Bahnbrechende Fälschungsschutz-Technologie für Kunststoffprodukte

Bahnbrechende Fälschungsschutz-Technologie für Kunststoffprodukte

Zusammenfassung

Laut dem Global Brand Counterfeiting Report 2018 erreichte das weltweite Gesamtvolumen an Fälschungen 2017 1,2 Billionen US-Dollar und wird bis 2020 voraussichtlich 1,82 Billionen US-Dollar erreichen; darin enthalten ist die Fälschung sämtlicher Ausrüstungen und Produkte, von der Verteidigungstechnik bis zu Konsumgütern. Gemäß dem Bericht von 2017 beträgt der Umsatz mit gefälschten Produkten über E-Commerce-Plattformen 280 Milliarden US-Dollar1. Fälschungen gefährden die Weltwirtschaft und die öffentliche Gesundheit, indem minderwertige Produkte hergestellt werden, die die Verbraucherschutzvorschriften umgehen. Keine einzelne Fälschungsschutz-Technologie kann alle Produkte und Situationen wirksam schützen. Am besten funktioniert ein mehrstufiger Ansatz, der mehrere Merkmale in Produkt und Verpackung kombiniert. Diese taktische Methodik eignet sich ideal für Kunststoffprodukte mit wertsteigernder Dekoration und Veredelung. Dieser Beitrag stellt eine neue Fälschungsschutz-Technologie vor und untersucht drei Sicherheitsstufen der Authentifizierung für Kunststoffprodukte.

Das Wichtigste in Kürze

• Die weltweiten Fälschungen erreichten 2017 ein Volumen von 1,2 Billionen US-Dollar, davon 280 Milliarden US-Dollar über den E-Commerce.
• Sicherheit funktioniert in drei Stufen – L1 offen, L2 verdeckt, L3 forensisch – und erst die Kombination dieser Stufen wirkt tatsächlich.
• Keine einzelne Technologie schützt jedes Produkt. Es gibt nach wie vor keine weltweit standardisierten Kriterien zur Identifizierung von Fälschungen.
• Nano-Lasermarkierungen unter 25 Mikrometern sind mit bloßem Auge unsichtbar und erscheinen für einen Scanner als gepunktete oder durchgehende Linie.
• Taggants sind 20 bis 1.200 Mikrometer groß, werden pro Kunde individuell codiert und lassen sich inzwischen per Smartphone verifizieren.

Häufig gestellte Fragen

Was sind die drei Sicherheitsstufen im Fälschungsschutz?

Merkmale der Stufe 1 (offen) sind deutlich sichtbar und benötigen kein Prüfgerät. Merkmale der Stufe 2 (verdeckt) erfordern zur Verifizierung spezielle Geräte, und ihre Details werden nicht offengelegt. Stufe 3 (forensisch) umfasst Taggants und im Labor nachweisbare Marker. In Kombination bieten sie einen mehrstufigen Schutz.

Wie funktioniert die Authentifizierung per Atemluft bzw. Dampf?

Submikrometer-Mikrostrukturen, die ein Bild, Logo oder einen Textcode bilden, werden dauerhaft in Polymere, dünne Folien, Metalle und Glas geätzt. Ein unsichtbarer Sicherheitscode erscheint vorübergehend, wenn Dampf als Nebel aufgebracht wird, und verschwindet innerhalb von Sekunden wieder, sobald die Feuchtigkeit verdunstet. Ein Prüfgerät ist nicht erforderlich.

Warum ist dieser Ansatz in Entwicklungsmärkten nützlich?

Weil für die Verifizierung weder Werkzeug noch App, Strom oder Internetverbindung nötig sind. Das Verfahren lässt sich überall einsetzen, was vor allem in Regionen zählt, in denen man sich nicht auf Lesegeräte und Konnektivität verlassen kann.

Wie klein ist die Nano-Lasermarkierung, und warum hilft die Größe?

Mikro- und Nanotext ist weniger als 25 Mikrometer hoch, mit bloßem Auge unsichtbar und meist an unauffälliger Stelle verborgen. Fälscher können ihn ohne die originalen Vorlagendateien nicht nachbilden, und beim Scannen oder Fotokopieren erscheint die Mikroschrift nur als gepunktete oder durchgehende Linie, sofern die Auflösung nicht außergewöhnlich hoch ist.

Was sind chemische Taggants, und wie werden sie verifiziert?

Mikroskopisch kleine, individuell codierte Partikel, typischerweise 20 bis 1.200 Mikrometer groß, die geformten Bauteilen zugesetzt werden, ohne Farbe oder Materialeigenschaften zu verändern. Jeder Partikel wirkt wie ein virtueller Fingerabdruck. Die Verifizierung erfolgt mit kostengünstigen Handlesegeräten, Scannern oder Smartphones; Taggants werden als trockene Partikel zum Compoundieren oder als fertiges Masterbatch geliefert.

Einleitung

Authentifizierungstechnologien sind entscheidend, um Markenstrategien zu stützen und das Betrugsrisiko zu senken. Fälschungsschutz-Merkmale ermöglichen die Authentifizierung eines Artikels und wirken abschreckend auf jeden, der eine Produktfälschung in Erwägung zieht, da sie Aufwand oder Kosten erhöhen. Das Wachstum gefälschter Produkte ist zu einem großen Teil darauf zurückzuführen, dass Fälscher bei Herstellung und Verpackung ihrer Plagiate hochentwickelte Technologie einsetzen. Manche betreiben ganze Produktionsanlagen. Trotz dieses epidemischen Problems gibt es derzeit keine weltweit standardisierten Kriterien zur Identifizierung von Fälschungen, und die Bemühungen gegen Fälschungen konzentrierten sich vor allem darauf, Verpackungen schwer nachahmbar zu machen. Im Kampf gegen Fälschungen müssen unbedingt neue, ausgefeiltere Technologien eingeführt werden. Eine neue verdeckte optische Sicherheitstechnologie, Snowleopard, wird nachfolgend vorgestellt.

Fälschungsschutz-Technologien

Sicherheitsmerkmale lassen sich in drei Stufen einteilen: Sicherheitsstufe 1 (L1S, offen), Sicherheitsstufe 2 (L2S, verdeckt) und Sicherheitsstufe 3 (L3S, forensisch). Diese drei Sicherheitsstufen bieten in Kombination umfassende, mehrstufige Schutzlösungen. Abbildung 1 zeigt die in diesem Beitrag untersuchten Authentifizierungsmerkmale, nämlich optische Sicherheit, Sicherheitsdruck, Sicherheitstinten und chemische Taggants.

Offene und verdeckte Authentifizierungsmerkmale lassen sich wirksam in einen mehrstufigen Schutz einbinden. Offene Verfahren sind deutlich sichtbar und benötigen keine Prüfgeräte. Verdeckte Technologien erfordern zur Verifizierung in der Regel spezielle Geräte, da die Details der Technologie nicht offengelegt werden. Die meisten jüngeren Entwicklungen bei offenen und verdeckten Technologien haben versteckte Merkmale integriert, um die unerlaubte Nachbildung zu erschweren.

Vorgestellte Technologie – optische Sicherheit (verdeckt)

Eine neue, hochmoderne verdeckte Technologie – Snowleopard – wurde eingeführt, bei der Submikrometer-Mikrostrukturen („Bild-/Logo-/Textcodes“) dauerhaft in Polymer-, Dünnfilm-, Metall- und Glasprodukte geätzt werden. Die Polymerwerkstoffe können transparent, transluzent oder opak sein (in jeder Farbe). Die Authentifizierung erfolgt über einen unsichtbaren Sicherheitscode, der vorübergehend erscheint, wenn Dampf als Nebel aufgebracht wird, und innerhalb von Sekunden wieder verschwindet, sobald die Feuchtigkeit verdunstet (Abbildung 2). Es sind keine Prüfgeräte erforderlich.

Dieses verdeckte Merkmal wird weltweit in Spezialanwendungen eingesetzt, bei denen die Authentifizierung einfach per „Atemdampf“ erfolgt, und eignet sich ideal für Unternehmen, die Markenschutz in Entwicklungsländern benötigen. Die Technologie lässt sich leicht eigenständig oder als Teil einer mehrstufigen Schutzstrategie integrieren. Die Submikrometer-Sicherheitscodes werden in das geformte Produkt selbst geätzt. Alternativ können die Codes in manipulationssichere Sicherheitsetiketten geätzt werden.

Das Verfahren ist berührungslos und läuft bei atmosphärischen Bedingungen ab. Es kommen weder Tinten, Lösungsmittel, Folien, Etiketten noch Laser zum Einsatz. Die Anwendung erfolgt inline oder offline. Die industrielle Tischanlage benötigt lediglich Strom.

Ein zweites Beispiel für die optische Sicherheitsauthentifizierung sind optisch variable Elemente (OVDs). OVDs sind komplexe Sicherheitsbilder, die je nach einfallender Lichtmenge und Betrachtungswinkel unterschiedliche optische Effekte zeigen. OVDs lassen sich weder fotokopieren noch scannen und können nicht exakt nachgebildet oder reproduziert werden. Viele Merkmale haben 3D-Effekte und Farbwechseleigenschaften. OVDs umfassen, ähnlich wie Hologramme, in der Regel Bildwechsel bzw. -übergänge, Farbumwandlungen und monochrome Kontraste. Der Aufbau besteht typischerweise aus einer transparenten Folie (als Bildträger) und einer reflektierenden Rückschicht, meist einer sehr dünnen Aluminium- oder Kupferschicht, die den merkmaltypischen Farbton erzeugt.

Zusätzliche Sicherheitsmerkmale lassen sich durch teilweise Entmetallisierung ergänzen, bei der ein Teil der reflektierenden Schicht chemisch entfernt wird, um dem Bild eine filigrane Kontur zu verleihen. Die reflektierende Schicht kann so dünn sein, dass sie transparent ist, sodass eine klare Folie entsteht, in der unter bestimmten Betrachtungs- und Beleuchtungswinkeln eher ein Geisterbild sichtbar ist.

Für Kunststoffprodukte kombiniert eine leistungsstarke mehrstufige Schutzstrategie OVDs (Hologramme) mit geätzten Submikrometer-Codes (mittels Snowleopard) zu manipulationssicheren Sicherheitsetiketten. Die Submikrometer-Codes können in das Produkt und/oder in ein Merkmal des OVD-Etiketts geätzt werden. Sichere Haftetiketten haben einen spezifischen Text im mehrlagigen Selbstklebeaufbau, der beim Abziehen oder Entfernen sowohl in der abgelösten Folie als auch in der zurückbleibenden Klebstoffschicht das Wort „VOID“ zeigt. Der Text „VOID“ kann durch die Marke, das Logo oder die Botschaft des Kunden ersetzt werden. Mehrlagige Substrate – üblicherweise Frontmaterialien aus Polyester oder biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP) – gewinnen an Bedeutung, da sie sich mit unendlich vielen Farbkombinationen und Metallisierungen individuell gestalten lassen.

Sicherheitsdrucktechnologien: Mikrodruck und Nano-Lasermarkierung

Mikro-/Nanodruck, einschließlich Lasergravur/-markierung, nutzt Einzelpunkt-Schriftgrößen mit Designs in extrem hoher Auflösung. Ein Beispiel ist der Guillochendruck: komplizierte, komplexe geometrische Muster aus zahlreichen ineinander verwobenen feinen Linien (siehe Abbildung 4). Jedes Muster wird individuell erzeugt, sodass eine exakte Reproduktion nahezu unmöglich ist. Häufig werden die Effekte mit Regenbogenfärbung kombiniert.

Zu den Sicherheitstintentechnologien zählen: UV-empfindliche, thermochrome, photochrome, lumineszierende, fluoreszierende, irisierende, phosphoreszierende Tinten usw. UV- und fluoreszenzempfindliche Tinten sind in verschiedenen Farben erhältlich und leuchten unter unterschiedlichen UV-Wellenlängen, während sie für das bloße Auge unsichtbar sind. So ändert beispielsweise eine im Tampon-, Sieb- oder Tiefdruck aufgebrachte thermochrome Tintengrafik bzw. ein Logo schon durch Reiben mit dem Finger auf der bedruckten Fläche die Farbe (Verfärbungsreaktion). Jede Sicherheitstintenchemie bietet – allein oder in Kombination und zusammen mit Sicherheitsdrucktechnologien – eine leistungsstarke Authentifizierung.

Nano-Lasergravur/-markierung

Die Lasermarkierung von Mikro-/Nanotext direkt auf dem Produkt ist so klein – weniger als 25 Mikrometer hoch –, dass sie mit bloßem Auge unsichtbar und für Fälscher ohne die originalen Vorlagendateien unglaublich schwer nachzubilden ist. Mikrotext wird häufig an einer unauffälligen oder kaum bemerkbaren Stelle des Produkts verborgen. Lasergravierte Daten und Bilder sind dauerhaft und sicher. Wird der Artikel in einen Fotokopierer oder Scanner gelegt, erscheint die Zeile der Mikroschrift dem Scanner als gepunktete oder durchgehende Linie, sofern die Scanauflösung nicht außergewöhnlich hoch ist.

Zusätzlich erzeugt die Lasermarkierung erhabene Schriftzeichen, die eine Authentifizierung per Fingerberührung ermöglichen. Kamerabasierte Bildverarbeitungssysteme sorgen für die exakte Platzierung der Daten. Mitunter wird im Mikrotext ein leicht zu übersehender Schreibfehler eingefügt. Mikrodruck kann dazu dienen, die Echtheit des Produkts zu bestätigen. Üblicherweise werden verschiedene Lasertypen und -konfigurationen eingesetzt – etwa UV-, CO2- und Ytterbium-Faserlaser –, einschließlich Pico-/Femtosekundenlaser.

Chemische, molekulare Taggant-Technologien

Taggants, ursprünglich von 3M entwickelt, können in geformte Kunststoffbauteile und Fertigwaren eingebracht werden. Taggants verändern das Farbbild des Kunststoffs nicht und können in jeder Farbe eingesetzt werden, auch in transparentem Kunststoff. Ein Taggant ist eine der stärksten Schutzmaßnahmen, da nur wenige Materialien in Produkten verwendet werden können, ohne Materialeigenschaften und Funktionen zu verändern. Es stehen mehrere Taggant-Typen zur Verfügung, um starke und tragfähige Markenschutzstrategien umzusetzen und durchzusetzen.

Einer der bedeutendsten jüngeren Fortschritte ist die Produktauthentifizierung per Smartphone. Taggants, Mikrotaggants und Nanotaggants werden für jeden Kunden bzw. jedes Produkt individuell codiert. Die Partikel sind mikroskopisch klein und typischerweise 20 bis 1.200 Mikrometer groß. Jeder Partikel ist einzigartig codiert und dient im Wesentlichen als virtueller Fingerabdruck. In der einfachsten Form ist der Taggant eine eindeutige numerische Codesequenz in einem mehrfarbigen Schichtformat. In komplexerer Form bietet er durch die Einbindung mehrerer Nanotaggant-Technologien in einem einzigen mikroskopischen Partikel mehrere Sicherheitsebenen. Verifizierung und Detektion erfolgen mit einer Vielzahl kostengünstiger Handlesegeräte und Scanner, darunter Smartphones. Die Taggants sind als trockene Partikel zum Compoundieren oder als fertiges Masterbatch erhältlich. Sie lassen sich in verschiedenen Kunststoffharzen und Farben ohne Änderung der Verarbeitungsbedingungen einsetzen.

Fazit

Fälschungen gefährden die Weltwirtschaft und die öffentliche Gesundheit, indem minderwertige Produkte hergestellt werden, die die Verbraucherschutzvorschriften umgehen. Als Antwort auf diese Bedrohung bietet eine neue, hochmoderne verdeckte Technologie – bei der Submikrometer-Mikrostrukturen, Bild-/Logo-/Textcodes, dauerhaft in Polymere geätzt werden – innovative Sicherheitsoptionen. Am besten funktioniert ein mehrstufiger Ansatz, der Fälschungsschutz-Technologien kombiniert – offen, verdeckt und forensisch (Taggants). Das eignet sich ideal für Kunststoffverarbeiter mit eigener Fertigung (Captive) und für Auftragsfertiger, die bereits wertsteigernde Dekorations- und Veredelungsprozesse durchführen oder dies planen.

Dieser Beitrag stellt Methoden des Fälschungsschutzes vor. Die Anmerkungen und Schlussfolgerungen sind als allgemein für jede Technologiegruppe zu verstehen; zwangsläufig gibt es Ausnahmen, und einige speziellere Anwendungen bleiben unberücksichtigt. Einige dieser Technologien sind Markenzeichen und/oder durch internationale Patente geschützt und daher möglicherweise nur von lizenzierten Anbietern gegen Gebühr erhältlich. Alternativ lassen sich manche im eigenen Haus einsetzen, wobei Material- und Verarbeitungskosten anfallen; die meisten sind von Spezialanbietern erhältlich.

Scott R. Sabreen ist Gründer und Präsident der The Sabreen Group, Inc., eines Ingenieurunternehmens, das auf sekundäre Kunststoffverarbeitung spezialisiert ist – Produktsicherheit, Laserbeschriftung, Oberflächenvorbehandlung, Kleben, Dekoration und Veredelung. Sabreen ist seit über 30 Jahren Vorreiter bei neuen Technologien und löst Fertigungsprobleme. Sie erreichen ihn unter 972.820.6777 oder über www.Sabreen.com. Informationen zu Snowleopard erhalten Sie bei The Sabreen Group.

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