DE102005062016A1

DE102005062016A1 - Pfandmarkierung, Pfandgut und Rücknahmegerät für Pfandgut sowie Verfahren zur automatischen Pfandkontrolle

Info

Publication number: DE102005062016A1
Application number: DE200510062016
Authority: DE
Inventors: Giselher Dr. Herzer
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

Eine Pfandmarkierung soll einfach und preiswert herstellbar sein und eine Verwechslung mit Etiketten zur Diebstahlsicherung und ein Ansprechen eines Warensicherungssystems auf ein mit der Markierung versehenes Pfandgut soll sicher ausgeschlossen sein. Dazu weist die Pfandmarkierung einen weichmagnetischen Sensorstreifen und einen oder mehrere magnetisch halbharte Entwertestreifen auf, wobei der Sensorstreifen eine Kenngröße H¶K¶ aufweist mit 40 A/m H¶K¶ 1500 A/m.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pfandmarkierung mit einem weichmagnetischen Sensorstreifen und einem magnetisch halbharten Entwertestreifen, Pfandgut mit einer solchen Markierung und ein Rücknahmegerät für solches Pfandgut. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur automatischen Kontrolle von Pfandgut.
Die nach den gesetzlichen Vorschriften vorgesehene Rücknahme von Pfandgut, insbesondere von Dosen und PET-Flaschen, bietet zahlreiche Möglichkeiten für Manipulationen. Eine Überprüfung des Pfandgutes daraufhin, ob tatsächlich ein Anspruch auf die Rückerstattung eines Pfandbetrages besteht, ist daher bei der Rücknahme notwendig. Weil die manuelle Rücknahme von Pfandgut sehr zeit- und personalintensiv ist, wird der Einsatz von automatischen Rücknahmegeräten bevorzugt.

Aus der EP 1 515 280 A2 ist eine Pfandmarkierung bekannt, die eine preiswerte, einfache und schnelle Kontrolle bei der Rücknahme erlaubt und somit die Möglichkeiten zur Manipulation einschränkt. Diese Pfandmarkierung weist ein ferromagnetisches Indikatorelement hoher magnetischer Remanenz, das nicht vollständig magnetisiert ist, und ein ferromagnetisches Meldeelement geringer magnetischer Remanenz auf.

Wird mit der Pfandmarkierung versehenes Pfandgut in ein magnetisches Wechselfeld im Eingabekanal eines Rücknahmeautomaten eingebracht, so wird das Meldeelement durch die sinusförmigen Wellen ständig bis in die Sättigung ummagnetisiert. Aufgrund des dabei periodisch auftretenden Wechsels der Permeabilität von einem hohen (zentraler Teil der Hystereseschleife) zu einem kleinen Wert (in der Sättigung) ergeben sich periodische Signalpulse mit einer typischen Zeitdauer tp. Dieses nicht mehr rein sinusförmige Signal kann durch additive Überlagerung von sinusförmigen Signalen, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz ist, dargestellt werden. Das sich so ergebende Oberwellenspektrum ist mit der Dauer und Form der Signalpulse nach mathematischen Gesetzmäßigkeiten verknüpft und kann somit ebenso zur Charakterisierung eines gültigen Pfandetikettes herangezogen werden.

Das Auftreten solcher Signalpulse signalisiert somit eine gültige Pfandmarkierung und einen Anspruch auf eine Rückerstattung des Pfandbetrages.

Zur Entwertung wird der beiliegende Indikatorstreifen durch ein hohes Magnetfeld aufmagnetisiert, wodurch das Meldeelement lokal in die Sättigung getrieben wird und eine hohe Feldstärke zur Entmagnetisierung benötigen würde. Das magnetische Wechselfeld im Eingabekanal ist dafür nicht stark genug, so dass die entwertete Pfandmarkierung keine charakteristischen Signalpulse bzw. keine charakteristischen harmonischen Oberwellen mehr aussenden kann.

Diese Pfandmarkierung hat den Nachteil, dass auf dem gleichen Prinzip beruhende und aus den gleichen Materialien gefertigte Markierungen zur Diebstahlssicherung von Waren eingesetzt werden. Eine mit einer solchen Pfandmarkierung versehene Ware kann daher, auch wenn sie ordnungsgemäß bezahlt wurde, in einem Warensicherungssystem einen Alarm auslösen, so dass der Kunde zu Unrecht des Diebstahls verdächtigt wird. Umgekehrt kann auch ein Warensicherungsetikett in einem Rücknahmeautomaten zur unberechtigten Rückerstattung des Pfandbetrages führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Pfandmarkierung anzugeben, die einfach und preiswert herstellbar ist, eine schnelle und sichere Markierung von Pfandgut erlaubt und bei der eine Verwechslung mit Etiketten zur Diebstahlssicherung ausgeschlossen ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur automatischen Kontrolle von Pfandgut anzugeben, das eine Unterscheidung des durch die Pfandmarkierung ausgesandten Signals von einem durch Etiketten zur Diebstahlssicherung ausgesandten Signal ermöglicht und somit die Möglichkeiten zur Manipulation einschränkt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Pfandmarkierung mit einem weichmagnetischen Sensorstreifen und einem oder mehreren magnetisch halbharten Entwertestreifen, wobei eine Kenngröße H_K des Sensorstreifens die Magnetfeldstärke, bei der sich die Permeabilität μ des Sensorstreifens innerhalb eines Feldbereiches von H_K ± 35% H_K um einen Faktor ≥ 2 ändert, bezeichnet und 40 A/m ≤ H_K ≤ 1500 A/m gilt.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine Verwechslung von durch die Pfandmarkierung ausgesandten Signalen mit durch Etiketten zur Diebstahlssicherung ausgesandten Signalen dadurch vermieden werden sollte, dass das Signal der Pfandmarkierung eine Signalidentität aufweist, die sich von der der Etiketten zur Diebstahlssicherung deutlich unterscheidet. Als Unterscheidungsmerkmal ist insbesondere der zeitliche Verlauf des Signals bzw. die Form des Oberwellenspektrums geeignet.

Der zeitliche Signalverlauf weist Spannungspulse der Dauer t_p auf, wobei die Dauer t_p neben der Frequenz und der Stärke des erregenden Feldes in maßgeblicher Weise durch den Betrag der Kenngröße H_K festgelegt wird. Zur sicheren Unterscheidung der Signale sollte die Kenngröße H_K der Pfandmarkierung so groß und die Pulsdauer t_p damit so lang sein, dass die Spannungspulse durch das Warensicherungssystem nicht mehr als zu einer aktivierten Diebstahlssicherung gehörig erkannt werden.

Andererseits jedoch sollte die Kenngröße H_K deutlich niedriger sein als die einer entwerteten Diebstahlsicherung bzw. die gängiger magnetischer Objekte wie beispielsweise Büroklammern, um auch hier einer Verwechslungsgefahr vorzubeugen. Ein geeigneter Wert für die Kenngröße H_K liegt daher zwischen 40 A/m und 1500 A/m, wobei ein Wert ≤ 1000 A/m und ein Wert ≥ 100 A/m besonders bevorzugt ist.

Vorteilhafterweise besteht der Sensorstreifen aus einer amorphen oder nanokristallinen Legierung. Ein amorpher Sensorstreifen hat gegenüber einem kristallinen den Vorteil, dass er eine hohe mechanische Streckgrenze aufweist, die eine Zerstörung der eingestellten magnetischen Eigenschaften durch plastische Deformation praktisch unmöglich macht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Material des Sensorstreifens eine Zusammensetzung nach der Formel (A_xT_1–x)_mZ_1–m auf, wobei A Eisen und/oder Kobalt, T zumindest eines der Elemente Nickel und/oder Mangan und Z zumindest eines der Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Zirconium, Ni ob, Molybdän, Hafnium, Tantal, Wolfram, Palladium, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Zinn, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Aluminium, Silizium, Phosphor, Gallium, und/oder handelsübliche Verunreinigungen bedeuten und 70 ≤ m ≤ 92 at% und 0.15 < x ≤ 1 gilt.

Besonders geeignet als Material des Sensorstreifens (2) ist eine Kobaltbasislegierung mit einer Zusammensetzung mit der Formel Co_aFe_bMn_cNi_dM_eSi_fB_gX_h, worin M zumindest eines der Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Zirconium, Niob, Molybdän, Hafnium, Tantal, Wolfram, Gallium und/oder Kupfer ist, X zumindest eines der Elemente Kohlenstoff, Aluminium, Germanium, Phosphor und/oder handelsübliche Verunreinigungen ist und a bis h in Atomprozent angegeben sind mit a ≥ 10; a + b ≥ 15; 0 ≤ b + c ≤ 15; d ≤ 65; 8 ≤ e + f + g + h ≤ 35; e ≤ 15; 0 ≤ f ≤ 20; 1 ≤ g ≤ 30 und h ≤ 10.

Speziell die Zusammensetzungen Co₆₈Fe₄Mo_1,5Si_16,5B₁₀, Co₃₁Ni₄₀Fe₇Si₁₃B₉, Co₅₈Ni₁₃Fe_5,5Si_14,5B₉, Co₇₂Fe₁Mn₄Mo₁Si₁₃B₉, Co₄₈Ni₁₅Fe_5,5Mn₁Si₄B_16,5 oder Co₇₂Fe_4,5Si_5,5B₁₈ sind gut als Materialien für den Sensorstreifen geeignet.

Derartige Kobalt-Legierungen haben den Vorteil, dass sie eine kleine oder verschwindend geringe Magnetostriktion aufweisen, sich beim Auf- oder Entmagnetisieren also höchstens sehr geringfügig verformen. Der Sensorstreifen weist vorteilhafterweise eine Sättigungsmagnetostriktionskonstante λ_S von höchstens 3 ppm auf.

Der gewünschte Wert der Kenngröße H_K kann über die Abmessungen des Sensorstreifens eingestellt werden. Vorteilhafterweise sind die Länge l, die Dicke d und die Breite b des Sensor streifens so gewählt, dass die Kenngröße H_K einen Wert mit 40 A/m ≤ H_K ≤ 1500 A/m aufweist. Der Sensorstreifen kann in verschiedenen Formen, beispielsweise als Draht oder als Band ausgeführt sein. Die Geometrie und die Abmessungen des Sensorstreifens haben folgenden Einfluss auf die Kenngröße H_K und auf das durch den Sensorstreifen ausgesandte Signal: H_K ist in etwa proportional zur Breite b, zur Dicke d und zur Sättigungsmagnetisierung B_S bzw. zur Remanenzmagnetisierung B_r des Sensorstreifens und umgekehrt proportional zum Quadrat seiner Länge l.

H_K lässt sich am besten durch Erhöhung von b, d und/oder B_S erhöhen. Eine Verringerung von 1 zur Erhöhung von H_K ist wegen der Proportionalität des maximal gemessenen Spannungssignals U zum Quadrat der Länge l, weniger vorteilhaft, weil sie auf Kosten der Nachweisempfindlichkeit ginge.

Vorteilhafterweise ist der Sensorstreifen entweder als Draht mit im Wesentlichen runden Querschnitt mit einem Durchmesser D von mindestens 100 μm oder als Band oder Folie mit einer Dicke d mit 5 μm ≤ d ≤ 50 μm und einer Breite b mit 0,1 mm ≤ b ≤ 50 mm, besonders vorteilhaft mit 0,4 mm ≤ b ≤ 5 mm und 15 μm ≤ d ≤ 35 μm ausgeführt. Für seine Länge l gilt vorteilhafterweise 5 mm ≤ 1 ≤ 30 mm.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen des Sensorstreifens, d.h. besonders geeignete Kombinationen von Legierungszusammensetzungen und Abmessungen des Sensorstreifens, sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.

H_K kann außerdem durch eine Wärmebehandlung im Magnetfeld, eine Wärmebehandlung unter mechanischer Spannung und/oder eine Wärmebehandlung mit einem durch das Band fließenden elektrischen Strom vergrößert oder verringert werden. In den mit (*), (**) oder (***) gekennzeichneten Ausführungsformen wird das Sensorstreifenmaterial zur Einstellung der Kenngröße H_K einer Wärmebehandlung unterzogen. Wärmebehandlungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Für die mit (*) gekennzeichnete Ausführungsform des Sensorstreifens eignet sich beispielsweise die aus der US 6,171,408 bekannte Wärmebehandlung, für die mit (**) beispielsweise die aus der US 5,757,272 bekannte und für die mit (***) gekennzeichnete Ausführungsform beispielsweise die aus der US 6,011,475 bekannte Wärmebehandlung.

Die Koerzitivfeldstärke H_c des Entwertestreifens ist zweckmäßigerweise größer als die des Sensorstreifens. Sie wird vorteilhafterweise mit H_c ≥ 10 kA/m, vorzugsweise mit H_c ≥ 20 kA/m eingestellt. Besonders gut einstellbar sind solche Koerzitivfeldstärken H_c bei Legierungen, die Eisen und/oder Kobalt sowie vorteilhafterweise zusätzlich zumindest eines der Elemente Chrom, Molybdän, Vanadium, Kobalt, Nickel, Aluminium, Titan, Wolfram und Tantal enthalten. Ein handelsübliches Beispiel solch einer Legierung ist CROVAC, das eine zwischen ca. 30 kA/m und 50 kA/m durch entsprechende Fertigungsschritte einstellbare Koerzitivfeldstärke aufweist.

Alternativ kann als Material für den Entwertestreifen auch ein Hartferrit enthaltender Lack vorgesehen sein, der typischerweise eine Koerzitivfeldstärke von mehr als 100 kA/m aufweist.

Die erfindungsgemäße Pfandmarkierung kann haltbar am Pfandgut angebracht und bei der Rücknahme schnell und einfach kontrolliert werden.

Ein Rücknahmegerät für die automatische Rücknahme von Pfandgut umfasst eine Abfragezone, in die das Pfandgut zur Kontrolle eingebracht wird, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes und eine Vorrichtung zum Empfangen und zur Analyse elektromagnetischer Wellen.

Ein Verfahren zur automatischen Kontrolle von Pfandgut umfasst nach der vorliegenden Erfindung folgende Schritte: Der weichmagnetische Sensorstreifen wird in ein magnetisches Wechselfeld innerhalb einer Abfragezone eingebracht, durch das eine ständige Ummagnetisierung des Sensorstreifens jeweils bis in die Sättigung erzielt wird. Dieser strahlt daraufhin Signalpulse mit einer für seine Sättigungsfeldstärke H_K charakteristischen Dauer t_p ab.

Die Feldstärke des erregenden Feldes muss größer als H_K sein, beispielsweise 2-3 mal so groß wie H_K, gleichzeitig aber kleiner als die typische Koerzitivfeldstärke von Entwertestreifen üblicher Diebstahlsicherungsetiketten. Da neben H_K auch die Frequenz und maximale Feldstärke des erregenden Feldes die Dauer t_p des Signalpulses bestimmt, muss diese jeweilige Einstellung in der Auswerteelektronik berücksichtigt werden.

Die Signalpulse werden durch eine Vorrichtung zum Empfangen elektromagnetischer Wellen empfangen und das Signal wird gemessen und analysiert. Die Pfandmarkierung wird als gültig angesehen, wenn die Dauer der bei der im Wechselfeld erfolgenden Ummagnetisierung des Sensorstreifens auftretenden Spannungspulse in einem vorgegebenen Bereich liegt. In diesem Fall wird der Pfandbetrag rückerstattet.

Dieses Verfahren eignet sich besonders gut zur Anwendung bei Pfandmarkierungen, bei denen die Kenngröße H_K des Sensorstreifens so eingestellt wurde, dass sie größer ist als die von aktivierten Warensicherungsetiketten, aber niedriger als die von deaktivierten Warensicherungsetiketten bzw. als die magnetisierbarer Alltagsgegenstände.

In diesem Fall unterscheidet sich nämlich die Dauer t_p der Spannungspulse ausreichend stark von denen in einem Signal, das durch Warensicherungsetiketten ausgesandt wird. Eine Verwechslungsgefahr besteht somit nicht.

Im Anschluss an die Kontrolle der Pfandmarkierung kann der Magnetisierungszustand des Entwertestreifens geändert werden, um das Pfandetikett zu entwerten. Ein im aktivierten Zustand des Etikettes entmagnetisierter Entwertestreifen wird zur Entwertung aufmagnetisiert, während ein im aktivierten Zustand des Etikettes magnetisierter Entwertestreifen zur Entwertung entmagnetisiert wird.

Es ist jedoch auch möglich, die Signale durch eine geeignete Gestaltung des Verfahrens zur Kontrolle des Pfandgutes zu unterscheiden. Dazu weist das Etikett zur Pfandmarkierung neben dem weichmagnetischen Sensorstreifen auch einen magnetisch halbharten Entwertestreifen auf, dessen Koerzitivfeldstärke H_c geeignet eingestellt ist und beispielsweise größer als 20 kA/m ist.

Bei diesem Verfahren wird nach dem Einbringen des Etiketts in das magnetische Wechselfeld und der Messung des durch den Sensorstreifen daraufhin ausgesandten Signals ein magnetischer Puls mit der Feldstärke H₁ ausgesandt. H₁ wird größer gewählt als die typische Feldstärke, die zur Deaktivierung herkömmlicher Warensicherungsetiketten nötig ist, aber kleiner als die Koerzitivfeldstärke des Entwertstreifens. Beispielsweise wird H1 im Bereich 10-20 kA/m gewählt. Der Magnetisierungszustand des Entwertestreifens wird durch den Puls der Stärke H₁ also nicht geändert.

Es folgt eine zweite Messung des Sensorstreifensignals und die Aussendung eines weiteren magnetischen Pulses mit der Stärke H₂, die größer ist als die Feldstärke H₁. Sie ist außerdem größer als die Koerzitivfeldstärke des Entwertestreifens, so dass sie dessen Magnetisierungszustand ändert, also seine Magnetisierung oder Entmagnetisierung bewirkt.

Anschließend wird das Sensorstreifensignal zum dritten Mal gemessen. Falls der Entwertestreifen in seinem aktivierten Zustand, wenn also noch keine Entwertung der Pfandmarkierung stattgefunden hat, entmagnetisiert ist, wird die Pfandmarkierung als gültig angesehen, womit ein Anspruch auf die Rückerstattung des Pfandbetrages besteht, wenn in der ersten und zweiten Messung des Sensorstreifensignals noch charakteristische Signalpulse empfangen werden, in der dritten Messung jedoch nicht mehr.

Die Unterscheidung der Pfandmarkierung von einem Warensicherungsetikett ist demnach mit diesem Verfahren sehr einfach: Ein Warensicherungsetikett würde wegen der geringeren Koerzitivfeldstärke seines Entwertestreifens durch H₁ deaktiviert, so dass schon in der zweiten Messung des Sensorstreifensignals keine charakteristischen Signalpulse mehr nachgewiesen würden.

Alternativ kann auch der Entwertestreifen in seinem aktivierten/gültigen Zustand, wenn also noch keine Entwertung der Pfandmarkierung stattgefunden hat, magnetisiert sein. Ob der magnetisierte oder der entmagnetisierte Entwertestreifen den Anspruch auf Rückerstattung des Pfandbetrages anzeigt, ist lediglich eine Frage der Definition.

Definiert der magnetisierte Entwertestreifen den aktivierten/gültigen Zustand der Pfandmarkierung, so werden die Schritte des Verfahrens zur Kontrolle des Pfandgutes genauso ausgeführt wie in dem ersten Fall, in dem der entmagnetisierte Entwertestreifen den aktivierten/gültigen Zustand der Pfandmarkierung definiert.

Allerdings unterscheidet sich die Auswertung der gemessenen Signale: In diesem zweiten Fall wird die Pfandmarkierung als gültig angesehen, womit ein Anspruch auf die Rückerstattung des Pfandbetrages besteht, wenn in der ersten und zweiten Messung des Sensorstreifensignals noch keine charakteristischen Signalpulse empfangen werden, jedoch in der dritten Messung.

Bei diesem alternativen Verfahren wird die Unterscheidung des Pfandetiketts von einem Warensicherungsetikett oder einem magnetischen Alltagsgegenstand dadurch vorgenommen, dass ein Warensicherungsetikett bereits in der zweiten Messung des Sensorsignals charakteristische Signalpulse ausgesandt hätte, da die Feldstärke H₁ zu seiner Aktivierung ausreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen
1a Ein Etikett zur Pfandmarkierung mit einem Sensorstreifen und einem Entwertestreifen;
1b eine alternative Ausführungsform des Etiketts mit zwei Entwertestreifen;
2 ein Diagramm mit einer vereinfachten Hysteresekurve zur Erläuterung der Bedeutung der Kenngröße H_K;
3 ein Diagramm zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen der Kenngröße H_K und der Form des induzierten Signals und
4 schematisch ein Rücknahmegerät zur automatischen Kontrolle von Pfandmarkierungen.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1a zeigt die Aufsicht eines Etiketts zur Pfandmarkierung 1 mit einem weichmagnetischen Sensorstreifen 2 und einem neben dem Sensorstreifen angeordneten, magnetisch halbharten Entwertestreifen 3. Der Sensorstreifen 2 weist eine Länge l und eine Breite b auf und außerdem eine Dicke d, die in dieser Darstellung nicht erkennbar ist, weil sie sich in die Ebene des Papiers hinein erstreckt.
Es können auch mehrere Entwertestreifen 3, beispielsweise zwei wie in 1b gezeigt, verwendet werden. Die Pfandmarkierung 1 kann in eine nicht dargestellte schützende Hülle aus Kunststoff eingeschweißt sein, sie kann aber auch direkt in das Pfandgut, beispielsweise eine PET-Flasche, eingearbeitet sein. Der Sensorstreifen 2 und der Entwertestreifen 3 sind neben- oder übereinander angeordnet, so dass sie in Bezug auf äußere Magnetfelder parallel liegen, intern aber einen Magnetkreis bilden.
Wird die Pfandmarkierung 1 bei der Rückgabe des Pfandgutes in ein magnetisches Wechselfeld eingebracht und ist der Entwertestreifen 3 in seinem aktivierten Zustand und die Pfandmarkierung 1 somit gültig, so wird das weichmagnetische Material des Sensorstreifens 2 ständig mit der Frequenz des Wechselfeldes ummagnetisiert. Die Stärke des Wechselfeldes bzw. die Sättigungsmagnetisierung des Sensorstreifens 2 werden so eingestellt, dass das Material des Sensorstreifens 2 beim Ummagnetisieren jeweils die Sättigung erreicht, jedoch kleiner als die Koerzitivfeldstärke des Entwertestreifens handelüblicher Warensicherungsetiketten.
Dadurch wird der Sensorstreifen 2 zur Aussendung eines elektromagnetischen Signals angeregt, das einen charakteristischen Zeitverlauf aufweist. Dieses Signal wird von einer Antenne empfangen und analysiert. Da die Form des zeitlichen Verlaufs des Signals charakteristisch für die magnetischen Eigenschaften des Sensorstreifens 2 ist, dient die Analyse zur Untersuchung, ob überhaupt eine Pfandmarkierung 1 vorliegt oder beispielsweise ein auf dem gleichen Nachweisprinzip beruhendes Warensicherungsetikett.
Zum Deaktivieren der Pfandmarkierung 1 nach der Rückerstattung des Pfandbetrages wird der magnetisch halbharte Entwertestreifen 3 durch ein starkes Magnetfeld aufmagnetisiert. Alternativ dazu können zwei oder mehr Entwertestreifen 3 wie in 1b angeordnet sein und aufmagnetisiert werden.
Durch das Magnetfeld des aufmagnetisierten Entwertestreifens wird das Material des Sensorstreifens 2 lokal in die Sättigung gebracht und es lassen sich nur noch kurze Abschnitte im Wechselfeld ummagnetisieren. Die Kenngröße H_K ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Länge l der magnetisierten Abschnitte und steigt durch das Aufmagnetisieren des Entwertestreifens auf mehr als 1500 A/m an. Sie liegt damit in einem Bereich, in den auch die Kenngröße H_K deaktivierter Warensicherungsetiketten oder magnetischer Alltagsgegenstände fällt und der durch das magnetische Wechselfeld zur Kontrolle der Pfandmarkierung nicht erreichbar ist.
Der Sensorstreifen einer Pfandmarkierung mit einem aufmagnetisierten Entwertestreifen sendet daher keine charakteristischen Signale mehr aus, wenn er in das magnetische Wechselfeld gebracht wird. Die Aufmagnetisierung des Entwertestreifens dient damit zur Entwertung der Pfandmarkierung nach der Rückerstattung des Pfandbetrages.
Damit eine Verwechslung der Pfandmarkierung 1 mit einem Warensicherungsetikett sicher ausgeschlossen werden kann, müssen sich die magnetischen Eigenschaften des Sensorstreifens 2 von denen eines Warensicherungsetiketts so unterscheiden, dass sie jeweils deutlich voneinander unterscheidbare Signale aussenden.
Die Form des Signalpulses lässt sich beispielsweise durch die Kenngröße H_K beeinflussen, die dadurch definiert ist, dass sie die Magnetfeldstärke bezeichnet, bei der sich die Permeabilität μ des Sensorstreifens innerhalb eines Feldbereiches von H_K ± 35% H_K um einen Faktor ≥ 2 ändert.
Die Kenngröße H_K hängt vom Material und von der Geometrie und den Abmessungen des Sensorstreifens ab. Sie kann außerdem durch eine Wärmebehandlung im Magnetfeld, eine Wärmebehandlung unter mechanischer Spannung und/oder eine Wärmebehandlung mit einem durch das Band fließenden elektrischen Strom vergrößert oder verringert werden.
Wie in 2 schematisch anhand einer vereinfachten Hysteresekurve dargestellt ist die Kenngröße H_K diejenige Magnetfeldstärke, bei der die magnetische Hysteresekurve ihre Permeabilität signifikant von beispielsweise μ ≈ 1000 auf μ ≤ 500 ändert und wie es beispielsweise der Fall ist wenn B den Wert der Sättigungsmagnetisierung B_S erreicht.
Der Zusammenhang zwischen der Form des Signals und der Kenngröße H_K ist in 3 anhand eines Diagramms dargestellt: Im oberen Teil ist das anregende Magnetfeld H als Funktion der Zeit t aufgetragen, dessen Verlauf typischerweise sinusförmig ist. Durch dieses Magnetfeld angeregt antwortet der Sensorstreifen, in dem er ein charakteristisches Signal abstrahlt.
Dieses Signal weist aufgrund des nichtlinearen Verlaufs der Permeabilität des Sensorstreifens keine reine Sinusform mehr auf. Im unteren Teil des Diagramms ist ebenfalls als Funktion der Zeit t die in der Antenne induzierte Spannung aufgetragen. Erkennbar sind Spannungspulse der Zeitdauer t_p, wobei die Zeitdauer t_p bei vorgegebenen Anregungsbedingungen wie Maximalamplitude und Frequenz des erregenden Magnetfeldes vom Betrag der Kenngröße H_K abhängt.
Warensicherungsetikette sind typischerweise durch H_K ≤ 30 A/m charakterisiert. Wählt man als Kenngröße für den Sensorstreifen z.B. H_K ≥ 40 A/m, kann eine Verwechslung der Signale von Pfandmarkierung und Warensicherungsetikett ausgeschlossen werden.
Um die Bedingung H_K ≥ 40 zu erfüllen, sind sowohl die Wahl des Materials mit einer passenden Sättigungsmagnetisierung für den Sensorstreifen als auch seine Geometrie und seine Abmessungen entscheidend. Der Sensorstreifen kann zwar als Draht mit einem runden Querschnitt hergestellt werden, jedoch ist eine Ausführung als flaches Band für die meisten Anwendungen günstiger, weil eine flache Pfandmarkierung unauffälliger und weniger störend auf dem Pfandgut angebracht werden kann.
Als Material für den Sensorstreifen eignen sich besonders amorphe Kobalt-Basislegierungen, weil sich ihre magnetischen Eigenschaften durch mechanische Beanspruchung wie Knicken und Biegen nicht beeinflussen lassen. Bevorzugt sind Kobalt-Basislegierungen mit Zusätzen von Eisen und/oder Mangan, da diese keine oder nur eine äußerst geringe Magnetostriktion zeigen und daher besonders robust sind.
Die Materialien sowohl des Sensorstreifens als auch des Entwertestreifens müssen Curie-Temperaturen über Raumtemperatur aufweisen, damit sie unter Anwendungsbedingungen überhaupt magnetisierbar sind.
Ein Rücknahmegerät für die automatische Kontrolle der Pfandmarkierung 1 ist schematisch in 4 dargestellt. Dabei ist die Anordnung der Spulen 6, 7 und 8 nur schematisch dargestellt. Diese Spulen können auch in einer anderen Reihenfolge angeordnet sein und es können mehrere Sensor-, Erreger- und Deaktivierungsspulen vorgesehen und hintereinander angeordnet sein.
Das mit der Pfandmarkierung 1 versehene Pfandgut 4 wird in der Abfragezone 5 einem durch die Erregerspule 8 erzeugten magnetischen Wechselfeld ausgesetzt, das den Sensorstreifen zum Aussenden eines charakteristischen Signals anregt. Das Sensorstreifensignal wird durch die Sensor- oder Pick-up-Spule 6 empfangen und von einer nicht näher dargestellten Analyseeinheit analysiert, die das Sensorstreifensignal hinsichtlich seiner Gestalt, seines zeitlichen Verlaufs und seines Frequenzspektrums auswertet.
Die Deaktivierungsspule 7 dient zur Deaktivierung der Pfandmarkierung 1 im Anschluss an die erfolgte Kontrolle. Sie erzeugt ein zeitlich abklingendes Magnetfeld ausgehend von einer Stärke, die deutlich größer ist als die der Erregerspule 8 und ausreicht, um eine Magnetisierung oder Entmagnetisierung des Entwertestreifens zu bewirken.

1: Pfandmarkierung
2: Sensorstreifen
3: Entwertestreifen
4: Pfandgut
5: Abfragezone
6: Sensorspule
7: Deaktivierungsspule
8: Erregerspule
l: Länge
d: Dicke
b: Breite
B_S: Sättigungsmagnetisierung
t_p: Pulsdauer

Claims

Pfandmarkierung (1), die einen weichmagnetischen Sensorstreifen (2) und einen oder mehrere magnetisch halbharte Entwertestreifen (3) umfasst, wobei die Kenngröße H_K des Sensorstreifens die Magnetfeldstärke, bei der sich die Permeabilität μ des Sensorstreifens innerhalb eines Feldbereiches von H_K ± 35% H_K um einen Faktor ≥ 2 ändert, bezeichnet und 40 A/m ≤ H_K ≤ 1500 A/m gilt.
Pfandmarkierung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße H_K ≤ 1000 A/m beträgt.
Pfandmarkierung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße H_K ≥ 100 A/m beträgt.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorstreifen (2) aus einer zumindest teilamorphen Legierung besteht.
Pfandmarkierung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorstreifen (2) aus einer zumindest zu 50% amorphen Legierung besteht.
Pfandmarkierung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorstreifen (2) aus einer zumindest zu 70% amorphen Legierung besteht.
Pfandmarkierung (1) einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorstreifen (2) aus einer nanokristallinen Legierung besteht.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorstreifen (2) eine Sättigungsmagnetostriktionskonstante λ mit |λ| ≤ 3 ppm aufweist.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorstreifen (2) eine Sättigungsmagnetostriktionskonstante λ mit |λ| ≤ 1 ppm aufweist.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Sensorstreifens (2) eine Zusammensetzung nach der Formel (A_xT_1–x)_mZ_1–m aufweist, wobei A Eisen und/oder Kobalt, T Nickel und/oder Mangan und Z Titan, Vanadium, Chrom, Zirconium, Niob, Molybdän, Hafnium, Tantal, Wolfram, Palladium, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Zinn, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Aluminium, Silizium, Phosphor, Gallium, und/oder handelsübliche Verunreinigungen bedeuten und 70 ≤ m ≤ 92 at% und 0.15 < x ≤ 1 gilt.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Material des Sensorstreifens (2) eine Kobaltbasislegierung mit einer Zusammensetzung mit der Formel Co_aFe_bMn_cNi_dM_eSi_fB_gX_h vorgesehen ist, worin M zumindest eines der Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Zirconium, Niob, Molybdän, Hafnium, Tantal, Wolfram, Gallium und/oder Kupfer ist, X zumindest eines der Elemente Kohlenstoff, Aluminium, Germanium, Phosphor und/oder handelsübliche Verunreinigungen ist und a bis h in Atomprozent angegeben sind mit a ≥ 10; a + b ≥ 15; 0 ≤ b + c ≤ 15; d ≤ 65; 8 ≤ e + f + g + h ≤ 35; e ≤ 15; 0 ≤ f ≤ 20; 1 ≤ g ≤ 30 und h ≤ 10.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung für den Sensorstreifen (2) eine der Zusammensetzungen Co₆₈Fe₄Mo_1,5Si_16,5B₁₀, Co₃₁Ni₄₀Fe₇Si₁₃B₉, Co₅₈Ni₁₃Fe_5,5Si_14,5B₉, Co₇₂Fe₁Mn₄Mo₁Si₁₃B₉, Co₅₈Ni₁₅Fe_5,5Mn₁Si₄B_16,5, Co₇₂Fe_4,5Si_5,5B₁₈, Fe₇₈Si₉B₁₁C₂, Fe₂₄Co₁₂Ni_46,5Si_1,5B₁₆, Fe₂₄Ni_58,5Si_1,5B₁₆, Fe₆₀Co₁0Cr₁₀Si₁₁B₉, Fe₄₀Ni₄₀Mo₄B₁₆, Fe_65,3Co₁₈Si_0,8B₁₅C_0,4, Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉, Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_15.5B₇, Fe₉₀Co₁Zr₇B₂ oder Fe₈₄Nb₇B₉ aufweist.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Kenngröße H_K die Länge l, die Dicke d und die Breite b des Sensorstreifens geeignet gewählt sind.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Kenngröße H_K eine Wärmebehandlung des Sensorstreifenmaterials vorgesehen ist.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorstreifen (2) ein magnetischer Draht mit einem Durchmesser D mit D ≥ 100 μm vorgesehen ist.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorstreifen (2) ein magnetisches Band oder eine Folie mit einer Dicke d mit 5 μm ≤ d ≤ 50 μm und einer Breite b mit 0,1 mm ≤ b ≤ 30 mm vorgesehen ist.
Pfandmarkierung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorstreifen (2) eine Länge l mit 5 mm ≤ 1 ≤ 30 mm, eine Breite b mit 0,4 mm ≤ b ≤ 5 mm und eine Dicke d mit 15 μm ≤ d ≤ 35 μm aufweist.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Koerzitivfeldstärke H_c des Entwertestreifens (3) größer ist als die des Sensorstreifens (2).
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass für die Koerzitivfeldstärke H_c des oder der Entwertestreifen (3) H_c ≥ 10 kA/m gilt.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass für die Koerzitivfeldstärke H_c des oder der Entwertestreifen (3) H_c ≥ 20 kA/m gilt.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für den Entwertestreifen (3) eine Eisen enthaltende Legierung vorgesehen ist.
Pfandmarkierung (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Entwertestreifen (3) zusätzlich zumindest eines der Elemente Chrom, Molybdän, Vanadium, Kobalt, Nickel, Aluminium, Titan, Wolfram und Tantal enthält.
Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für den Entwertestreifen (3) ein Hartferrit enthaltender Lack vorgesehen ist.
Pfandgut (4) mit einer Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23.
Rücknahmegerät für Pfandgut (4) mit einer Pfandmarkierung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 mit einer Abfragezone (5), einer Vorrichtung zum Erzeugen (8) eines magnetischen Wechselfeldes innerhalb der Abfragezone und einer Vorrichtung zum Empfangen (6) und zur Analyse von durch Erregung des Sensorstreifens (2) durch das magnetische Wechselfeld durch den Sensorstreifen (2) abgestrahlter elektromagnetischer Felder.
Verfahren zur automatischen Kontrolle von Pfandgut mittels eines Etikettes zur Pfandmarkierung (1) mit einem weichmagnetischen Sensorstreifen (2) mit folgenden Schritten: – Einbringen des Sensorstreifens (2) in ein magnetisches Wechselfeld, wobei der Sensorstreifen (2) mit der Frequenz des Wechselfeldes ummagnetisiert wird und Signalpulse mit einer für seine Kenngröße H_K charakteristischen Dauer t_p aussendet; – Messung des Sensorstreifensignals; – die Pfandmarkierung (1) wird als gültig angesehen, womit ein Anspruch auf eine Rückvergütung des Pfandbetrages besteht, wenn die Dauer t_p der bei der im Wechselfeld erfolgenden Ummagnetisierung des Sensorstreifens (2) auftretenden Spannungspulse in einem vorgegebenen Bereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Entwertestreifen (3) im Anschluss an die Kontrolle des Pfandgutes (4) aufmagnetisiert wird.
Verfahren zur automatischen Kontrolle von Pfandgut mittels eines Etikettes zur Pfandmarkierung (1) mit einem weichmagnetischen Sensorstreifen (2) und einem magnetisch halbharten, entmagnetisierten Entwertestreifen (3) mit folgenden Schritten: – Einbringen des Sensorstreifens (2) in ein magnetisches Wechselfeld, wobei der Sensorstreifen (2) mit der Frequenz des Wechselfeldes ummagnetisiert wird und Signalpulse mit einer für seine Kenngröße H_K charakteristischen Dauer t_p aussendet; – Messung des Sensorstreifensignals; – Aussenden eines ersten magnetischen Pulses mit einer hohen magnetischen Feldstärke H₁,; – zweite Messung des Sensorstreifensignals; – Aussenden eines zweiten Pulses mit einer hohen magnetischen Feldstärke H₂, wobei H₁ < H₂ gilt; – dritte Messung des Sensorstreifensignals; – die Pfandmarkierung (1) wird als gültig angesehen, womit ein Anspruch auf eine Rückvergütung des Pfandbetrages besteht, wenn in der ersten und zweiten Messung des Sensorstreifensignals charakteristische Signalpulse empfangen werden, in der dritten Messung jedoch nicht mehr.
Verfahren zur automatischen Kontrolle von Pfandgut mittels eines Etikettes zur Pfandmarkierung (1) mit einem weichmagnetischen Sensorstreifen (2) und einem magnetisch halbharten, magnetisierten Entwertestreifen (3) mit folgenden Schritten: – Einbringen des Sensorstreifens (2) in ein magnetisches Wechselfeld, wobei der Sensorstreifen (2) mit der Frequenz des Wechselfeldes ummagnetisiert wird und Signalpulse mit einer für seine Kenngröße H_K charakteristischen Dauer t_p aussendet; – Messung des Sensorstreifensignals; – Aussenden eines ersten magnetischen, zeitlich abfallenden Pulses mit einer hohen magnetischen Anfangsfeldstärke H₁,; – zweite Messung des Sensorstreifensignals; – Aussenden eines zweiten magnetischen, zeitlich abfallenden Pulses mit einer hohen magnetischen Anfangsfeldstärke H₂, wobei H₁ < H₂ gilt; – dritte Messung des Sensorstreifensignals; – die Pfandmarkierung (1) wird als gültig angesehen, womit ein Anspruch auf eine Rückvergütung des Pfandbetrages besteht, wenn in der ersten und zweiten Messung des Sensorstreifensignals keine charakteristischen Signale empfangen werden, jedoch in der dritten Messung.