DE19804024A1 - Wertdokument - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein bedrucktes Wertdokument mit zumindest einem
Echtheitsmerkmal in Form einer lumineszierenden Substanz auf der Basis
von mit wenigstens einem Seltenerdmetall dotierten Wirtsgitter.
Die Absicherung von Wertdokumenten mittels lumineszierender Substanzen
ist bereits seit langem bekannt. Auch die Verwendung von Seltenerdmetal
len wurde in diesem Zusammenhang bereits diskutiert. Sie haben den Vor
teil, daß sie schmalbandige Emissionslinien aufweisen, die besonders cha
rakteristisch und deshalb von Emissionen anderer Stoffe meßtechnisch si
cher unterscheidbar sind. Vorzugsweise werden dabei Stoffe verwendet, die
Emissionslinien im unsichtbaren Spektralbereich, insbesondere im infraroten
(IR) Spektralbereich aufweisen.
Um den Fälschungsschutz noch zu erhöhen, können die Seltenerdmetalle
zusammen mit anderen Stoffen derart in Wirtsgittern eingebaut werden,
daß das Anregungs- und/oder Emissionsspektrum des Seltenerdmetalls in
charakteristischer Weise beeinflußt wird. Durch Kombination mit geeigne
ten absorbierenden Stoffen kann beispielsweise ein Teil der Anregungs-
und/oder Emissionsbereiche des Seltenerdmetalls unterdrückt werden. Die
Beeinflussung kann jedoch auch in einer "Verformung" z. B. durch Dämp
fung bestimmter Bereiche der Anregungs- oder Emissionsspektren bestehen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Wertdokument mit einer Echtheitskennzeichnung in Form
von lumineszierenden Substanzen zu schaffen, die gegenüber dem Stand der
Technik noch schwerer nachweisbar sind und damit einen erhöhten Fäl
schungsschutz bieten.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den unabhängigen Ansprüchen.
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wie bereits erläutert, werden zur Echtheitsüberprüfung von Wertdokumen
ten, die im IR-Spektralbereich liegenden Emissionslinien der Seltenerdmetal
le genutzt. Vorzugsweise nutzt man Emissionslinien, die im nahen IR-
Bereich liegen, da diese noch mit preiswerten Sensoren detektierbar sind und
aufgrund des günstigen Signal-/Rauschverhältnisses Fehlmessungen relativ
leicht vermeidbar sind. Üblicherweise verwendet man hierfür handelsübli
che Silizium (Si)- oder Germanium (Ge)-Detektoren. Je weiter die Emissions
linien im IR-Spektralbereich liegen, desto schwieriger wird der Nachweis der
Emission. Denn ganz allgemein gilt, daß die Detektivität oder Ansprech
empfindlichkeit von Fotodetektoren abnimmt, je langwelliger die zu mes
sende Strahlung ist. Das heißt, daß das Signal-/Rauschverhältnis der detek
tierten Signale mit zunehmender Wellenlänge im Allgemeinen geringer wird.
Demzufolge werden die zur Auswertung der Signale notwendige
Meßtechnik und das zu benötigte Know-how immer aufwendiger. Wenn
diese meßtechnisch schwer nachweisbaren Lumineszenzstoffe darüber hin
aus in den zu prüfenden Wertdokumenten nur in geringen Konzentrationen
vorliegen, ist ein Nachweis der Emissionslinien nur unter besonderen Bedin
gungen möglich.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß die mit zunehmender
Emissionswellenlänge im IR-Spektralbereich schwierige Nachweisbarkeit
bestimmter Substanzen sehr vorteilhaft zur Erhöhung des Fälschungsschut
zes genutzt werden kann.
Erfindungsgemäß wird daher zur Absicherung von Wertdokumenten eine
lumineszierende Substanz verwendet, deren Emissionsspektrum außerhalb
der Ansprechempfindlichkeit von Si- oder Ge-Detektoren oder zumindest an
der Grenze der Nachweismöglichkeit eines Ge-Detektors liegt. In diesem Fall
muß der meßtechnische Aufwand zum Nachweis mit einem Ge-Detektor
um ein Vielfaches erhöht oder z. B. auf Bleisulfid (PbS)-, Indiumarsenid
(InAs)-, Gallium-Indiumarsenid (GaInAs)- oder Bleiselenid (PbSe)-Detek
toren zurückgegriffen werden. Deren Detektivität ist aber um Zehnerpoten
zen geringer als die von Si-Detektoren, so daß die meßtechnische Auswer
tung der Signale eines solchen Detektors grundsätzlich deutlich aufwendiger
ist.
Die für die Echtheitsabsicherung geeigneten Substanzen können Stoffe auf
der Basis von holmium- und thuliumdotierten Wirtsgittern sein. Thulium
weist Emissionslinien im Wellenlängenbereich von 1,6 bis 2,1 µm, insbeson
dere im Bereich von 1,7 und 1,9 µm, und Holmium im Bereich von 1,8 bis 2,1
µm auf. Die Emissionsspektren der beiden Seltenerdmetall-Dotierungen
überlappen sich somit, wodurch bei entsprechender Anregung beider Dotie
rungsstoffe die Emissionsintensität im Überlappungsbereich erhöht wird.
Dadurch tritt das Emissionssignal im Untergrundrauschen deutlicher her
vor. Die Doppeldotierung besitzt darüber hinaus den Vorteil, daß aufgrund
des Emissionsspektrums nicht ohne weiteres Rückschlüsse auf die optisch
aktiven Elemente des Lumineszenzstoffes möglich sind. Außerdem stehen
gegenüber der Verwendung nur eines Seltenerdmetalls mehr Emissionslinien
für eine Auswertung zur Verfügung. Auf diese Weise wird es für potentielle
Fälscher schwieriger, herauszufinden, welche der Linien tatsächlich bei der
Überprüfung ausgewertet werden.
Thulium kann mit Ge-Detektoren gerade noch unter entsprechend hohem
meßtechnischen Aufwand nachgewiesen werden, da die Ansprechempfind
lichkeit von Ge-Detektoren bei einer Wellenlänge von 1,6 µm bereits sehr
klein ist und im Bereich von 1,9 µm gegen null geht. Holmium dagegen kann
mit Ge-Detektoren nicht mehr nachgewiesen werden. Die Emission beider
Seltenerdmetalle können allerdings mit Hilfe von PbS, InAs- oder GaInAs-
Detektoren nachgewiesen werden. Da auch die Ansprechempfindlichkeit
dieser Detektoren im Wellenlängenbereich von 1,7 bis ca. 2,1 µm sehr gering
ist, müssen das Thulium und das Holmium in ein Wirtsgitter eingesetzt
werden, das eine möglichst hohe Effektivität der Dotierungsstoffe gewähr
leistet, d. h. für eine möglichst hohe Quantenausbeute sorgt. Erfindungsge
mäß werden Wirtsgitter verwendet, die breitbandig absorbierende Bestand
teile enthalten und die absorbierte Energie mit einem hohen Wirkungsgrad
auf die Seltenerdmetall-Dotierungen übertragen. Vorzugsweise liegt die
Quantenausbeute der erfindungsgemäßen lumineszierenden Substanzen im
Bereich von 50 bis 90%.
Außerdem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die lumineszierende Sub
stanz im jeweiligen Wertdokument in so hoher Konzentration zu verwen
den, daß die Eigenschaften des Wertdokuments gerade nicht beeinträchtigt
werden. Die maximale Konzentration hängt von verschiedenen Parametern
ab, wie z. B. der Art der Einbringung oder den gewünschten Eigenschaften
(Farbe oder dergleichen) des Wertdokuments.
Wird der Lumineszenzstoff beispielsweise in eine Papiermasse eingebettet,
so liegt die gerade noch zulässige Konzentration von Fremdstoffen bei weni
gen Gew.-%. Überschreitet man die zulässige Fremdstoffkonzentration, so hat
dies deutliche Änderungen der Stoffeigenschaften zur Folge. Eine zu hohe
Fremdstoffkonzentration im Papier beispielsweise reduziert die Reißfestig
keit des Papiers. Besitzt der Lumineszenzstoff eine Eigenfarbe, so reicht ge
gebenenfalls bereits die Konzentration von etwa 0,1 Gew.-%, um die Farbe
des gesamten Papiers zu verändern. Eine überhöhte Fremdstoffkonzentrati
on in Druckfarben macht die Farben brüchig und reduziert die gute Haftung
auf der Dokumentenoberfläche. Auch hier kann bereits eine Konzentration
von 1 Gew.-% eines farbigen Lumineszenzstoffes genügen, um den Ge
samtfarbeindruck der Druckfarbe zu verfälschen. Dient dieser Lumineszenz
stoff gleichzeitig als Farbpigment, kann die Grenzkonzentration andererseits
auch erst bei dem physikalisch maximal möglichen Feststoffanteil von ca. 80
Gew.-% erreicht werden.
Erfindungsgemäß liegt die untere Grenzkonzentration im Falle farbloser
oder leicht gefärbter, lumineszierender Substanzen bei Einmischung in die
Papiermasse bei 0,1 Gew.-%. Bei stärker gefärbten Lumineszenzstoffen kann
die Grenzkonzentration auch schon bei 0,01 Gew.-% liegen. Vorzugsweise
liegt die Konzentration im Bereich von 0,05 bis 1 Gew.-%. Die untere Grenz
konzentration der lumineszierenden Substanz in einer auf das Wertdoku
ment aufgebrachten Schicht beträgt dagegen etwa 1 Gew.-%, beispielsweise
für farbige Lumineszenzstoffe. Je nach Schichtzusammensetzung und Ver
wendungszweck liegt die Konzentration im Bereich von 1 bis 40 Gew.-%,
vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%.
Das Einbringen der lumineszierenden Substanzen in gerade noch zulässiger,
d. h. die genannten Eigenschaften des Wertpapiers nicht verändernder Kon
zentration verhindert Fälschungsversuche, bei denen in Unkenntnis der ech
ten Lumineszenzstoffe weniger effektive Ersatzstoffe mit ähnlichen Emissi
onslinien eingesetzt werden, die aber dann, um meßbare Signale zu erhal
ten, in höherer Konzentration dem Wertdokument beigegeben werden müs
sen. Dies führt zu erkennbaren Veränderungen des Wertdokuments oder der
die lumineszierende Substanz enthaltende Druckfarbe. Im Falle farbiger
Stoffe würde dies beispielsweise auch zu einer Verfärbung des Wertdoku
ments oder der Druckfarbe führen.
Die lumineszierenden Substanzen können gemäß der Erfindung auf ver
schiedenste Art und Weise in das Wertdokument eingebracht werden. So
können die lumineszierenden Substanzen beispielsweise, wie bereits er
wähnt, einer Druckfarbe zugemischt werden, die zusätzlich visuell sichtbare
Farbzusätze enthält. Aber auch ein Zumischen der lumineszierenden Sub
stanz zur Papiermasse ist möglich. Ebenso können die lumineszierenden
Substanzen auf oder in einem Kunststoffträgermaterial vorgesehen werden,
welches beispielsweise zumindest teilweise in die Papiermasse eingebettet
wird. Das Trägermaterial kann hierbei die Form eines Sicherheitsfadens, ei
ner Melierfaser oder einer Planchette haben.
Das Kunststoff- oder Papierträgermaterial kann jedoch auch an jedem belie
bigen anderen Gegenstand, z. B. zur Produktsicherung befestigt werden. Das
Trägermaterial ist in diesem Fall vorzugsweise in Form eines Etiketts aus
gebildet. Wenn das Trägermaterial Bestandteil des zu sichernden Produkts
ist, wie es z. B. bei Aufreißfäden der Fall ist, ist selbstverständlich auch jede
andere Formgebung möglich. In bestimmten Anwendungsfällen kann es
sinnvoll sein, die lumineszierende Substanz als unsichtbare Beschichtung auf
dem Wertdokument vorzusehen. Sie kann dabei vollflächig oder auch in
Form von bestimmten Mustern, wie z. B. Streifen, Linien, Kreisen oder auch
in Form von alphanummerischen Zeichen vorliegen. Um die Unsichtbarkeit
des Lumineszenzstoffes zu gewährleisten, muß erfindungsgemäß entweder
ein farbloser Lumineszenzstoff in der für die Druckfarbe oder den Beschich
tungslack maximalen Konzentration, die gerade noch nicht die Eigenschaf
ten der Beschichtung beeinträchtigt, verwendet werden oder ein farbiger
Lumineszenzstoff in einer so geringen Konzentration, daß die Transparenz
der Beschichtung gerade noch gegeben ist.
Unter der Bezeichnung "Wertdokument" sind im Rahmen der Erfindung
Banknoten, Schecks, Aktien, Wertmarken, Ausweise, Kreditkarten, Pässe
und auch andere Dokumente sowie Etiketten, Siegel, Verpackungen oder
andere Elemente für die Produktsicherung zu verstehen.
Die erfindungsgemäßen lumineszierenden Substanzen weisen Emissions
spektren auf, die so weit im IR- Spektralbereich liegen, daß sie mit den für
diesen Bereich verfügbaren Detektoren nur unter hohem meßtechnischen
Aufwand gerade noch nachweisbar sind, wenn sie dem zu markierenden
Wertdokument in maximaler, aber das Dokument nicht verändernder Men
ge zugemischt werden.
Derartige Lumineszenzstoffe werden im Folgenden als "Grenzleuchtstoffe"
bezeichnet.
Sie besitzen gegenüber den übrigen, nicht an diesen Grenzen liegenden
Leuchtstoffen den sicherungstechnischen Vorteil, daß sie auf anderen tech
nischen Gebieten praktisch nicht eingesetzt werden und daher im Handel
auch nicht erhältlich sind. Ferner ist die Nachweistechnik derart aufwendig,
daß das Risiko der Analyse der meßtechnischen Parameter relativ gering
ist. Aber selbst wenn dem Fälscher die Existenz des Lumineszenzstoffs be
kannt wäre, könnte er ihn, wie bereits erläutert, nur nachstellen, indem er
alle für die Lumineszenz verantwortlichen Parameter exakt nachstellt. Lu
mineszenzstoffe mit schlechteren Eigenschaften verändern entweder die Ei
genschaften des Wertdokuments nachhaltig oder sind in den Detektionsein
richtungen nicht mehr nachweisbar.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung werden im Folgen
den anhand der Figur und der Beispiele erläutert.
Fig. 1 Detektivität verschiedener Detektoren,
Fig. 2 Emissionspektren eines erfindungsgemäßen Grenzleucht
stoffs,
Fig. 3 erfindungsgemäßes Sicherheitselement im Querschnitt.
Fig. 1 zeigt die Detektivität D* verschiedener Detektoren in Abhängigkeit
von der Wellenlänge λ. Sie ist ein Maß für die Ansprechempfindlichkeit des
Detektors. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die Kurven nur im
Bereich ihres Empfindlichkeitsmaximums dargestellt. Aus dieser Figur er
gibt sich, daß Si- und GaAs-Detektoren im Bereich oberhalb 1,1 µm nicht
mehr eingesetzt werden können. Die Empfindlichkeit von Galiumarsenid
kann durch Indiumzusätze weiter in den IR-Spektralbereich verschoben
werden. So ist ein Ga0,7In0,3As-Detektor bis etwa 1,2 µm einsetzbar, während
ein Ga0,3In0,7As-Detektor bis etwa 3 µm einsetzbar ist. Allerdings nimmt in
diesem Bereich die Detektivität stark ab. Aus dieser Figur ergibt sich ferner,
daß Ge-Detektoren bis etwa 1,8 µm verwendbar sind und daß im Bereich
bis zu 3 µm vorzugsweise PbS-Detektoren oder entsprechend angepaßte
GaxInx-1As-Detektoren verwendet werden. Der Index x wird dabei so ge
wählt, daß das Detektivitätsmaximum bei der gewünschten Grenzwellen
länge liegt. Prinzipiell sind auch InAs- oder PbSe-Detektoren einsetzbar. Ihre
Detektivität liegt jedoch noch eine Zehnerpotenz unter derjenigen von PbS-
Detektoren. Zudem liegt das Detektivitätsmaximum bereits im Wellenlän
genbereich von ca. 3 bis 4 µm, so daß sie für den Nachweis von Thulium
und Holmium nicht optimal geeignet sind.
In Fig. 2 ist das Emissionsspektrum eines erfindungsgemäßen thulium- und
holmiumdotierten Grenzleuchtstoffes dargestellt. Die im sichtbaren und ge
gebenenfalls im nahen IR auftretenden Emissionslinien des Thuliums und
Holmiums werden durch das Wirtsgitter unterdrückt. Wie aus Fig. 2 ersicht
lich, emittiert der Grenzleuchtstoff im Wellenlängenbereich zwischen ca. 1,6
und 2,1 µm, und hier insbesondere im Bereich von 1,7 und 2,1 µm. Vergleicht
man dieses Emissionsspektrum mit den in Fig. 1 dargestellten Detektivitäts
kurven der Sensoren, so stellt man fest, daß das Emissionsspektrum des er
findungsgemäßen Grenzleuchtstoffes mit Detektoren hoher Detektivität, d. h.
mit Si- oder GaAs-Detektoren nicht nachgewiesen werden kann. Mit Ge-
Detektoren, deren Detektivitätsmaximum bereits weiter in den IR-Spektral
bereich verschoben ist, können Teile des in Fig. 2 gezeigten Emissionspek
trums unter hohem Aufwand gerade noch gemessen werden. Aber erst mit
PbS-Detektoren ist ein voller Nachweis des gesamten Spektrums möglich.
Diese Detektoren sind jedoch um ca. 2 Zehnerpotenzen weniger empfindlich
als Silizium. Das bedeutet, daß das Signal-/Rauschverhältnis wesentlich
schlechter ist als bei Si-Detektoren und daher ein höherer meßtechnischer
Aufwand notwendig ist, um das Lumineszenzsignal des Grenzleuchtstoffes
auswerten zu können. Gemäß der Erfindung wird gerade jedoch dieser Um
stand dazu genutzt, die Fälschungssicherheit zu erhöhen.
Das Wirtsgitter für die erfindungsgemäßen optisch aktiven Seltenerdmetalle
Thulium und Holmium hat im Wellenlängenbereich von 1 µm bis 10 µm ei
nen optisch transparenten Bereich. Das erfindungsgemäße Wirtsgitter enthält
ferner als absorbierende Elemente Eisen oder Chrom, die praktisch im ge
samten sichtbaren Spektralbereich absorbieren und damit anstelle der in die
sem Bereich auftretenden einzelnen Anregungslinien des Holmiums einen
größeren und an breitbandig leuchtende Lichtquellen besser angepaßten
Anregungsbereich haben.
Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Grenzleuchtstoffe eine Gra
nat- oder Perovskitstruktur auf. Um eine möglichst hohe Effektivität des
Holmiums zu garantieren, werden im Falle einer Granatstruktur Wirtsgitter
mit der allgemeinen Formel
A3M5-xAlxO12
verwendet, worin A für ein Element aus der Gruppe Scandium (Sc), Yttrium
(Y), Lanthan (La) und Gadolinium (Gd); M für Eisen (Fe) oder Chrom (Cr)
steht und der Index x die Bedingung 0 < x < 4,99, vorzugsweise 0,5 < x < 2,
erfüllt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Gitter aus
einem Yttrium-Aluminium-Eisen-Granat.
Über den Anteil an nichtabsorbierendem Aluminium läßt sich die Absorpti
on und damit die Helligkeit einer eventuell vorhandenen Eigenfarbe des
Stoffes einstellen, so daß die lumineszierende Substanz auch in höherer
Konzentration als Zusatzstoff für hellere Druckfarben eingesetzt werden
kann.
Wird für das Wirtsgitter eine Perovskitstruktur verwendet, so läßt sich diese
durch die allgemeine Formel
AMO3
beschreiben, worin
A für ein Element aus der Gruppe Scandium (Sc), Yttrium (Y) und der Lanthanide und
M für Eisen (Fe) oder Chrom (Cr) steht.
A für ein Element aus der Gruppe Scandium (Sc), Yttrium (Y) und der Lanthanide und
M für Eisen (Fe) oder Chrom (Cr) steht.
Die bevorzugte Ausführungsform für einen erfindungsgemäßen Leuchtstoff
in einer Perovskitstruktur wird durch die Formel
Y1-z-yTmzHoyFeO3
beschrieben, worin der Index z die Bedingung 0,01 < z < 0,8, vorzugsweise
0,1 < z < 0,5 und der Index y die Bedingung 0,01 < y < 0,8, vorzugsweise 0,1
< 0,5 erfüllt.
Der Anregungsbereich dieser Grenzleuchtstoffe liegt im sichtbaren Spektral
bereich und gegebenenfalls zusätzlich im nahen IR. Dieser Bereich deckt sich
mit dem Strahlungsbereich von starken Lichtquellen, wie Halogenlampen,
Blitzlampen oder dergleichen.
Im Folgenden werden einige Beispiele der erfindungsgemäßen Grenzleucht
stoffe näher erläutert.
52,55 g Gadoliniumoxid (Gd2O3), 2,74 g Aluminiumoxid (Al2O3), 38,58
g Eisenoxid (Fe2O3), 2,07 g Thuliumoxid (Tm2O3), 4,06 g Holmiumoxid
(Ho2O3) und 100 g entwässertes Natriumsulfat (Na2SO4) werden innig
vermischt und im Korundtiegel 12 Stunden auf 1100°C erhitzt.
Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsprodukt zerkleinert, mit Was
ser das Flußmittel herausgewaschen, abfiltriert und bei 100°C an Luft
getrocknet. Zur Erzielung einer möglichst hohen Kornfeinheit wird
das Pulver anschließend in einer Rührwerkskugelmühle in Wasser
vermahlen bis einer mittlere Korngröße von kleiner als 1 µm vorliegt.
Nach dem Filtrieren und Trocknen erhält man ein grünes Pulver.
45,18 g Yttriumoxid (Y2O3); 31,38 g Aluminiumoxid (Al2O3), 11,7 g
Chromoxid (Cr2O3), 5,93 g Thuliumoxid (Tm2O3), 5,81 g Holmiumoxid
(Ho2O3) und 100 g entwässertes Natriumsulfat (Na2SO4) werden innig
vermischt und im Korundtiegel 12 Stunden auf 1100°C erhitzt.
Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsprodukt zerkleinert, mit
Wasser das Flußmittel herausgewaschen, als Nebenprodukt entstan
denes Chromat mit Schwefelsäure/Eisen(II)sulfat zu Chrom(III)sulfat
reduziert, abfiltriert und bei 100°C an Luft getrocknet. Zur Erzielung
einer möglichst hohen Kornfeinheit wird das Pulver anschließend in
einer Rührwerkskugelmühle in Wasser entsprechend vermahlen.
Nach dem Filtrieren und Trocknen erhält man ein hellgrünes Pulver
mit einer mittleren Korngröße von kleiner als 1 µm.
34,6 Yttriumoxid (Y2O3), 36,52 g Eisenoxid (Fe2O3), 11,23 g Holmium
oxid (Ho2O3), 17,63 g Thuliumoxid (Tm2O3) und 100 g entwässertes
Natriumsulfat (Na2SO4) werden innig vermischt und im Korundtiegel
20 Stunden auf 1100°C erhitzt.
Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsprodukt zerkleinert, mit
Wasser das Flußmittel herausgewaschen und bei 100°C an Luft ge
trocknet. Zur Erzielungeiner möglichst hohen Kornfeinheit wird das
Pulver anschließend in einer Rührwerkskugelmühle in Wasser ent
sprechend vermahlen.
Nach dem Filtrieren und Trocknen erhält man ein Pulver mit einer
mittleren Korngröße von kleiner als 1 µm.
Erfindungsgemäß wird die Fälschungssicherheit zusätzlich erhöht, wenn die
lumineszierende Substanz in der für das jeweilige Wertdokument bzw. Si
cherheitselement maximalen Konzentration verwendet wird. Die maximale
Konzentration hängt dabei von verschiedenen Parametern ab, wie z. B. der
Art der Einbringung oder den gewünschten Eigenschaft des Wertdokuments
bzw. Sicherheitselements.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitsele
ments. Das Sicherheitselement besteht in diesem Fall aus einem Etikett 2, das
sich aus einer Papier- oder Kunststoffschicht 3, einer transparenten Abdeck
schicht 4 sowie einer Klebstoffschicht 5 zusammensetzt. Dieses Etikett 2 ist
über die Kleberschicht 5 mit einem beliebigen Substrat 1 verbunden. Bei die
sem Substrat 1 kann es sich um Wertdokumente, Ausweise, Pässe, Urkunden
oder dergleichen aber auch um andere zu sichernde Gegenstände, wie bei
spielsweise CDs, Verpackungen o. ä. handeln.
Der Lumineszenzstoff 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel im Volumen der
Schicht 3 enthalten. Handelt es sich bei der Schicht 3 um eine Papierschicht,
so beträgt die Grenzkonzentration an Lumineszenzstoff erfindungsgemäß
zwischen 0,05 und 1 Gew.-%.
Alternativ könnte der Grenzleuchtstoff auch in einer nicht gezeigten Druck
farbe enthalten sein, die auf eine der Etikettenschichten, vorzugsweise auf
die Oberfläche der Schicht 3 aufgedruckt wird. Die erfindungsgemäß gerade
noch mögliche Maximalkonzentration bewegt sich in diesem Fall im Bereich
von 10 bis 40 Gew.-%.
Statt den Lumineszenzstoff in oder auf einem Trägermaterial vorzusehen,
das anschließend als Sicherheitselement auf einem Gegenstand befestigt
wird, ist es gemäß der Erfindung auch möglich, die lumineszierende Sub
stanz direkt in das zu sichernde Wertdokument bzw. auf dessen Oberfläche
in Form einer Beschichtung vorzusehen.
Claims (25)
1. Bedrucktes Wertdokument mit zumindest einem Echtheitsmerkmal in
Form einer lumineszierenden Substanz auf der Basis eines von mit wenig
stens zwei Seltenerdmetallen dotierten Wirtsgitters, das im Wesentlichen im
sichtbaren Spektralbereich absorbiert und anregbar ist und zumindest in
Teilbereichen des IR-Spektralbereichs transparent ist, wobei die Seltenerd
metalle Thulium und Holmium sind, und der Lumineszenzstoff im Volumen
des Wertdokuments in einer so hohen Konzentration vorliegt, daß die Ei
genschaften des Wertdokuments gerade nicht beeinträchtigt werden.
2. Bedrucktes Wertdokument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lumineszenzstoff in einer Konzentration von höchstens 5 Gew.-%
im Dokumentenmaterial enthalten ist.
3. Bedrucktes Wertdokument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Wertdokument aus Papier besteht und die lumineszie
rende Substanz im Papier in einer Konzentration von 0,05 bis 1 Gew.-% vor
liegt.
4. Bedrucktes Wertdokument mit zumindest einem Echtheitsmerkmal in
Form einer lumineszierenden Substanz auf der Basis eines von mit wenig
stens zwei Seltenerdmetallen dotierten Wirtsgitters, das im Wesentlichen im
sichtbaren Spektralbereich absorbiert und anregbar ist und zumindest in
Teilbereichen des IR-Spektralbereichs transparent ist, wobei die Seltenerd
metalle Thulium und Holmium sind, und der Lumineszenzstoff in einer auf
dem Wertdokument aufgebrachten Schicht in einer so hohen Konzentration
vorliegt, daß die Eigenschaften der Schicht nicht beeinträchtigt werden.
5. Bedrucktes Wertdokument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf das Wertdokument aufgebrachte Schicht eine Druckfarbe ist, in
welcher die lumineszierende Substanz in einer Konzentration von 1 bis 40
Gew.-%, vorzugsweise von 10 bis 30. Gew.-%, vorliegt.
6. Bedrucktes Wertdokument nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die lumineszierende Substanz als unsichtbare zumindest teil
weise Beschichtung auf dem Wertdokument vorgesehen ist.
7. Bedrucktes Wertdokument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die lumineszierende Substanz einer Druckfarbe zugemischt ist, die zu
sätzlich visuell sichtbare Farbzusätze enthält.
8. Bedrucktes Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung die Form eines oder mehrerer
Streifen aufweist.
9. Bedrucktes Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der optisch transparente Bereich des mit Sel
tenerdmetallen dotierten Wirtsgitters im Bereich zwischen 1 mm und 10 µm
liegt.
10. Bedrucktes Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Wirtsgitter als absorbierende Elemente
Eisen oder Chrom enthält.
11. Bedrucktes Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirtsgitter eine Granat- oder
Perovskitstruktur aufweist.
12. Bedrucktes Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Granatstruktur durch die allge
meine Formel
A3M5-xAlxO12
beschreiben läßt, worin
A für ein Element aus der Gruppe Yttrium, Gadolinium, Scandium, und Lanthan,
M für Eisen oder Chrom steht und der Index x die Bedingung 0 < x < 4,99 erfüllt.
A3M5-xAlxO12
beschreiben läßt, worin
A für ein Element aus der Gruppe Yttrium, Gadolinium, Scandium, und Lanthan,
M für Eisen oder Chrom steht und der Index x die Bedingung 0 < x < 4,99 erfüllt.
13. Bedrucktes Wertdokument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Index x die Bedingung 0 < x < 2 erfüllt.
14. Bedrucktes Wertdokument nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich die lumineszierende Substanz durch die allgemeine For
mel
Y3-z-yTmzHoyFe5-xAlxO12
beschreiben läßt, worin der Index z die Bedingung 0,01 < z < 2, vorzugswei se 0,1 < z < 1 und der Index y die Bedingung 0,01 < y < 2, vorzugsweise 0,1 < y < 1 erfüllt.
Y3-z-yTmzHoyFe5-xAlxO12
beschreiben läßt, worin der Index z die Bedingung 0,01 < z < 2, vorzugswei se 0,1 < z < 1 und der Index y die Bedingung 0,01 < y < 2, vorzugsweise 0,1 < y < 1 erfüllt.
15. Bedrucktes Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Perovskitstruktur durch die all
gemeine Formel
AMO3
beschreiben läßt, worin
A für ein Element aus der Gruppe Yttrium, Scandium oder der Lanthanide;
M für Eisen oder Chrom steht.
AMO3
beschreiben läßt, worin
A für ein Element aus der Gruppe Yttrium, Scandium oder der Lanthanide;
M für Eisen oder Chrom steht.
16. Bedrucktes Wertdokument nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die lumineszierende Substanz durch die allgemeine Formel
Y1-z-yTmzHoyFeO3
beschreiben läßt, worin der Index z die Bedingung 0,01 < z < 0,8, vorzugs weise 0,1 < z < 0,5. und der Index y die Bedingung 0,01 < y < 0,8, vorzugs weise 0,1 < y < 0,5 erfüllt.
Y1-z-yTmzHoyFeO3
beschreiben läßt, worin der Index z die Bedingung 0,01 < z < 0,8, vorzugs weise 0,1 < z < 0,5. und der Index y die Bedingung 0,01 < y < 0,8, vorzugs weise 0,1 < y < 0,5 erfüllt.
17. Bedrucktes Wertdokument nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die lumineszierende Substanz eine Quantenausbeute
von 50 bis 90% aufweist.
18. Sicherheitselement, welches zumindest ein Trägermaterial und eine lu
mineszierende Substanz auf der Basis eines von mit wenigstens zwei Sel
tenerdmetallen dotierten Wirtsgitters aufweist, das im Wesentlichen im
sichtbaren Spektralbereich absorbiert und anregbar ist und zumindest in
Teilbereichen des IR-Spektralbereichs transparent ist, wobei die Seltenerd
metalle Thulium und Holmium sind, und die lumineszierende Substanz in
einer so hohen Konzentration im Volumen des Trägermaterials vorhanden
ist, daß die Eigenschaften des Sicherheitselements gerade nicht beeinträch
tigt werden.
19. Sicherheitselement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das
Trägermaterial aus Papier besteht, und die lumineszierende Substanz im
Papier in einer Konzentration von höchstens 6 Gew.-%, vorzugsweise im Be
reich von 0,05 bis 1 Gew.-% vorliegt.
20. Sicherheitselement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das
Trägermaterial aus Kunststoff besteht, und die lumineszierende Substanz im
Kunststoff in einer Konzentration von höchstens 10 Gew.-% vorliegt.
21. Sicherheitselement, welches zumindest ein Trägermaterial und eine lu
mineszierende Substanz auf der Basis eines von mit wenigstens zwei Sel
tenerdmetallen dotieren Wirtsgitters aufweist, das im Wesentlichen im sicht
baren Spektralbereich absorbiert und anregbar ist und zumindest in Teilbe
reichen des IR-Spektralbereichs transparent ist, wobei die Seltenerdmetalle
Thulium und Holmium sind, und der Lumineszenzstoff in einer auf das Trä
germaterial aufgebrachten Schicht in einer so hohen Konzentration vorliegt,
daß die Eigenschaften der aufgebrachten Schicht gerade nicht beeinträchtigt
werden.
22. Sicherheitselement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die
lumineszierende Substanz in einer Druckfarbe in einer Konzentration im
Bereich von 1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 10 bis 30 Gew.-% vorliegt.
23. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Sicherheitselement die Form eines Streifens oder
Bandes aufweist.
24. Sicherheitselement nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das
Trägermaterial als Sicherheitsfaden oder Melierfaser ausgebildet ist.
25. Sicherheitselement nach wenigsten einem der Ansprüche 18 bis 23, da
durch gekennzeichnet, daß das Sicherheitselement als Etikett ausgebildet
ist.
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