Die Verwendung von Melierfasern als Sicherheitsmerkmal für Sicherheits- dokumente ist bereits seit langem bekannt. Sie bestehen üblicherweise aus kurzen Kunststoff-oder Baumwollfasern, die während der Papierherstellung in Sicherheitspapiere eingebracht werden. Melierfasern haben gegenüber anderen Sicherheitsmerkmalen, wie Planchetten oder Glimmerplättchen, den Vorteil, dass Melierfasern kleiner und visuell unauffälliger sind und daher einen geringeren störenden Einfluss auf den ästhetischen Gesamteindruck des Sicherheitsdokuments ausüben.

Die DE 677 711 offenbart unter UV-Licht fluoreszierende Melierfasern, die der Papiermasse vor der Blattbildung zugemischt werden, so dass die Me- lierfasern anschließend willkürlich verteilt im Volumen des fertigen Sicher- heitspapiers vorliegen. Es können auch unterschiedlich fluoreszierende Me- lierfasern verwendet werden, so dass unter UV-Beleuchtung eine Mischfluo- reszenz auftritt.

Auch die DE 31 22 470-C2 offenbart ein Sicherheitspapier mit darin einge- brachten lumineszierenden Melierfasern. Die Melierfasern bestehen hier aus Celluloseacetat, die im Faservolumen mit schmalbandig emittierenden Lu- mineszenzstoffen aus der Gruppe der Lanthanid-Chelate eingefärbt sind.

Diese Lumineszenzstoffe können in bis zu 20-mal höherer Konzentration als die bis dahin bekannten lumineszierenden Stoffe ins Fasermaterial einge- bracht werden, und zeichnen sich darüber hinaus durch ein relativ schmal- bandiges Emissionsspektrum aus. Die Melierfasern können auch zu Sicher-

heitsfäden verdrillt oder verwoben werden. Werden hierfür unterschiedlich lumineszierende Einzelfasern verwendet, kann damit auch eine Codierung erzeugt werden, die auf einer Auswertung der An-oder Abwesenheit be- stimmter lumineszierender Stoffe beruht. Bei visueller Betrachtung stellen derartige gezwirnte oder gesponnene Fäden ein hervorragendes Echtheits- merkmal dar. Jedoch ist die Intensität der Lumineszenz der einzelnen Fasern trotz der relativ hohen Lumineszenzausbeute der vorgeschlagenen Lumi- neszenzstoffe zu gering, um in der Praxis eine sichere maschinelle Echt- heitsprüfung durchführen zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sicher- heitspapier mit lumineszierenden Melierfasern vorzuschlagen, die eine Co- dierung darstellen, wobei die Codierung maschinell sehr gut lesbar sein soll.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass für eine maschinelle Prüfung der Melierfasern mit einem ausreichenden Signal/Rauschverhältnis die Me- lierfasern mit unterschiedlichen lumineszierenden Eigenschaften ausrei- chend räumlich voneinander getrennt angeordnet werden müssen. Aus die- sem Grund werden auf dem erfindungsgemäßen Sicherheitspapier nicht überlappende Teilbereiche definiert, in denen jeweils eine bestimmte Art von Melierfasern mit bestimmten lumineszierenden Eigenschaften angeordnet ist. Eine Codierung kann dabei durch eine definierte geometrische Anord- nungen der Teilbereiche, und/oder durch die An-bzw. Abwesenheit der Melierfasern dargestellt werden.

Durch die Anordnung in begrenzten Teilbereichen lassen sich die Melierfa- sern mit den unterschiedlichen Eigenschaften einfach lokalisieren und die lumineszierenden Eigenschaften unabhängig voneinander ohne gegenseitige Beeinflussung messen. Da in einem Teilbereich nur Melierfasern mit einer bestimmten lumineszierenden Eigenschaft vorhanden sind, erhöht sich die Intensität des Messsignals gegenüber den bekannten Sicherheitsdokumenten bereits aufgrund der höheren Flächendichte an Melierfasern im zu prüfen- den Messbereich. Die Signalausbeute kann zusätzlich gesteigert werden, wenn spezielle lumineszierende Stoffe mit einer intensitätsstarken schmal- bandigen Lumineszenzemission verwendet werden, wie sie beispielsweise in der US-A-5,448,582 beschrieben sind. Bei diesen Lumineszenzstoffen handelt es sich um Mehrphasensysteme, die ein optisch"pumpbares"lichtemittie- rendes Material, lichtstreuende Zentren und ein transparentes Matrixmateri- al enthalten. Diese Materialien zeigen laserähnliche Effekte mit einer spektral extrem schmalbandigen Emission. Ein weiterer Vorteil dieser Materialien ist, dass die Wellenlänge der Emissionsbande in begrenzten Bereichen bei der Herstellung eingestellt werden kann.

Die lichtstreuenden Zentren bestehen aus partikelförmigen, transparenten Materialien mit einem vorzugsweise hohen optischen Brechungsindex. Bei einer Blitzlichtanregung absorbiert der Lumineszenzstoff einen Teil des Blitzlichts und wird dadurch in einem angeregten, sogenannten"optisch gepumpten"Zustand überführt. Das Lumineszenzlicht ensteht durch spon- tane Emission aus dem angeregten Zustand, wobei zumindest ein Teil des emittierten Lumineszenzlichts das Material nicht direkt verlässt, sondern an den lichtstreuenden Zentren teilweise mehrfach gestreut wird. Dies führt zu einer hohen Verstärkung der emittierten Lichtintensität sowie zu besonders schmalen Emissionsbanden.

Die Verwendung von lumineszierenden Stoffen mit schmalbandiger Emissi- on hat den Vorteil, dass bei der Messung des Lumineszenzlichts der spek- trale Empfindlichkeitsbereich eines Detektors auf ein enges spektrales Inter- vall, in dem die Emissionsbande liegt, abgestimmt werden kann. Dadurch wird Hintergrundlicht aus benachbarten Spektralbereichen bei der Messung unterdrückt und das Signal/Rausch-Verhältnis verbessert.

Andere vorzugsweise schmalbandig emittierende Lumineszenzstoffe sind jedoch ebenso verwendbar, da das Messsignal nicht allein durch die Intensi- tät der emittierten Lumineszenzstrahlung eines Pigments bestimmt wird, sondern auch von der in die Melierfaser einbringbaren Konzentration an Lumineszenzstoff, sowie der Flächendichte der Melierfasern auf dem Papier.

Bei der Wahl der Flächendichte ist allerdings zu beachten, dass die Melierfa- sern mit zunehmender Flächendichte visuell stets mehr auffallen und zu ei- ner zunehmenden Störung des ästhetischen Gesamteindrucks des oft mit einer künstlerischen Darstellung bedruckten Sicherheitspapiers führen. Die Flächendichte von Melierfasern sollte daher im Bereich 2 bis 20 Melierfasern pro Quadratzentimeter liegen. Die Störung des ästhetischen Gesamtein- drucks kann allerdings auch durch geeignete Positionierung der Teilbereiche auf dem Sicherheitspapier verringert werden. Das heißt, die Teilbereiche werden vorzugsweise so angeordnet, dass das Hauptmotiv der künstleri- schen Darstellung nicht überdeckt wird.

Da die Melierfasern, wie bereits erwähnt, bei visueller Betrachtung des Si- cherheitsdokuments möglichst wenig in Erscheinung treten sollen, bestehen die Melierfasern gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus transpa- renten Kunststofffasern, die im Volumen mit im visuellen Spektralbereich ebenfalls weit gehend transparenten Lumineszenzstoffen eingefärbt sind.

Sofern die Lumineszenzstoffe eine gewisse Eigenfarbe aufweisen, können sie bei entsprechender Lumineszenzlichtintensität auch in so geringen Konzen- trationen in die Melierfaser eingebracht werden, dass die Faser selbst nach wie vor weitgehend transparent erscheint.

Alternativ können die Fasern allerdings auch nur oberflächlich, beispielswei- se in einem Färbebad, mit dem Lumineszenzstoff versehen werden.

Als Fasermaterialien können auch andere Materialien verwendet werden, die sich zu dünnen Fasern verarbeiten lassen, wie beispielsweise Seide oder Baumwolle.

Die Teilbereiche, in welchen die Melierfasern angeordnet werden, haben be- vorzugt die Form von Streifen, die sich über die gesamte Breite des Sicher- heitsdokuments erstrecken. Sie weisen vorzugsweise eine Breite im Bereich von 5 mm bis 30 mm auf. Die Teilbereiche können jedoch auch jede beliebige andere Umrissformen, wie rechteckig, rund, oval, sternförmig etc. aufwei- sen.

Erfindungsgemäß werden die Melierfasern bei der Herstellung des Sicher- heitspapiers so eingebracht, dass die Melierfasern wenigstens teilweise mit dem Fasergewebe des Papiers vernetzt und daher an der Oberfläche des Pa- piers wenigstens teilweise von Papierfasern überdeckt sind.

Bei der Herstellung von Rundsiebpapier stellt das sogenannte Wilcox- Verfahren beispielsweise ein geeignetes Verfahren zum Einbringen von Me- lierfasern in endlosen, streifenförmigen Teilbereichen dar. Dabei werden die Melierfasern in einer wässrigen Suspension aufgeschlämmt und bei der Pa- pierherstellung durch ein Rohr, dessen Ende eine spezielle Austrittsdüse

aufweist, auf das sich drehende Rundsieb nahe der Stelle aufgebracht, an der die Blattbildung auf dem Rundsieb gerade beginnt. Durch einen innerhalb des Rundsiebs erzeugten Unterdruck wird die Schicht der so aufgebrachten Melierfasern dabei unmittelbar entwässert, wodurch sich die Melierfasern zusammen mit der ersten Lage der sich auf dem Rundsieb anlagernden Pa- pierfasern fest auf das Rundsieb legen.

Bei der Herstellung von Langsiebpapieren können die Fasern in ähnlicher Weise auf das Langsieb aufgebracht werden.

Je nach Art der Codierung werden parallel zueinander mehrere Aufbring- stationen für Melierfasern mit unterschiedlichen lumineszierenden Eigen- schaften in der Papiermaschine angeordnet. Die Zuführvorrichtungen der Melierfasern werden dabei entsprechend der aufzubringenden Codierung gesteuert. Besteht die Codierung allein in der geometrischen Anordnung der mit unterschiedlichen Melierfasern versehenen Teilbereiche, so werden die Zuführvorrichtungen zu Beginn der Papierproduktion entsprechend an der Papiermaschine positioniert. Die Melierfaserzufuhr erfolgt anschließend kontinuierlich.

Besteht die Codierung ausschließlich oder zusätzlich in der An-oder Abwe- senheit einer oder mehrerer Arten von Melierfasern, so muss die Zufuhr die- ser Melierfasern entsprechend der Codierung gestoppt werden. Falls sich die Codierung innerhalb der Herstellung einer Papierbahn nicht ändert, genügt es auch hier, die benötigten Zufuhrvorrichtungen zu Beginn der Produktion entsprechend zu platzieren.

Die Codierung kann dabei beliebige Informationen darstellen, z. B. die De- nomination, Ausgabedatum, ausgebendes Land oder dergleichen.

Das fertiggestellte Sicherheitspapier, das neben der erfindungsgemäßen Co- dierung selbstverständlich weitere Sicherheitselemente, wie z. B. einen Si- cherheitsfaden oder dergleichen, aufweisen kann, wird anschließend in übli- cher Weise weiterverarbeitet, insbesondere bedruckt und in einzelne Sicher- heitsdokumente, wie Banknoten, Aktien, Schecks oder dergleichen, zer- schnitten.

Bei der maschinellen Überprüfung der Sicherheitsdokumente wird die Co- dierung mit entsprechenden Sensoren für die jeweilige auszuwertende lumi- neszierende Eigenschaft der Melierfasern gemessen und mit einem Refe- renzwert verglichen. Bei der auszuwertenden lumineszierenden Eigenschaft kann es sich beispielsweise um die Lumineszenzwellenlänge oder die Ab- klingzeit der Lumineszenzstrahlung handeln.

Beispielhafte Ausführungsformen und weitere Vorteile der Erfindung wer- den im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Es wird darauf hingewie- sen, dass die Figuren keine massstabsgetreue Darstellung der Erfindung bie- ten, sondern lediglich der Veranschaulichung dienen.

Es zeigen : Fig. 1 eine Aufsicht auf ein Sicherheitsdokument, hier eine Banknote, mit drei streifenförmigen Teilbereichen, in die Melierfasern eingebracht sind ; Fig. 2a, b eine Aufsicht auf zwei Sicherheitsdokumente mit je vier streifenförmigen Teilbereichen, die eine unter- schiedliche Codierung darstellen ;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Wellenlängen-Spektrum mit vier festgelegten Wellenlängen-Intervallen für ein Codiersystem aus vier verschiedenen lumines- zierenden Stoffen ; Fig. 4 eine Anordnung zum Messen der lumineszierenden Eigenschaften von Melierfasern, die in verschiede- nen Teilbereichen in ein Sicherheitsdokument einge- bracht sind ; Fig. 5 den zeitlichen Verlauf der elektrischen Signale am Ausgang des Lichtdetektors aus der Anordnung von Fig. 4 bei der Überprüfung des Dokuments ge- mäß Fig. 2a.

Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf ein Sicherheitsdokument 1, hier eine Bankno- te, die aus Sicherheitspapier 2 hergestellt ist. Auf dem Sicherheitsdokument 1 ist der Rand 3 eines Bildfelds gestrichelt gezeigt, worin oftmals eine künstle- risch gestaltete bildliche Darstellung 4 (in der Figur nicht gezeigt) aufge- druckt ist. Auf dem Sicherheitsdokument 1 sind mit strichpunktierten Linien drei streifenförmige Kontrollbereiche 8a, 8b, 8c angedeutet. Sie bezeichnen die Bereiche, in denen der Detektor die Eigenschaften der lumineszierenden Melierfasern überprüft. Ihre Lage auf dem Sicherheitsdokument 1 ist daher durch die zu prüfende Codierung bestimmt.

Der Abstand zwischen den Kontrollbereichen 8a und 8b ist mit a bezeichnet und der Abstand zwischen den Kontrollbereichen 8b, 8c mit b, wobei die Abstände a, b in der gezeigten Ausführungsform verschieden sind. Das Ver- hältnis zwischen den Abständen a, b kann dabei beispielsweise ganzzahlig

gewählt werden. Innerhalb der drei streifenförmigen Kontrollbereiche 8a, 8b, 8c liegen streifenförmige Teilbereiche 5a, 5b, 5c, in denen Melierfasern in das Sicherheitspapier 2 eingebracht sind. Die Begrenzungslinien der streifenför- migen Teilbereiche 5a, 5b, 5c sind in der Figur 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt. Die durchgezogenen Linien dienen allerdings lediglich der Ver- anschaulichung und sind auf einem echten Sicherheitsdokument nicht vor- handen.

In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform sind alle streifenförmigen Teil- bereiche 5a, 5b, 5c mit Melierfasern der gleichen Art A versehen, d. h. in allen Teilbereichen 5a, 5b, 5c befinden sich Melierfasern mit der gleichen lumines- zierenden Eigenschaft. Die Codierung wird in dieser Ausführungsform al- lein durch die Abstände a, b der Teilbereiche 5a, 5b, 5c bzw. der Kontrollbe- reiche 8a, 8b 8c dargestellt.

Figur 2 zeigt am Beispiel zweier Sicherheitsdokumente la, 1b eine andere Möglichkeit für eine erfindungsgemäße Codierung. In diesem Fall ist der Abstand a zwischen den einzelnen Kontrollbereichen 8a, 8b, 8c, 8d konstant und die Codierung wird durch die An-bzw. Abwesenheit von einem oder mehreren Teilbereichen mit speziellen Melierfasern innerhalb der Kontroll- bereiche 8a, 8b, 8c, 8d dargestellt. Die in den Teilbereichen angeordneten Melierfasern unterscheiden sich hierbei in der zu prüfenden lumineszieren- den Eigenschaft. Das Dokument la beispielsweise weist nur innerhalb der Kontrollbereiche 8a, 8b Teilbereiche 7a, 7b auf, in welchen sich Melierfasern der Art A bzw. B befinden, wohingegen das Dokument 1b nur in den Kon- trollbereichen 8a, 8d mit Melierfasern A, D aufweisenden Teilbereichen 7a, 7d versehen ist.

Das Codierungssystem besteht demnach aus vier Arten von lumineszieren- den Melierfasern, A, B, C, D, die sich hinsichtlich einer oder mehrerer ihrer lumineszierenden Eigenschaften unterscheiden und deren An-oder Abwe- senheit in vorgegebenen Kontrollbereichen überprüft wird. Wird der Anwe- senheit der richtigen lumineszierenden Eigenschaft im vorgegebenen Kon- trollbereich der logische Zustand"1"zugeordnet und der Abwesenheit des entsprechenden Stoffes der Zustand"0", so lassen sich mit Hilfe des be- schriebenen Codierungssystems 24-1=15 sinnvolle Binärcodierungen dar- stellen.

Bei einer Überprüfung des Dokuments la innerhalb der längs des Doku- ments verlaufenden Messspur 10 würde ein entsprechender Detektor in die- sem Fall die binäre Codierung 110 0 feststellen. Für das Dokument 1b ergibt sich die binäre Codierung 10 01.

Selbstverständlich kann die Zahl der verwendeten Kontrollbereiche sowie die Zahl der unterschiedlichen Melierfasern beliebig variiert werden. So können beispielsweise auch für alle Kontrollbereiche die gleichen Melierfa- sern mit dem gleichen Lumineszenzstoff verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Aufbau des Sensors wesentlich einfacher gestaltet werden kann.

Soll die Codierung dagegen noch komplizierter gestaltet werden, so können analog zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zusätzlich die Abstände der Kontrollbereiche variiert werden.

Bei der Überprüfung des Dokuments können beliebige Eigenschaften der in den Melierfasern enthaltenen Lumineszenzstoffe ausgewertet werden, wie

z. B. die Lumineszenzwellenlänge oder die Abklingzeit der Lumineszenz- strahlung.

Fig. 3 zeigt für den Fall der wellenlängenabhängigen Auswertung eine mög- liche spektrale Verteilung der Emissionswellenlängen des oben beschriebe- nen Codierungssystems aus vier Arten A, B, C, D von Melierfasern, die sich im hier gezeigten einfachsten Fall zumindest hinsichtlich ihrer Emissions- wellenlänge unterscheiden. Der Lumineszenzstoff A emittiert demnach bei kürzeren Wellenlängen als die Lumineszenzstoffe B, C, D. Wie aus Fig. 3 er- sichtlich, zeigen alle Stoffe A, B, C, D jeweils eine sehr schmalbandige Lumi- neszenzemission, die mit derjenigen der anderen verwendeten Lumines- zenzstoffe nicht überlappt, so dass die Lumineszenzstoffe A, B, C, D sehr gut voneinander zu unterscheiden sind. Die Lumineszenzintensität der Stoffe ist ebenfalls ausreichend hoch, so dass die Stoffe maschinell sicher erkannt und nachgewiesen werden können.

Fig. 4 zeigt schematisch eine mögliche Anordnung zum Detektieren und Auswerten einer Codierung, die mit Hilfe der in Fig. 3 gezeigten, Emissions- linien aufweisenden Lumineszenzstoffe bzw. Melierfasern dargestellt ist.

Üblicherweise findet die Überprüfung der Banknote in einer Banknotenbe- arbeitungsvorrichtung statt, durch welche die Banknoten mit Hilfe eines Transportsystems mit hohen Geschwindigkeiten an den Sensoren vorbeige- führt werden. In der Fig. 4 wird dieser Transport der erfindungsgemäßen Banknote 2 durch den Pfeil 11 angedeutet. Die Banknote läuft dabei an einer Beleuchtungsquelle 12 vorbei, deren Strahlung mit Hilfe einer Optik 13 auf das Dokument fokussiert wird. Die Beleuchtungsquelle 12 ist so gewählt, dass sie Strahlung der Anregungswellenlänge der einzelnen Lumineszenz- stoffe emittiert. Liegen die Anregungswellenlängen der einzelnen Lumines-

zenzstoffe in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, kann es sinnvoll sein, als Beleuchtungsquelle mehrere Anregungsquellen zu verwenden, die jeweils Licht im Bereich einer der Anregungswellenlängen emittieren. Wird ein Bereich des erfindungsgemäßen Dokuments 2 beleuchtet, in welchem sich gemäß der Erfindung lumineszierende Melierfasern befinden, so wer- den diese zur Lumineszenz angeregt. Die häufig diffuse Lumineszenzstrah- lung 14 wird schließlich über eine weitere Optik 15 auf einen Detektor 16 fokussiert. Dieser Detektor 16 enthält vorzugsweise ein Spektrometer mit einem Diodenarray, wobei jede der Dioden für eine der Emissionswellenlän- gen 23a bis 23d empfindlich ist.

Wird beispielsweise die Banknote la gemäß Fig. 2a unter der in Fig. 4 ge- zeigten Messvorrichtung vorbeitransportiert und zeigen die Melierfasern A, B, die in Fig. 3 dargestellten Emissionslinien 23a, 23b, so nimmt der Detektor in den den Kontrollbereichen 8a, 8b, 8c, 8d zugeordneten Messkanälen die in Fig. 5 gezeigten Signale auf.

In Fig. 5 sind die Signale I der den einzelnen Melierfaserarten A, B, C, D zu- geordneten Messkanäle über der Zeit t aufgetragen. Die strichliert einge- zeichneten Zeitfenster 30a, 30b, 30c, 30d entsprechen den Kontrollbereichen 8a, 8b, 8c, 8d und bezeichnen die Messfenster, in welchen jeweils ein Signal erwartet wird. Wird die Note la in Richtung des Pfeils 11 unter dem Sensor vorbeigeführt, wird zuerst der Kontrollbereich 8d beleuchtet. Da sich inner- halb dieses Kontrollbereichs keine Melierfasern befinden, nimmt der zuge- hörige Messkanal im Zeitfenster 30d kein Signal wahr. Da auch die Melierfa- sern der Art C nicht vorhanden sind, erhält der zugehörige Messkanal eben- falls kein Signal. Erst wenn der Teilbereich 7b bzw. der Kontrollbereich 8b unter der Sensoranordnung vorbeitransportiert wird, zeichnet der Sensor im Zeitfenster 30b die Emissionsbande 23b des Lumineszenzstoffs B auf. Analo-

ges gilt für den nachfolgenden Teilbereich 7a bzw. das Signal 23a im Zeitfen- ster 30a. Bedeutet, wie bereits erläutert, das Vorhandensein der Lumines- zenzemission 23a, 23b, 23c, 23d im richtigen Zeitfenster 30a, 30b, 30c, 30d eine binäre"1"und das Fehlen eine binäre"0", so wird durch die Signale in Fig. 5 der Code 1 10 0 dargestellt.