WO1999066128A1 - Merkmalsstoffe und sicherheitsmerkmale und verfahren zur integration dieser in die papierstoffbahn sowie verfahren zur prüfung - Google Patents

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WO1999066128A1
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feature substance
conductive polymer
paper web
feature
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Frank Puttkammer
Monika Puttkammer
Gunther Zscherpe
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WHD elektronische Prüftechnik GmbH
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    • Y10T428/24917—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including metal layer

Definitions

  • the invention relates to feature substances and security features and a method for integrating them into the paper web of documents, securities, banknotes, packaging and goods as well as a method for testing electrically conductive feature substances and security features integrated in this way according to the preambles of claims 1, 13, 32 and 53 .
  • the paper webs for documents, securities, banknotes, packaging and for goods are provided with feature substances to increase the security against counterfeiting.
  • Light-active feature substances that have been used to date are currently available on the open market, so that counterfeiters are able to reproduce the security features produced with them.
  • complicated solutions were created using light-active feature substances, in which - as described in DE 196 53 423 - light-absorbing feature substances which are not visually recognizable by human vision are additionally used. In this way, for example, during an inspection under the influence of IR light, printed images with noticeable defects are created.
  • feature substances are further applied to the paper web in a defined distribution in order to make the authenticity of a document machine-readable.
  • a security feature currently used in banknotes is embodied by a film structure consisting of at least one carrier film and a metallization applied to the carrier film.
  • a so-called security thread is either completely or embedded in the paper web with windows. Such a security thread, including recognizable demetallised points in the form of characters or letters, was originally used only for human-visual inspection.
  • the solution according to the invention affords the advantage of providing feature substances and security features in connection with security paper with hidden, detectable features which are not recognizable by human vision and whose homogeneous or partial presence has to be checked.
  • the results surprisingly Advantage of a continuously running, time-saving and inexpensive process for the introduction of feature substances and security features in paper webs.
  • FIG. 1 Fourdrinier screen of a paper machine in a schematic side view and top view to illustrate the method of partially integrating the feature substance in line form
  • FIG. 2 Circular screen in a paper machine in a schematic side view and top view to show the same method
  • 3a schematic plan view of a sheet material during the test, including a signal image of the sheet material with homogeneously introduced feature substance and embossed watermark,
  • FIG. 5 Four-wire of a paper machine in a schematic side view with a headbox for homogeneous integration of the feature substance
  • FIG. 6 Signal image when a sensor is slipped over a banknote with a homogeneous feature substance distribution and with a security thread
  • FIG. 7 signal image when the sensor is slipped over a banknote with a homogeneous feature substance distribution and a watermark
  • FIG. 7a signal linkage of the sensors
  • FIG. 8 schematic side view of a watermark embossing roller with a feature substance transfer roller
  • FIG. 8a signal image of an electrically conductive watermark in conventional paper
  • FIG. 9 schematic representation with partial application of feature substance or integration of feature substance into the paper web
  • FIG. 10 signal images of partial feature substance detection
  • FIG. 13 - a film structure with two carrier films and a metallization, each of the carrier films carrying a further layer of the electrically conductive polymer
  • FIG. 14 - a film structure with two carrier films, a metallization and a further layer of the electrically conductive polymer
  • Fig. 1 is a paper machine in a schematic side view and top view with a fourdrinier wire 1, a headbox 3, outlet pipes 17, a control part 18 for the outlet pipes 17, an automatic valve 19 in each outlet pipe 17, a pump 20 for the feature substance circuit and a storage container 26 for the feature substance for partial integration.
  • Test zones 14 containing feature substance are also shown.
  • Fig. 2 shows the rotary screen 2 of a paper machine in a schematic side view and top view with a material inlet 4, the partial test zones 14, the outlet pipe 17, the control part 18 for the outlet pipe 17, the automatic valve 19 in each outlet pipe 17, the pump 20th for the feature substance cycle and the reservoir 26 for the feature substance for partial integration.
  • FIG 3 shows the circular wire 2 of a paper machine in a schematic representation with connected watermark embossing roller 5, the feature substance distributed homogeneously in the paper 6, the material inlet 4 and the embossing segment 25 of the watermark embossing roller 5.
  • FIG. 3a shows the schematic plan view of a sheet material during the test, including the signal image 23 of the sheet material with a homogeneously introduced feature substance and embossed watermark and with optical sensors 13 for activating a large number of capacitive scanner sensors 11.
  • a schematic time scale with the Events 1 - 16 are shown.
  • the signal image shows the voltage U of the capacitive scanner sensors 11 as a function of time with the times 10 - 13.
  • FIG. 4 shows the rotary screen 2 of a paper machine in a schematic side view with the material inlet 4 for homogeneous integration of the feature material and a machine chest 8.
  • 5 shows the wire 4 of a paper machine in a schematic side view with the material inlet 3, the machine chest 8 and the feature substance 6 homogeneously distributed in the paper.
  • FIG. 7 shows the signal image in the form of a diagram of the voltage U as a function of the number of channels when the optical scanner sensors 10 and the capacitive scanner sensors 11 are slipped over a banknote with a homogeneous feature substance distribution 6 and with an electrically conductive embossing area 24. These are shown in a schematic representation Sensor channels 1-14 shown.
  • FIG. 7a shows the signal linkage of the optical scanner sensors 10, the capacitive scanner sensors 11 and the optical sensors 13 for activating the capacitive scanner sensors 11 when testing a sheet material with partial test zones 14.
  • FIG. 8 shows the schematic side view of a watermark embossing roller 5 with embossing segments 25 and with a feature substance transfer roller 7, an electrically conductive test zone 9 in the form of a watermark, a feature substance reservoir 16 and a pressure roller 27.
  • FIG. 8a shows the signal image in the form of a diagram of the voltage U. as a function of the number of channels when testing an electrically conductive test zone 9 in paper not provided with feature substance.
  • FIG. 9 shows, in a schematic representation after a partial integration of features substance into the paper web according to FIG. 8, the test with the capacitive scanner sensors 11, the optical sensors 13 for their activation and with the different partial test zones 14a, 14b, 14c.
  • FIG. 10 shows the signal images 23 of the partial feature substance detection corresponding to the arrangements in FIG. 9.
  • FIG. 11 shows a film structure with a carrier film 28, a metallization 29 and a further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • FIG. 12 shows another film structure with the carrier film 28, the metallization 29 and the further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • 13 shows a film structure with two carrier films 28; 28 'and a metallization 29, each of the carrier films 28; 28 'carries a further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • FIG. 14 shows a film structure with two carrier films 28; 28 ', a metallization 29 and a further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • FIG. 1 and 2 show how a partial application of a feature substance is realized by metering devices positioned exactly above the paper web 6.
  • the prerequisite for a uniform supply of the dosing devices with the feature substance is a constant circulation of the pulp by pumps 20 in the entire pipe system including the reservoir 26 for the feature substance for partial integration.
  • the feature substance is partially applied to the paper web or integrated into it.
  • continuous test zones 14a, discontinuous test zones 14b or punctiform test zones 14c are formed. See also FIG. 9.
  • partial test zones 14 with the feature substance are obtained. These can extend over the entire sheet width or sheet length or can be present in sections in the sheet length or sheet width.
  • the width of the lines or line sections is the resolution of the scanner sensors 10; to adapt.
  • a line width of 2 mm is preferably selected.
  • FIG. 4 and 5 illustrate the preparation of a paper stock homogeneously mixed with feature substance or the production of special paper with electrically conductive polymers or electrically conductive pigments on the wire 4 and wire 2.
  • the paper stock is mixed with the feature stock in the machine chest 8 and kept in the state of a homogeneous suspension with constant stirring.
  • an addition amount of 10% is preferably used for a solid feature substance. This quantity can vary depending on the type of detection.
  • electrically conductive polymers is that these polymers have good compatibility with the other ingredients in the pulp.
  • the integration into the paper stock is therefore much less complicated than with solid feature fabrics, since the electrically conductive polymers are also available in liquid form.
  • the concentrations required permit an almost transparent, electrically conductive marking.
  • a coding is generated by a change in consistency in the otherwise homogeneously distributed feature substance. This is done by embossing in the embossing area 24, which causes a change in consistency and thus a change in the electrical conductivity.
  • the other possibility provides for a partial application of feature substance.
  • An impression is produced on the paper web by means of the embossing roller 5 and the feature substance transfer roller 7.
  • the impression of the embossing segments 25 corresponds to the pictorial representation of the electrically conductive test zone in the form of the watermark 9.
  • test zones 14 in the paper web 6 are checked for the homogeneous or partial presence of the feature substance.
  • the test result obtained influences the automatic valves 19 in the outlet pipes 17 via the control part 18.
  • FIGS. 3a, 6, 7, 7a, 8a, 9 and 10 show the test method in different applications with the corresponding signal images.
  • the method for testing paper 6 with an integrated electrically conductive feature substance, for example in the form of an electrically conductive polymer, is explained below with reference to FIG. 3a. It is shown schematically that the paper 6 with an embossed watermark passes through an arrangement of optical sensors 13. These activate a further arrangement of capacitive scanner sensors 11, which extends over the entire width of the paper web 6. The time scale with the times 1-16 clarifies the course of time during which the paper 6 moves through the arrangements of the optical sensors 13 and the capacitive scanner sensors 11.
  • the capacitive scanner sensors 11 emit a voltage during the passage of the paper 6 which corresponds to the change in the electrical conductivity on the paper web 6. Accordingly, a recording tester shows a signal image showing the voltage U as a function of time.
  • the times 10-13 on the time axis t correspond to the times at which the watermark passes through the arrangement of the capacitive scanner sensors 11.
  • the scanning frequency is preferably 200 kHz.
  • FIG. 6 shows the signal image when passing through paper 6 in the form of a banknote with a homogeneous distribution of feature substances and with one
  • the signal image 23 shows a voltage U as a function of the time t.
  • the signal image 23 shows a constant voltage at a relatively low, but evaluable level.
  • a watermark in the embossing area 24 shows how the test of the electrical conductivity of the paper 6 is carried out as a reference test for the test of the pictorial design of the watermark.
  • the paper 6 with the watermark successively passes through an arrangement of optical scanner sensors 10 and a further arrangement of capacitive scanner sensors 11 in the direction of the arrow.
  • the associated signal image shows the corresponding voltage profile of the optical scanner sensors 10 and the capacitive scanner sensors 11, shown here as a function of the number of channels.
  • the sensor channels are controlled alternately as described above.
  • 9 and 10 show the testing of feature substance applied in a linear manner to paper 6 and the signal images 23 which are produced in the process.
  • the paper 6 contains a test zone 14a with a continuous, linear application of the feature substance.
  • a test arrangement consisting of the optical sensors 13 and the capacitive scanner sensors 11
  • the application of the feature substance in the test zone 14b is interrupted at regular intervals.
  • Fig. 9c the order in the test zone 14c is interrupted at irregular intervals. This is also reflected in the resulting signal image 23.
  • the film structure of the security feature to be introduced into a paper web contains a carrier film 28, for example made of polypropylene, with a thickness of preferably 40 ⁇ m.
  • the metallization 29 applied to the carrier film 28, for example by vapor deposition or sputtering, has an additional thickness of approximately 2 nm.
  • the metallization 29 contains demetallized points, for example in the form of letters or numbers, which are human-visually recognizable for the user in transmitted light.
  • the demetalization extends in sections to the edge of the carrier film 28.
  • the carrier film 28 is provided with a further layer 30 made of an electrically conductive polymer.
  • the electrically conductive polymer for example a PEDT / PSS (polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate) according to the formulation CPP105, is applied to the carrier film 28 in a thickness of 1 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the addition of the further layer 30 thus leads to a completely negligible increase in thickness.
  • the film structure with the feature substance according to the invention which is introduced into a paper web as a security feature, does not in any way affect the documents or bank notes made from the paper web, even in a stack of considerable height, due to its slightly changed thickness. Nor is the paper weakened by an increased thickness at the embedding point of the security feature.
  • the metallization 29 applied to the carrier film 28, for example by vapor deposition or sputtering, is only a few atomic layers thick and therefore relatively brittle depending on the surface structure of the carrier film. Randomly distributed hairline cracks occur during folding, bending or kinking, making the intended measurement of the conductivity of predetermined sections of the metallization 29 impossible.
  • the further layer 30 is flexible and elastic and, compared to the metallization 29, has a much higher extensibility as a function of the surface structure of the carrier film 28. Even when bending, kinking and folding, for example a bank note, the further layer 30 is not interrupted.
  • test devices present in automated teller machines now record a measured value of the conductivity from the metallization 29 provided according to the known prior art with possibly existing hairline cracks and from the relatively high-resistance layer 30 connected in parallel to the metallization 29 for predetermined sections of the security feature.
  • FIG. 11 shows the carrier film 28, on one side of which the metallization 29 is applied. is brought.
  • the other side of the carrier film 28 carries the further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • the further layer 30 is applied to the carrier film 28 by customary technological processes, for example by calendering.
  • a composite film is thus formed, to which the metallization 29 is then applied, for example by vapor deposition.
  • the further layer 30 made of the electrically conductive polymer to the metallization 29 after the support film 28 has been vapor-deposited.
  • the further layer 30 has a certain protective effect for the metallization 29.
  • FIG. 12 shows another preferred embodiment of the film structure with the feature substance according to the invention.
  • the carrier film 28 with the metallization 29 is shown.
  • the further layer 30 made of the electrically conductive polymer as an adhesion promoter between the carrier film 28 and the metallization 29.
  • the arrangement of the further layer 30 as an adhesion promoter is not limited to an improvement in the adhesion between the carrier film 28 and the metallization 29.
  • the further layer 30 can be used between any other films or layers to improve the adhesion.
  • an adhesion promoter between the carrier film 28 and the metallization 29 there is the advantage that the relatively brittle metallization 29 on the substantially more elastic layer 30 withstands significantly higher mechanical stresses than when the carrier film 28 is vaporized directly.
  • FIG. 13 shows a film structure for a security feature with the feature substance according to the invention using a carrier film 28 on which the metallization 29 is applied.
  • the metallization 29 is covered by a further carrier film 28 '. This is done, for example, to protect the metallization 29 when it is exposed to increased stress in a window thread with a partial embedding in the paper web. Increased stresses during the technological process of paper production are a further reason for the use of a further carrier film 28 '.
  • At least one of the carrier films 28; 28 ' is provided with the further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • FIG. 14 shows an embodiment in which only one of the carrier films 28 carries the further layer 30 made of the electrically conductive polymer.
  • the invention is not restricted to the feature substance according to the invention being used as a further layer 30 in a film structure.
  • the feature substance according to the invention can be introduced into the paper web in any configuration as a security feature.
  • Another preferred embodiment is to provide selected printing inks with the electrically conductive polymer for the purpose of testing.
  • the electrical conductivity of the polymer can be brought about by different physical processes. One of these processes is based on the fact that the electrically conductive polymer has a special polymeric lattice structure which to a certain extent permits an electron shift and is therefore electrically conductive. Another physical process is based on the fact that certain, finely divided substances are added to a polymer, so that electrical conductivity is created. If you choose a material with a consistency similar to that of a varnish as the starting material for the electrically conductive polymer, you can incorporate different additives in the structure of the polymer in a fine distribution.
  • these substances can be electrically conductive and thereby cause an electrical conductivity of the polymer. call, but they can also be of a different nature, for example contain feature pigments.
  • the purpose of improving counterfeit security is to provide additional security features in addition to the feature of electrical conductivity and to combine them in a suitable manner.
  • both human-visually recognizable feature pigments and also those are provided which can only be recognized with suitable test devices, such as with special light sources and optical sensors.
  • the invention also extends to the combination of the electrical conductivity with such additives which have magnetic properties.
  • a combination of the electrical conductivity with optical and magnetic feature substances is particularly advantageous in the sense of the invention.
  • the additives with magnetic properties are hidden by adding human-visually recognizable feature pigments.
  • a potential counterfeiter remains uncertain as to whether a magnetically active substance is present, particularly since the amounts used are small and the magnetic effects cannot be readily ascertained.
  • the invention also extends to the fact that the optically active additives are arranged in the electrically conductive polymer in such a way that an optical coding is produced, for example a color pattern that can be evaluated with test devices.
  • an optical coding is produced, for example a color pattern that can be evaluated with test devices.
  • the magnetically active additives the arrangement of which creates a magnetic coding, for example in the form of a magnetic bar code.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Merkmalsstoffe und Sicherheitsmerkmale und ein Verfahren zur Integration dieser in die Papierstoffbahn von Dokumenten, Wertpapieren, Banknoten, Verpackungen und Waren sowie ein Verfahren zur Prüfung von derartig integrierten elektrisch leitenden Merkmalsstoffen und Sicherheitsmerkmalen.

Description

Merkmalsstoffe und Sicherheitsmerkmale und Verfahren zur Integration dieser in die Papierstoffbahn sowie Verfahren zur Prüfung
Die Erfindung betrifft Merkmalsstoffe und Sicherheitsmerkmale und ein Verfahren zur Integration dieser in die Papierstoffbahn von Dokumenten, Wertpapieren, Banknoten, Verpackungen und Waren sowie ein Verfahren zur Prüfung von derartig integrierten elektrisch leitenden Merkmalsstoffen und Sicherheitsmerkmalen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 13, 32 und 53.
Die Papierstoffbahnen für Dokumente, Wertpapiere, Banknoten, Verpackungen und für Waren werden zur Erhöhung der Fälschungssicherheit mit Merkmalsstoffen versehen. Bislang verwendete lichtaktive Merkmalsstoffe sind gegenwärtig auf dem freien Markt erhältlich, so daß Fälscher in der Lage sind, die mit ihnen hergestellten Sicher- heitsmerkmale nachzustellen. Um in dieser Situation für Fälscher technologische Hürden aufzubauen, entstanden komplizierte Lösungen unter Verwendung lichtaktiver Merkmalsstoffe, bei denen - wie in DE 196 53 423 beschrieben - humanvisuell nicht erkennbare, lichtabsorbierende Merkmalsstoffe zusätzlich Verwendung finden. Auf diese Weise entstehen beispielsweise während einer Prüfung unter dem Einfluß von IR-Licht Druckbilder mit auffälligen Fehlstellen. Zur Erhöhung der Fälschungssicherheit werden weiter Merkmalsstoffe in einer definierten Verteilung auf die Papierbahn aufgebracht, um die Echtheit eines Dokuments maschinell lesbar zu machen. Nach der DE 197 14 519 werden dafür humanvisuell nicht erkennbare Merkmalsstoffe eingesetzt, die in linienförmig ausgeführten Markierungen ein visuelles Druckbild überlagern. Der verwendete Merkmalsstoff soll aufgrund einer physikalischen Eigenschaft maschinell nachweisbar sein. Unter anderen wird als eine derartige physikalische Eigenschaft auch die elektrische Leitfähigkeit genannt, jedoch wird ein derartiger, humanvisuell nicht erkennbarer Merkmalsstoff nicht offenbart. Ein gegenwärtig bei Banknoten verbreitet eingesetztes Sicherheitsmerkmal wird durch einen Folienaufbau verkörpert, der aus mindestens einer Trägerfolie und einer auf die Trägerfolie aufgebrachten Metallisierung besteht. Ein sogenannter Sicherheitsfaden wird entweder vollständig oder mit Fenstern in die Papierbahn eingebettet. Ursprüng- lieh diente ein solcher Sicherheitsfaden einschließlich erkennbarer demetallisierter Stellen in Form von Zeichen oder Buchstaben nur zur humanvisuellen Prüfung. In dem Bestreben einer Verbesserung der Fälschungssicherheit wurde eine zusätzliche Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit der Metallisierung in Betracht gezogen. Eine Verwirklichung dieser Absicht scheiterte bislang daran, daß einerseits die Banknoten in ihrem Gebrauch einer hohen mechanischen Beanspruchung unterliegen, beispielsweise durch Knicken und Falten durch den Benutzer, aber auch durch Biegen in Geldautomaten und Zählmaschinen. Zum anderen unterliegt der Folienaufbau auch schon während des technologischen Prozesses der Papierherstellung infolge Spannens und Biegens einer erheblichen Belastung. Als Folge dessen treten in der Metallisierung zufällig verteilt feine Haarrisse auf, die jegliches Meßergebnis unsicher und nicht reproduzierbar machen. Um Fälschungen dieses Sicherheitsmerkmals aber zu begegnen, ist in den Prüfvorrichtungen von Bankautomaten nicht nur die Präsenz einer Metallisierung nachzuweisen, sondern die Echtheit ist aufgrund eines bestimmten Meßwertes der Leitfähigkeit zu erkennen. Dieses Problem wird grundsätzlich auch nicht dadurch gelöst, wenn - wie in DE 43 44 553 und EP 659 587 vorgeschlagen - anstelle des Aufdampfens der Metallisierung im Hochvakuum metallisch wirkende Druckfarben eingesetzt werden.
Da die elektrische Leitfähigkeit eine der wesentlichsten Eigenschaften von Metallen ist, scheint es naheliegend zu sein, daß Fälscher die elektrische Leitfähigkeit einer Metalli- sierung vermuten. Es stehen gegenwärtig sogar ausreichend technologische Ausrüstungen wohlfeil zur Verfügung, um richtige Metallisierungen einschließlich ihrer bildhaften Gestaltung als Fälschung eines Sicherheitsmerkmals in Dokumente, Wertpapiere, Banknoten, Verpackungen oder Waren einzubringen. Da aber die elektrische Leitfähigkeit ein schnell und sicher nachweisbarer Prüfparameter ist, besteht vorerst nicht das Verlangen, auf dieses Sicherheitsmerkmal zu verzichten. Nachteilig ist außerdem, daß die humanvisuell sichtbare Metallisierung in ihren Eigenschaften kaum variabel ist, da sie für den Großteil der Benutzer als ein konstantes und immer in gleicher Weise er- kennbares Sicherheitsmerkmal dienen soll. Schließlich sind in die Geheimnisse dieses humanvisuell erkennbaren Sicherheitsmerkmals eine relativ große Anzahl von Personen in Verbindung mit dessen Herstellung und Prüfung eingeweiht, so daß allein von der Größe und Unüberschaubarkeit dieses Personenkreises ein Gefährdungspotential aus- geht.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, elektrisch leitende Merkmalsstoffe und Sicherheitsmerkmale und Verfahren zur Integration dieser in die Papierstoffbahn für Dokumente, Wertpapiere, Banknoten, Verpackungen und Waren vorzuschlagen, bei denen die vorgenannten Nachteile nicht auftreten. Es ist weiterhin auch Aufgabe der Erfindung, solche Merkmalsstoffe vorzuschlagen, die zur Erhöhung der Fälschungssicherheit beitragen, weil die Notwendigkeit entstanden ist, ein weiteres, leicht variierbares Sicherheitsmerkmal zu schaffen, das weniger die Aufmerksamkeit auf sich lenkt als die humanvisuell erkennbare Metallisierung, beziehungsweise ein Sicherheitsmerkmal an wechselnden Stellen vorzuschlagen, an denen es nicht vermutet wird und nur mit äußerst präzise arbeitender Prüftechnik feststellbar ist. Diese der Sicherheit dienenden Merkmale und Elemente werden direkt oder in Verbindung mit anderen in die Papierstoffbahn einzubringenden Sicherheitsmerkmalen, wie Sicherheitsfäden, in die Papierstoffbahn integriert. Es ist schließlich Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Prü- fung von derartig integrierten elektrisch leitenden Merkmalsstoffen vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kennzeichen und Merkmale der Ansprüche Ansprüche 1, 13, 32 und 53 sowie deren spezielle in den Unteransprüchen dargelegte Ausführungsformen gelöst. Die Merkmale der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen schutzfähige Ausführungen darstellen, für die Schutz beansprucht wird.
Die erfindungsgemäße Lösung gewährt den Vorteil, Merkmalsstoffe und Sicherheits- merkmale in Verbindung mit Sicherheitspapier mit verdeckten, detektierbaren Merkmalen auszustatten, die humanvisuell nicht erkennbar sind und deren homogenes oder partielles Vorhandensein zu prüfen ist. Zugleich ergibt sich in überraschender Weise der Vorteil eines kontinuierlich ablaufenden, zeitsparenden und kostengünstigen Verfahrens zur Einbringung von Merkmalsstoffen und Sicherheitsmerkmalen in Papierbahnen.
Die Erfindung wird anhand nachfolgender Beispiele und der Figuren erläutert.
Fig. 1 - Langsieb einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht und Draufsicht zur Darstellung des Verfahrens der partiellen Integration des Merkmalsstoffs in Linienform, Fig. 2 - Rundsieb einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht und Draufsicht zur Darstellung desselben Verfahrens,
Fig. 3 - Rundsieb einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht mit angeschlossener Wasserzeichenprägewalze,
Fig. 3a - schematische Draufsicht auf ein Blattgut während der Prüfung einschließlich Signalbild des Blattgutes mit homogen eingebrachtem Merkmalsstoff und geprägtem Wasserzeichen,
Fig. 4 - Rundsieb einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht mit Stoffeinlauf zur homogenen Integration des Merkmalsstoffs,
Fig. 5 - Langsieb einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht mit Stoffauflauf zur homogenen Integration des Merkmalsstoffs, Fig. 6 - Signalbild beim Überstreifen eines Sensors über eine Banknote mit homogener Merkmalsstoffverteilung und mit einem Sicherheitsfaden,
Fig. 7 - Signalbild beim Überstreifen des Sensors über eine Banknote mit homogener Merkmalsstoffverteilung und einem Wasserzeichen, Fig. 7a - Signalverknüpfung der Sensoren, Fig. 8 - schematische Seitenansicht einer Wasserzeichenprägewalze mit einer Merkmals- stoffübertragungswalze,
Fig. 8a - Signalbild eines elektrisch leitenden Wasserzeichens in konventionellem Papier, Fig. 9 - schematische Darstellung bei partiellem Merkmalsstoffauftrag auf bzw. Merkmalsstoffintegration in die Papierstoffbahn, Fig. 10 - Signalbilder der partiellen Merkmalsstoffdetektion,
Fig. 11 - Folienaufbau mit einer Trägerfolie, einer Metallisierung und einer weiteren Schicht aus einem elektrisch leitenden Polymer, Fig. 12 - ein anderer Folienaufbau mit einer Trägerfolie, einer Metallisierung und einer weiteren Schicht aus dem elektrisch leitenden Polymer,
Fig. 13 - ein Folienaufbau mit zwei Trägerfolien und einer Metallisierung, wobei jede der Trägerfolien eine weitere Schicht aus dem elektrisch leitenden Polymer trägt, Fig. 14 - ein Folienaufbau mit zwei Trägerfolien, einer Metallisierung und einer weiteren Schicht aus dem elektrisch leitenden Polymer,
In Fig. 1 ist eine Papiermaschine in schematischer Seitenansicht und Draufsicht mit einem Langsieb 1, einem Stoffauflauf 3, Auslaufrohren 17, einem Steuerteil 18 für die Auslaufrohre 17, einem automatischen Ventil 19 in jedem Auslaufrohr 17, einer Pumpe 20 für den Merkmalsstoffkreislauf und einem Vorratsbehälter 26 für den Merkmalsstoff zur partiellen Integration dargestellt. Ferner sind Merkmalsstoff enthaltende Prüfzonen 14 dargestellt. Fig. 2 zeigt das Rundsieb 2 einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht und Draufsicht mit einem Stoff einlauf 4, den partiellen Prüfzonen 14, dem Auslaufrohr 17, dem Steuerteil 18 für die Auslauf röhre 17, dem automatischen Ventil 19 in jedem Auslaufrohr 17, der Pumpe 20 für den Merkmalsstoffkreislauf und dem Vorratsbehälter 26 für den Merkmalsstoff zur partiellen Integration. Fig. 3 zeigt das Rundsieb 2 einer Papiermaschine in schematischer Darstellung mit an- geschlossener Wasserzeichenprägewalze 5, dem homogen im Papier 6 verteilten Merkmalsstoff, dem Stoffeinlauf 4 und dem Prägesegment 25 der Wasserzeichenprägewalze 5.
Fig. 3a zeigt die schematische Draufsicht auf ein Blattgut während der Prüfung einschließlich des Signalbildes 23 des Blattgutes mit homogen eingebrachtem Merkmals- stoff und geprägtem Wasserzeichen und mit optischen Sensoren 13 zum Aktivieren einer Vielzahl kapazitiver Scannersensoren 11. Unter dem Blattgut ist eine schematische Zeitskala mit den Zeitpunkten 1 - 16 dargestellt. Das Signalbild zeigt die Spannung U der kapazitiven Scannersensoren 11 als eine Funktion der Zeit mit den Zeitpunkten 10 - 13. Fig. 4 zeigt das Rundsieb 2 einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht mit dem Stoffeinlauf 4 zur homogenen Integration des Merkmalstoffs und einer Maschinenbütte 8. Fig.5 zeigt das Langsieb 1 einer Papiermaschine in schematischer Seitenansicht mit dem Stoffeinlauf 3, der Maschinenbütte 8 und dem homogen im Papier verteilten Merkmalsstoff 6. Fig. 6 zeigt das Signalbild 23 in der Form von U = f(t) beim Überstreifen der kapaziti- ven Scannersensoren 11 über eine Banknote mit homogener Merkmalsstoffverteilung und mit einem Sicherheitsfaden 15 und die optischen Sensoren 13 zum Aktivieren der kapazitiven Scannersensoren 11.
Fig. 7 zeigt das Signalbild in der Form eines Diagramms der Spannung U als Funktion der Kanalzahl beim Überstreifen der optischen Scannersensoren 10 und der kapazitiven Scannersensoren 11 über eine Banknote mit homogener Merkmalsstoffverteilung 6 und mit einem elektrisch leitenden Prägebereich 24. In einer schematischen Darstellung sind die Sensorkanäle 1 - 14 gezeigt.
Fig. 7a zeigt die Signalverknüpfung der optischen Scannersensoren 10, der kapazitiven Scannersensoren 11 und der optischen Sensoren 13 zur Aktivierung der kapazitiven Scannersensoren 11 bei der Prüfung eines Blattgutes mit partiellen Prüfzonen 14.
Fig. 8 zeigt die schematische Seitenansicht einer Wasserzeichenprägewalze 5 mit Prägesegmenten 25 und mit einer Merkmalsstoffübertragungswalze 7, einer elektrisch leitenden Prüfzone 9 in Form eines Wasserzeichens, einem Merkmalsstoffvorratsbehälter 16 und einer Andruckwalze 27. Fig. 8a zeigt das Signalbild in Form eines Diagramms der Spannung U als Funktion der Kanalzahl bei der Prüfung einer elektrisch leitenden Prüfzone 9 in nicht mit Merkmalsstoff versehenem Papier.
Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung nach einer partiellen Merkmalsstoffintegration in die Papierstoffbahn nach Fig. 8 die Prüfung mit den kapazitiven Scannersensoren 11, den optischen Sensoren 13 zu deren Aktivierung und mit den unterschiedlichen partiellen Prüfzonen 14a, 14b, 14c.
Fig. 10 zeigt die Signalbilder 23 der partiellen Merkmalsstoffdetektion entsprechend den Anordnungen in Fig. 9. Fig. llzeigt einen Folienaufbau mit einer Trägerfolie 28, einer Metallisierung 29 und einer weiteren Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer.
Fig. 12 zeigt einen anderen Folienaufbau mit der Trägerfolie 28, der Metallisierung 29 und der weiteren Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer. Fig. 13 zeigt einen Folienaufbau mit zwei Trägerfolien 28; 28' und einer Metallisierung 29, wobei jede der Trägerfolien 28; 28' eine weitere Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer trägt..
Fig. 14 zeigt einen Folienaufbau mit zwei Trägerfolien 28;28', einer Metallisierung 29 und einer weiteren Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer.
Beispiel 1:
In Fig. 1 und 2 wird dargestellt, wie ein partieller Auftrag eines Merkmalsstoffes durch genau über der Papierstoffbahn 6 positionierten Dosiereinrichtungen realisiert wird. Die Voraussetzung für eine gleichmäßige Versorgung der Dosiereinrichtungen mit dem Merkmalsstoff ist eine ständige Zirkulation des Papierbreis durch Pumpen 20 im gesamten Rohrsystem einschließlich des Vorratsbehälters 26 für den Merkmalsstoff zur partiellen Integration. Mittels einer Anordnung von Dosiereinrichtungen, bestehend jeweils aus einem Auslaufrohr 17 mit einem automatischen Ventil 19 wird der Merkmalsstoff partiell auf die Papierstoffbahn aufgebracht beziehungsweise in diese integriert. Dadurch entstehen in Abhängigkeit von der Steuerung linienförmig kontinuierliche Prüfzonen 14a, diskontinuierliche Prüfzonen 14b oder punktuelle Prüfzonen 14c. Siehe dazu auch Fig. 9. Durch das Schneiden der Papierstoffbahn zu Blattgut erhält man partielle Prüfzonen 14 mit dem Merkmalsstoff. Diese können über die gesamte Blattbreite oder Blattlänge verlaufen oder abschnittsweise in der Blattlänge oder -breite vorhanden sein. Die Breite der Linien oder Linienabschnitte ist dem Auflösungsvermögen der Scannersensoren 10; llanzupassen. Vorzugsweise wird eine Linienbreite von 2 mm gewählt.
In Fig. 4 und 5 wird die Vorbereitung eines homogen mit Merkmalsstoff durchmischten Papierstoffs bzw. die Herstellung von Spezialpapier mit elektrisch leitenden Polymeren oder elektrisch leitenden Pigmenten am Langsieb 1 und am Rundsieb 2 verdeutlicht. Dazu wird in der Maschinenbütte 8 der Papierstoff mit dem Merkmalsstoff gemischt und unter ständigem Rühren in dem Zustand einer homogenen Suspension gehalten. Bei einem festen Merkmalsstoff wird vorzugsweise eine Zugabemenge von 10% angesetzt. Je nach Detektionsart kann diese Menge variieren. Bei der Verwendung elektrisch leitender Polymere ergibt sich der Vorteil, daß diese Polymere eine gute Verträglichkeit zu den anderen Inhaltsstoffen des Papierbreis besitzen. Die Integration in den Papierstoff ist deshalb wesentlich unkomplizierter als bei festen Merkmalsstoffen, da die elektrisch leitenden Polymere auch in flüssiger Form zur Verfügung stehen. Die benötigten Konzentrationen gestatten eine nahezu transparente elektrisch leitende Markierung.
Beispiel 2:
Anhand der Fig. 3 und 8 werden zwei weitere Möglichkeiten der Integration von Merkmalsstoff in die Papierstoffbahn 6 gezeigt. Hierbei wird durch eine Stoffdichteänderung in dem sonst homogen verteilten Merkmalsstoff eine Kodierung erzeugt. Das geschieht durch das Prägen im Prägebereich 24, wodurch eine Stoffdichteänderung und somit eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit eintritt.
Die andere Möglichkeit sieht einen partiellen Auftrag von Merkmalsstoff vor. Dabei wird mittels der Prägewalze 5 und der Merkmalsstoffübertragungswalze 7 ein Abdruck auf der Papierstoffbahn erzeugt. Der Abdruck der Prägesegmente 25 entspricht der bildlichen Darstellung der elektrisch leitenden Prüfzone in Form des Wasserzeichens 9.
Beispiel 3:
In den Fig. 1 und 2 wird neben dem Verfahren zur Integration des Merkmalsstoffs auch dargestellt, daß die Prüfzonen 14 in der Papierstoffbahn 6 auf das homogene bezie- hungsweise partielle Vorhandensein des Merkmalsstoffs kontrolliert werden. Das dabei gewonnene Prüfergebnis beeinflußt über das Steuerteil 18 die automatischen Ventile 19 in den Auslaufrohren 17.
Wie bereits ausgeführt, ist in den Fig. 3a, 6, 7, 7a, 8a, 9 und 10 das Prüfverfahren in ver- schiedenen Anwendungen mit den entsprechenden Signalbildern dargestellt. Das Verfahren zur Prüfung von Papier 6 mit integriertem elektrisch leitenden Merkmalsstoff beispielsweise in Form eines elektrisch leitenden Polymers wird im folgenden anhand der Fig. 3a erläutert. Es wird schematisch dargestellt, daß das Papier 6 mit einem geprägtem Wasserzeichen eine Anordnung optischer Sensoren 13 durchläuft. Diese aktivieren eine weitere Anordnung kapazitiver Scannersensoren 11, die sich über die gesamte Breite der Papierstoffbahn 6 erstreckt. Die Zeitskala mit den Zeitpunkten 1-16 verdeutlicht den Zeitablauf, während dessen sich das Papier 6 durch die Anordnungen der optischen Sensoren 13 und der kapazitiven Scannersensoren 11 bewegt. Die kapazitiven Scannersensoren 11 geben während des Durchlaufs des Papiers 6 eine Spannung ab, die der Änderung der elektrischen Leitfähigkeit auf der Papierstoffbahn 6 entspricht. Dementsprechend zeigt ein aufzeichnendes Prüfgerät ein Signalbild, das die Spannung U als eine Funktion der Zeit zeigt. Die Zeitpunkte 10-13 auf der Zeitachse t entsprechen den Zeitpunkten, zu denen das Wasserzeichen die Anordnung der kapazitiven Scannersensoren 11 durchläuft. Zur Reduzierung der Streukopplung der Sensorkanäle werden jeweils im Wechsel die Steuerkanäle mit gerader Numerierung 21 und die mit ungerader Numerierung 22 durch einen Prozessor angesteuert. Die Scannfrequenz beträgt vorzugsweise 200 kHz.
In einer ähnlichen Darstellung zeigt Fig. 6 das Signalbild beim Durchlaufen von Papier 6 in Form einer Banknote mit einer homogenen Merkmalsstoffverteilung und mit einem
Sicherheitsfaden 15 durch eine oben beschriebene Prüfanordnung. Das Signalbild 23 zeigt eine Spannung U als Funktion der Zeit t.
Für die Bereiche der Banknote mit einer homogenen Verteilung des Merkmalsstoffes zeigt das Signalbild 23 eine konstante Spannung auf einem relativ niedrigen, aber aus- wertbaren Pegel. Zu dem Zeitpunkt, in dem der Sicherheitsfaden 15 mit einer höheren
Leitfähigkeit die Prüfanordnung durchläuft, wird eine Spannungsspitze registriert, die sich deutlich von dem übrigen Spannungsverlauf abhebt. Auf diese Weise läßt sich das
Vorhandensein des Sicherheitsfadens 15 detektieren.
In Fig. 7 wird anhand eines Wasserzeichens im Prägebereich 24 dargestellt, wie die Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit des Papiers 6 als eine Referenzprüfung zu der Prüfung der bildhaften Gestaltung des Wasserzeichens ausgeführt wird. Das Papier 6 mit dem Wasserzeichen durchläuft in Pfeilrichtung nacheinander eine Anordnung optischer Scannersensoren 10 und eine weitere Anordnung kapazitiver Scannersensoren 11. Das dazugehörige Signalbild zeigt den übereinstimmenden Spannungsverlauf der optischen Scannersensoren 10 und der kapazitiven Scannersensoren 11, hier dargestellt als eine Funktion der Kanalzahl.
Wie Fig. 7a zeigt, werden auch hier die Sensorkanäle wie oben beschrieben im Wechsel angesteuert.
In Fig. 9 und 10 wird die Prüfung von linienförmig auf Papier 6 aufgetragenen Merk- malsstoff sowie die dabei entstehenden Signalbilder 23 gezeigt.
In Fig. 9a enthält das Papier 6 eine Prüfzone 14a mit einem kontinuierlichen, linienför- igen Auftrag des Merkmalsstoffes. Beim Durchlaufen der Prüfanordnung, bestehend aus den optischen Sensoren 13 und den kapazitiven Scannersensoren 11, entsteht ein entsprechender kontinuierlicher Spannungsverlauf U = f (t) im Signalbild 23. In Fig. 9b ist der Auftrag des Merkmalsstoffes in der Prüfzone 14b in regelmäßigen Abständen unterbrochen. Während der Prüfung entsteht ein Signalbild 23 mit entsprechenden regelmäßigen Sprüngen im Spannungsverlauf U = f (t). In Fig. 9c ist der Auftrag in der Prüfzone 14c in unregelmäßigen Abständen unterbrochen. Auch das spiegelt sich in dem sich ergebenden Signalbild 23 wider.
Beispiel 4:
Im folgenden wird anhand der Fig. 11 bis 14 die Anwendung des elektrisch leitenden Merkmalsstoffes bei einem in die Papierstoffbahn einzubringenden Folienaufbaus er- läutert.
Der Folienaufbau des in eine Papierbahn einzubringenden Sicherheitsmerkmals enthält eine Trägerfolie 28, beispielsweise aus Polypropylen, mit einer Dicke von vorzugsweise 40 μm. Die auf die Trägerfolie 28, beispielsweise durch Bedampfen oder Sputtern, aufgebrachte Metallisierung 29 weist eine zusätzliche Dicke von etwa 2 nm auf.
Die Metallisierung 29 enthält demetallisierte Stellen, beispielsweise in Form von Buchstaben oder Zahlen, die humanvisuell im Durchlicht für den Benutzer erkennbar sind. Die Demetallisierung erstreckt sich abschnittsweise bis an den Rand der Trägerfolie 28. Auf ihrer anderen Seite ist die Trägerfolie 28 mit einer weiteren Schicht 30 aus einem elektrisch leitenden Polymer versehen. Das elektrisch leitende Polymer, beispielsweise ein PEDT/PSS (Polyethylendioxythiophenpolystyrolsulfonat) nach der Formulierung CPP105, ist in einer Dicke von 1 μ,m bis 2 μm auf die Trägerfolie 28 aufgetragen. Durch das Hinzufügen der weiteren Schicht 30 tritt also eine völlig zu vernachlässigende Dik- kenzunahme ein. Der als Sicherheitsmerkmal in eine Papierbahn eingebrachte Folienaufbau mit dem erfindungsgemäßen Merkmalsstoff beeinträchtigt also durch seine geringfügig veränderte Dicke in keiner Weise die aus der Papierbahn angefertigten Do- kumente oder Banknoten, selbst in einem Stapel von beträchtlicher Höhe. Ebensowenig wird das Papier an der Einbettungsstelle des Sicherheitsmerkmals durch eine vergrößerte Dicke geschwächt.
Die beispielsweise durch Bedampfen oder Sputtern auf die Trägerfolie 28 aufgebrachte Metallisierung 29 ist nur wenige Atomlagen stark und daher in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur der Trägerfolie relativ spröde. Beim Falten, Biegen oder Knicken treten in zufälliger Weise verteilte Haarrisse auf, die das beabsichtigte Messen der Leitfähigkeit von vorgegebenen Abschnitten der Metallisierung 29 unmöglich machen. Dagegen ist die weitere Schicht 30 biegsam und elastisch und weist gegenüber der Metallisierung 29 in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur der Trägerfolie 28 eine weit höhere Dehnbarkeit auf. Auch beim Biegen, Knicken und Falten, beispielsweise einer Banknote, tritt keine Unterbrechung der weiteren Schicht 30 ein. Die beispielsweise in Bankautomaten vorhandenen Prüfvorrichtungen erfassen nunmehr für vorgegebene Abschnitte des Sicherheitsmerkmals einen Meßwert der Leitfähigkeit aus der nach dem bekannten Stand der Technik vorgesehenen Metallisierung 29 mit möglicherweise vor- handenen Haarrissen und aus der zu der Metallisierung 29 parallelgeschalteten, relativ hochohmigen weiteren Schicht 30.
Beispiel 5:
Eine bevorzugte Ausführung des Folienaufbaus mit dem erfindungsgemäßen Merkmalsstoff für ein Sicherheitsmerkmal, beispielsweise in einer Banknote, ist in Fig. 11 dargestellt. Fig. 11 zeigt die Trägerfolie 28, auf deren einer Seite die Metallisierung 29 aufge- bracht ist. Die andere Seite der Trägerfolie 28 trägt die weitere Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer.
Das Aufbringen der weiteren Schicht 30 auf die Trägerfolie 28 geschieht nach üblichen technologischen Verfahren, beispielsweise durch ein Kalandrieren. Es entsteht somit eine Verbund-Folie, auf die anschließend die Metallisierung 29, beispielsweise durch Bedampfen, aufgebracht wird.
Es ist selbstverständlich auch möglich, die weitere Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer nach dem Bedampfen der Trägerfolie 28 auf die Metallisierung 29 aufzubringen. Bei einem derartigen Folienaufbau geht von der weiteren Schicht 30 eine ge- wisse Schutzwirkung für die Metallisierung 29 aus.
Beispiel 6:
Fig. 12 zeigt eine andere bevorzugte Ausführung des Folienaufbaus mit dem erfindungs- gemäßen Merkmalsstoff. Dargestellt ist die Trägerfolie 28 mit der Metallisierung 29. Zwischen der Trägerfolie 28 und der Metallisierung 29 befindet sich die weitere Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer als ein Haftvermittler zwischen der Trägerfolie 28 und der Metallisierung 29. Die Anordnung der weiteren Schicht 30 als ein Haftvermittler ist nicht auf eine Verbesserung der Haftung zwischen der Trägerfolie 28 und der Metallisierung 29 beschränkt. Die weitere Schicht 30 ist zwischen beliebigen anderen Folien oder Schichten zur Verbesserung der Haftung einsetzbar. Als Haftvermittler zwischen der Trägerfolie 28 und der Metallisierung 29 entsteht jedoch der Vorteil, daß die relativ spröde Metallisierung 29 auf der wesentlich elastischeren weiteren Schicht 30 erheblich höheren mechanischen Beanspruchungen widersteht als bei einer unmittelba- ren Bedampfung der Trägerfolie 28.
Beispiel 7:
Fig. 13 zeigt einen Folienaufbau für ein Sicherheitsmerkmal mit dem erfindungsgemäßen Merkmalsstoff unter Verwendung einer Trägerfolie 28, auf die die Metallisierung 29 aufgebracht ist. Die Metallisierung 29 ist durch eine weitere Trägerfolie 28' abgedeckt. Das geschieht beispielsweise zum Schutz der Metallisierung 29, wenn diese bei einem Fensterfaden mit einer teilweisen Einbettung in die Papierbahn einer erhöhten Beanspruchung ausgesetzt ist. Erhöhte Beanspruchungen während des technologischen Prozesses der Papierherstellung sind ein weiterer Grund für den Einsatz einer weiteren Trägerfolie 28'. Mindestens eine der Trägerfolien 28; 28' ist mit der weiteren Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer versehen.
Beispiel 8:
In der Fig. 13 tragen beide Trägerfolien 28; 28' die weitere Schicht 30, während in der Fig. 14 eine Ausführung dargestellt ist, in der nur eine der Trägerfolien 28 die weitere Schicht 30 aus dem elektrisch leitenden Polymer trägt.
Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß der erfindungsgemäße Merkmalsstoff als eine weitere Schicht 30 in einem Folienaufbau Verwendung findet. Der erfindungsgemäße Merkmalsstoff ist in beliebiger Konfiguration als ein Sicherheitsmerkmal in die Papierbahn einbringbar.
Beispiel 9:
Eine ebenfalls bevorzugte Ausführungsform besteht darin, ausgewählte Druckfarben mit dem elektrisch leitenden Polymer zum Zwecke der Prüfung zu versehen. Die elektrische Leitfähigkeit des Polymers läßt sich durch unterschiedliche physikalische Vorgänge herbeiführen. Einer dieser Vorgänge beruht darauf, daß das elektrisch leiten- de Polymer eine besondere polymere Gitterstruktur besitzt, die in einem bestimmten Maß eine Elektronenverschiebung zuläßt und somit elektrisch leitend ist. Ein anderer physikalischer Vorgang beruht darauf, daß einem Polymer bestimmte, fein verteilte Stoffe zugeschlagen werden, so daß eine elektrische Leitfähigkeit entsteht. Wählt man als Ausgangsmaterial für das elektrisch leitende Polymer einen Stoff mit ei- ner lackähnlichen Konsistenz, lassen sich in die Struktur des Polymers in feiner Verteilung unterschiedliche Zuschlagstoffe einlagern. Diese Stoffe können erfindungsgemäß elektrisch leitend sein und dadurch eine elektrische Leitfähigkeit des Polymers hervor- rufen, sie können aber auch anderer Natur sein, beispielsweise Merkmalspigmente enthalten. Es dient der Verbesserung der Fälschungssicherheit, neben dem Merkmal der elektrischen Leitfähigkeit weitere Sicherheitsmerkmale vorzusehen und diese in geeigneter Weise zu kombinieren. So sind beispielsweise neben der elektrischen Leitfähigkeit des Polymers sowohl humanvisuell erkennbare Merkmalspigmente als auch solche vorgesehen, die nur mit geeigneten Prüfvorrichtungen, wie mit speziellen Lichtquellen und optischen Sensoren, erkennbar sind. Darüber hinaus erstreckt sich die Erfindung auch auf die Kombination der elektrischen Leitfähigkeit mit solchen Zuschlagstoffen, die magnetische Eigenschaften besitzen. Besonders vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist eine Kombination der elektrischen Leitfähigkeit mit optischen und magnetischen Merkmalsstoffen. Als eine bevorzugte Anwendung sei erwähnt, die Zuschlagstoffe mit magnetischen Eigenschaften durch das Hinzufügen von humanvisuell erkennbaren Merkmalspigmenten zu verbergen. Somit bleibt es einem potentiellen Fälscher ungewiß, ob ein magnetisch wirksamer Stoff vorhanden ist, insbesondere da die verwendeten Mengen gering und die magnetischen Auswirkungen nicht ohne weiteres erfaßbar sind.
Neben einem bloßen Vorhandensein von optisch wirksamen Zuschlagstoffen in dem elektrisch leitenden Polymer erstreckt sich die Erfindung auch darauf, daß die optisch wirksamen Zuschlagstoffe derart in dem elektrisch leitenden Polymer angeordnet sind, daß eine optische Kodierung entsteht, beispielsweise ein mit Prüfvoπichtungen auswertbares Farbmuster. Das gleiche betrifft die magnetisch wirksamen Zuschlagstoffe, durch deren erfindungsgemäße Anordnung eine magnetische Kodierung entsteht, beispielsweise in der Form eines magnetischen Strichkodes.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Integration von elektrisch leitenden Merkmalsstoffen in Papierstoffbahnen (6) für Dokumente, Wertpapiere und Banknoten, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff in die Papierstoffbahn (6) oder auf diese gebracht wird und dazu der Merkmalsstoff aus einem Vorratsbehälter (26) in Auslaufrohre (17) oder bei der Herstellung von Wasserzeichen in der Papierstoffbahn aus einem Vorratsbehälter (16) über Merkmalsstoff-Übertragungswalzen (7) auf Prägesegmente (25) einer Wasserzeichen-Prägewalze (5) zur Papierstoffbahn (6) gefördert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Merkmalsstoff ein elektrisch leitendes, transparentes Polymer Verwendung findet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Merkmalsstoff elektrisch leitende Pigmente mit einem Trägermedium Verwendung finden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Merkmalsstoff eine Kombination von elektrisch leitenden, transparenten Polymeren und elektrisch leitenden Pigmenten Verwendung findet.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff als
- Dispersion,
- Suspension,
- Lösung oder
- in Form eines Monomers zusammen mit einem Polymerisationsmittel mit der Papierstoffbahn (6) verbunden wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff partiell oder homogen in die Papierstoffbahn (6) eingebracht wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff homogen oder partiell auf die Papierstoffbahn (6) aufgetragen wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff, vorzugsweise in einer Maschinenbütte (8), homogen mit dem Papierstoff vermischt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff aus einem Vorratsbehälter (26) mit Pumpe
(20) in Auslaufrohre (17) gelangt, welche mit einem Ventil (19) und einem Steuerteil (18) versehen sind.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaufrohr (17) so gestaltet ist, daß der Merkmalsstoff in gleichmäßigen Abständen auf die Papierstoffbahn (6) tropft oder einen kontinuierlichen Ausfluß des Merkmalsstoffs ermöglicht, um diesen in Linienform auf die Papierstoffbahn aufzubringen.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff partiell als Abbild eines Prägesegments (25) der Wasserzeichen-Prägewalze (5) oder als Teil des Abbildes des Prägesegments (25) übertragen wird, so daß entweder das ganze oder ein Teil des Wasserzeichens im Prägebereich (24) mit dem elektrisch leitenden Merkmalsstoff versehen wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit elektrisch leitendem Merkmalsstoff versehene Papierstoffbahn (6) zur Kontrolle des homogenen oder partiellen Vorhandenseins des Merkmalsstoffs von einer Prüf- und Steuereinrichtung überwacht wird und über die
Steuereinrichtung die Merkmalsstoff-Zugabe reguliert wird.
13. Elektrisch leitender Merkmalsstoff für in Papierbahnen einzubringende Sicherheitsmerkmale zur Prüfung von Dokumenten, Wertpapieren, Banknoten, Verpak- kungen und Produkten, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Merkmalsstoff in Form eines elektrisch leitenden Polymers, wie in Anspruch 5 beschrieben, mit einer Folie des in die Papierstoffbahn einzubringenden Sicherheitsmerkmals verbunden ist.
14. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer zumindest partiell, vorzugsweise als Druckbild, auf das in die Papierstoffbahn einzubringende Sicherheitsmerkmal aufgebracht ist.
15. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Sicherheitsmerkmal dienender Folienaufbau, bestehend aus mindestens einer Trägerfolie (28) und einer auf die Trägerfolie (28) aufgebrachten Metallisierung (29) mit einer abschnittsweisen Demetallisierung bis zum Rand der Trägerfolie (28), mindestens mit einer weiteren Schicht (30) aus dem elektrisch leitenden Polymer versehen ist und der Folienaufbau teilweise oder vollständig in die Papierstoffbahn eingebettet ist.
16. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schicht (30) sowohl ein Haftvermittler zwischen den Trägerfolien (28) sowie zwischen den Trägerfolien (28) und der Metallisierung (29) des als Sicher- heitsmerkmal dienenden Folienaufbaus als auch als ein Haftvermittler zwischen dem Folienaufbau und der Papierstoffbahn eingesetzt ist.
17. Elektrisch leitender Merkmalsstoff Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf die eine Seite der Trägerfolie (28) die Metallisierung (29) und auf die andere Seite die weitere Schicht (30) aus dem elektrisch leitenden Polymer aufgebracht ist.
18. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß auf die eine Seite der Trägerfolie (28) die Metallisierung (29) und auf die Metallisierung (29) die weitere Schicht (30) aus dem elektrisch leitenden Polymer aufgebracht ist.
19. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis
18, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die eine Seite der Trägerfolie (28) aufgebrachte Metallisierung (29) durch eine zweite Trägerfolie (28) abgedeckt ist und auf mindestens eine dieser Trägerfolien (28) die weitere Schicht (30) aus dem elektrisch leitenden Polymer aufgebracht ist.
20. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schicht (30) aus dem elektrisch leitenden Polymer mit einem größeren Dehnbarkeitswert ausgestattet ist als die auf einer der Trägerfolien (28; 2) aufgebrachten Metallisierung (29).
21. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff eine ein elektrisch leitendes Polymer enthaltende Druckfarbe ist.
22. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff ein elektrisch leitendes Polymer ist, dessen spezifischer Flächenwiderstand durch die Art des Aufbringens, durch die Art der Integration und/oder durch seine Zusammensetzung und/oder seine spezifische Formulierung einstellbar ist.
23. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis
22, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff ein elektrisch leitendes Polymer ist, dessen Widerstand in der Größenordnung von 20 bis 40 kOhm/sq liegt.
24. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 23 Verfahren zur Integration von elektrisch leitenden Merkmalsstoffen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff ein elektrisch leitendes Polymer verwendet wird, das eine die elektrische Leitfähigkeit hervorrufende Gitterstruktur besitzt.
25. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff ein elektrisch leitendes Polymer ist, dessen elektrische Leitfähigkeit durch Zuschlagsstoffe hervorgerufen wird.
26. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis
25, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff ein elektrisch leitendes Polymer ist, dem als Zuschlagstoff wenigstens ein humanvisuell wahrnembares Pigment zugegeben ist.
27. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis
26, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff ein elektrisch leitendes Polymer ist, dessen Merkmalspigmente optisch aktiv oder aktivierbar sind und mit optischen Prüfvorrichtungen erkennbar sind.
28. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis
27, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff ein elektrisch leitendes Polymer ist, dessen Zuschlagsstoffe magnetische Eigenschaften besitzen.
29. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff ein elektrisch leitendes Polymer ist, dessen Merkmalspigmente die Zuschlagsstoffe mit magnetischen Eigenschaften unkenntlich machen.
30. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis
29, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Papierstoffbahn einzubringende Sicherheitsmerkmal neben dem elektrisch leitenden Polymer mit einer optischen Kodie- rung ausgestattet ist.
31. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis
30, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Papierstoffbahn einzubringende Sicherheitsmerkmal neben dem elektrisch leitenden Polymer mit einer magnetischen Ko- dierung ausgestattet ist.
32. Elektrisch leitender Merkmalsstoff für in Papierbahnen einzubringende Sicherheitsmerkmale zur Prüfung von Dokumenten, Wertpapieren, Banknoten, Verpak- kungen und Produkten, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff ein elek- trisch leitendes Polymer, wie in Anspruch 5 beschrieben, ist, das als ein flüssiger
Auftragsstoff in Form der Lösung der Dispersion oder Suspension oder in Form eines Monomers zusammen mit einem Polymerisationsmittel mit einem Trägermaterial in Verbindung gebracht ist.
33. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus 3,4-Ethylendioxithiophen (EDT) besteht und vorzugsweise ein PEDT/PSS (Polyethylendioxithiophenpolystyrolsulfonat) ist.
34. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das PEDT/PSS vorzugsweise nach der Formulierung CPP105 Anwendung findet.
35. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein Monomer, beispielsweise ein 3,4-Ethylendioxithiophen, zusammen mit einem Polymerisationsmittel, beispielsweise Eisen-III-Toluolsulfonatlösung in n-Butanol, auf einem Trägermaterial in Verbindung gebracht werden.
36. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer mittels an sich bekannter
Transferverfahren auf das Trägermaterial übertragen ist.
37. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer mittels eines Druck-, Sprühoder Tauchverfahrens auf das Trägermaterial aufgebracht ist.
38. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial die Papierbahn selbst oder eine in die Papierbahn einzubringende Folie ist.
39. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein auf einem Untergrund vorhandener Haftvermittler oder Primer ist.
40. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial eine Verpackung oder eine Ware ist.
41. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein humanvisuell erkennbares Sicherheitsmerkmal ist.
42. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer transparent ist.
43. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer nahezu transparent ist.
44. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer ein metallisches Aussehen besitzt.
45. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer im Durchlicht opak ist.
46. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer im verwendeten Zustand sich nicht von seiner Umgebung abhebt.
47. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer im verwendeten Zustand sich von seiner Umgebung abhebt.
48. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer als mindestens eine zusammenhängende Fläche auf das Trägermaterial aufgebracht ist.
49. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer als eine Fläche auf das Trägermaterial aufgebracht ist, die durch mindestens eine Unterbrechung geteilt ist.
50. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer als mindestens eine Linie auf das Trägermaterial aufgebracht ist.
51. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Polymer punktförmig auf das Trägermaterial aufgebracht ist.
52. Elektrisch leitender Merkmalsstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Merkmalsstoff in Form ei- nes elektrisch leitenden Polymers vor seiner Verbindung mit der Papierbahn mit mindestens einer Folie, einer härtbaren Lackschicht, einer Reflexionsschicht und einer Schutzschicht verbunden ist.
53. Verfahren zur Prüfung von in die Papierstoffbahn von Dokumenten, Wertpapieren, Banknoten, Verpackungen und Produkten integrierten elektrisch leitenden Merkmalsstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsstoff nach seinen Daten der elektrischen Leitfähigkeit und/oder anderer physikalischer Größen und/oder chemischer Eigenschaften zur Erreichung einer Mehrfachprüfung detektiert wird.
54. Verfahren zur Prüfung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß ein Scannersensor (10;11) mittels optischer, magnetischer und/oder mechanischer Sensoren (13) aktiviert wird und der Scannersensor (10;11) zur Detektion der elektrischen Leitfähigkeit aus einer Vielzahl von Scannerkanälen besteht, welche die elektrische Leitfähigkeit abtasten.
55. Verfahren zur Prüfung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die elektri- sehe Leitfähigkeit über die gesamte Breite der Papierstoffbahn (6) mittels kapazitiver Scannersensoren (11) abgetastet wird.
56. Verfahren zur Prüfung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der Streukopplung die Steuerung der Scannerkanäle derart erfolgt, daß im ersten Scannvorgang die Sensorkanäle mit gerader Numerierung (21) und in jedem zweiten Scannvorgang die Sensorkanäle mit ungerader Numerierung (22) angesteuert werden, wobei die Scannfrequenz vorzugsweise 200 kHz beträgt.
57. Verfahren zur Prüfung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab- stand zwischen Sendeelektroden und Empfangselektroden des kapazitiven Scannersensors (11) entsprechend den Prüfstrukturen und der Prüfebene umgeschaltet wird.
58. Verfahren zur Prüfung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die opti- sehen Eigenschaften, die der elektrisch leitende Merkmalsstoff besitzt, als Referenzwert zur elektrischen Leitfähigkeit als Doppelprüfung dieses Merkmals genutzt wird.
59. Verfahren zur Prüfung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Scannersensor (10;11) gegenüberliegender Niederhalter in Form einer Walze oder Gleitschiene den Transport der Papierstoffbahn (6) optimiert.
60. Verfahren zur Prüfung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierstoffbahn (6) beidseitig mittels Sensorelektroden, deren eine funktioneile Elektrodenseite oberhalb der Papierstoffbahn (6) und die andere funktionelle Elektrodenseite unterhalb der zu prüfenden Papierstoffbahn (6) angeordnet ist, geprüft wird.
61. Verfahren zur Prüfung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Vielzahl über die gesamte Breite der Papierstoffbahn (6) angeordneter Scannersensoren (10; 11) die Einhaltung der Produktionsparameter geprüft wird.
62. Verfahren zur Prüfung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerkreis, der den Scannersensoren (10;11) nachgeschaltet ist, die Merkmalsstoffzugabe reguliert.
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