Prägebereich entspricht der bildlichen Darstellung des Prägesegmentes (25).

Führt man nun das so erzeugte Blattgut über einen kapazitiven Scannersensor (11), so erhält man ein Signalbild (23) für den Prägebereich (24) entsprechend der bildlichen Darstellung und der Scannerauflösung.

In 7 wird dargestellt, wie eine Banknote im Querformat den Scannersensor (11) passiert und wie das Signalbild (23) beim Überstreifen des Blattgutes mit homogen eingebrachtem Merkmalsstoff (6) und anschließend erzeugten Wasserzeichen (24) entsteht.

Verwendet man Bariumsulfat als Merkmalsstoff, so erreicht man eine zusätzliche Codierung im optischen Bereich, denn dieser Stoff ist infrarot absorbierend. In 7 ist die Sensoranordnung schematisch dargestellt. Die Sensoranordnung des kapazitiven Scannersensors wird hierbei mit einem optischen Scannersensor (10) kombiniert. In 7 werden die Signalbilder des kapazitiven Scannersensors (11) mit einer Vielzahl von Sensorkanälen und des optischen Scannersensors (10) mit seiner Vielzahl von Sensorkanälen beim Prüfvorgang eines Wasserzeichens (24) dargestellt, welches im homogen markierten Papierstoff erzeugt wurde. Die gewonnenen Signale werden einem Controller zugeführt, in welchem ein Signalbildvergleich durchgeführt wird.

Beispiel 3:

Ein drittes Ausführungsbeispiel stellt eine Version der Herstellung von partiellen Merkmalsstoffprüfzonen dar. Nach der Bildung der konventionellen Papierbahn wird mittels Prägewalzen ein Wasserzeichen (9) erzeugt. Bei dieser Wasserzeichenerzeugung werden die Merkmalsstoffpigmente bzw. der Merkmalsstoff als Dispersion auf die Papierbahn übertragen. In 8 wird dieser Vorgang dargestellt. Eine Merkmalsstoffübertragungswalze (7) wird durch einen Vorratsbehälter (16) mit Merkmalsstoff gespeist. Diese Merkmalsstoffübertragungswalze wiederum läuft gegen die Prägewalze (5), wobei der Merkmalsstoff auf das Prägesegment (25) übertragen wird. Da der Umfang der Prägewalze (5) dem Abstand der Wasserzeichen (24) zueinander entspricht, ist die Herstellung elektrisch leitender Wasserzeichen (24) an einer Endlosbahn möglich. In 8a wird die Entstehung des Signalbildes am Scannersensor (11) dargestellt.

Beispiel 4:

In einem vierten Ausführungsbeispiel wird nachfolgend beschrieben, wie partieller Merkmalsstoffauftrag auf die Papierbahn mittels Tropfeinrichtung bzw. mittels Auslaufrohren (17), welche sich genau positioniert über der Papierstoffbahnbahn befinden, realisiert wird. Voraussetzung für eine gleichmäßige Versorgung der Dosiereinrichtung mit Merkmalsstoff ist die Zirkulation der Suspension durch Pumpen (20) im gesamten Rohrsystem inklusive des Vorratsbehälters für Merkmalsstoff (26). 1 und 2 stellen dar, wie mittels einer zielgenauen, mehrfach angeordneten elektronisch gesteuerten Dosiereinrichtung, bestehend aus einem Auslaufrohr (17) und einem automatischen Ventil (19) ein partieller Merkmalsstoffauftrag bzw. eine Merkmalsstoffintegration in die Papierstoffbahn, erfolgt. Es werden linienförmig kontinuierliche partielle Prüfzonen (14a) und/oder diskontinuierlich partielle Prüfzonen (14b) oder punktuelle Prüfzonen (14e), wie in 9 dargestellt, aufgetragen. Somit erhält man beim Schneiden der Papierbahn zu Blattgut partielle Merkmalszonen. Diese können über die gesamte Blattbreite oder Blattlänge verlaufen bzw. abschnittsweise in der Blattbreite bzw. Blattlänge vorhanden sein. Die Breite der Linien bzw. der Linienabschnitte ist der Scannerauflösung angepasst. Vorzugsweise beträgt die Breite 2 mm.

1
Langsieb
2
Rundsieb
3
Stoffauflauf
4
Stoffeinlauf
5
Wasserzeichenprägewalze
6
homogener Merkmalsstoff im Papier
7
Merkmalsstoffübertragungswalze
8
Maschinenbütte
9
elektrisch leitende Prüfzone Wasserzeichen
10
optischer Scannersensor
11
kapazitiver Scannersensor
12
optische Messkurve, gemessen an den Messkanälen des opt. Scanners
13
optische Sensoren zum Aktivieren des kapazitiven Scannersensors
14
partielle Prüfzonen
15
elektrisch leitender Sicherheitsfaden
16
Merkmalsvorratsbehälter
17
Auslaufrohr
18
Steuerteil für Auslaufrohr
19
automatisches Ventil für Auslaufrohr-Dosiereinrichtung in Verbindung mit 17
20
Pumpe für Merkmalsstoffkreislauf
21
Sensorkanal gerade Nummerierung
22
Sensorkanal ungerade Nummerierung
23
Messkurve kapazitiver Scannersensor
24
elektrisch leitendes Wasserzeichen in der homogenen Papierstoffbahn
25
Prägesegment
26
Vorratsbehälter für Merkmalsstoff zur partiellen Übertragung
27
Andruckwalze


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals auf Spezialpapier für Dokumente, Wertpapiere und Banknoten nach Verfahrensschritten der konventionellen Herstellung einer Papierbahn über ein Langsieb (1) oder ein Rundsieb (2) und Prägen eines Wasserzeichens (24), wobei über einen Vorratsbehälter (16) auf eine Merkmalsstoffübertragungswalze (7) und von dieser auf Prägesegmente (25) einer Prägewalze (5) ein elektrisch leitender Merkmalsstoff auf die Papierbahn oder die Papierstoffbahn mit dem Prägevorgang zur Herstellung des Wasserzeichens (24) aufgetragen und eingeprägt wird, wobei der Merkmalsstoff ein Pigment oder ein elektrisch leitendes und transparentes Polymer ist. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals im Spezialpapier für Dokumente, Wertpapiere und Banknoten nach Verfahrensschritten der konventionellen Herstellung einer Papierbahn mit partieller Zuführung von elektrisch leitenden Merkmalsstoffen in den Papierstoff oder mit Zugabe von elektrisch leitenden Merkmalsstoffen in die Stoffaufbereitung oder mit Streichauftrag von elektrisch leitenden Merkmalsstoffen auf die Papierstoffbahn und Herstellung eines Wasserzeichens (24), wobei mittels Prägesegmente (25) einer Prägewalze (5) partiell auf der Papierstoffbahn eine Stoffdichteänderung mit Änderung der elektrischen Leitfähigkeit im Bereich des Wasserzeichens (24) der Art erfolgt, dass bei einer Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit das partiell erhaltene Signalbild dem bildlichen Abdruck des Wasserzeichens (24) entspricht, wobei der Merkmalsstoff ein elektrisch leitendes und transparentes Polymer ist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalsstoff als Dispersion und oder Suspension verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalsstoff als Abbild des Prägestempels oder Teil des Abbildes des Prägestempels übertragen wird. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang der Prägewalze (5) mit ihren Prägesegmenten (25) dem Abstand der Wasserzeichen (24) zueinander entspricht und somit die Herstellung elektrisch leitender Wasserzeichen (24) an einer Endlosbahn ermöglicht wird.






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