CH709680A1 - Entwässerungssieb für die Herstellung von Papier mit wenigstens einem Wasserzeichen und damit hergestelltes Papier mit einem Wasserzeichen. - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Entwässerungssieb (1) für die Herstellung von Papier mit wenigstens einem Wasserzeichen, wobei das Entwässerungssieb (1) ein Drahtgeflecht umfasst, welches ausserhalb des Bereichs des Wasserzeichens auf einer ersten Höhe (6) angeordnet ist, und bei welchem im Bereich des Wasserzeichens Mittel zur Erzeugung des Wasserzeichens angeordnet sind. Das Sieb ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als diskrete Bereiche in Form einer Mehrzahl von Linien und/oder Punkten ausgebildet sind, welche ein Rasterbild des Wasserzeichens darstellen und die diskreten Bereiche als Vertiefungen (2) im Drahtgeflecht relativ zur ersten Höhe (6) vorgesehen sind. Weiter wird ein damit hergestelltes Papier beschrieben und Herstellungsverfahren.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entwässerungssieb, eine Verfahren zu dessen Herstellung, sowie ein mit einem solchen Entwässerungssieb hergestelltes Sicherheitsmerkmal für Sicherheitspapiere, welche z.B. für die Herstellung von Sicherheits- und Wertdokumenten bestimmt sind, und weiter solche Sicherheitspapiere. Das Wasserzeichen ist als Multiton-Wasserzeichen, vorzugsweise in der Gestalt eines Rasterbildes ausgeführt.

STAND DER TECHNIK

[0002] Sicherheitspapiere, wie sie für Banknoten, Reisepässe, Identifikationsdokumente, Ausweiskarten, Geburtsurkunden, Wertpapiere, Dokumente, Regierungsdokumente usw. verwendet werden, weisen in der Regel z.B. Sicherheitselemente in Form von Wasserzeichen auf, die die Authentizität des Papieres belegen. Solche Wasserzeichen entstehen während der Herstellung des Sicherheitspapiers im Nassteil der Papiermaschine durch Anlagerung der feuchten Papiermasse (Pulpe) auf einem bewegten Entwässerungssieb, welches unterschiedliche Prägetiefen aufweist.

[0003] Durch die Prägung des Entwässerungssiebes wird die Anlagerung von Papierfasern bei der Blattbildung bedingt durch die Strömungsverhältnisse derart beeinflusst, dass bei einer Tiefprägung (Vertiefung im Sieb relativ zur mittleren Siebhöhe) sich mehr Papiermasse in diesem Bereich anlagert. Somit treten dort dickere und dadurch in der Durchsicht dunkler erscheinende Stellen im fertigen Papier auf. Bei einer Hochprägung (Erhöhung im Sieb relativ zur mittleren Siebhöhe) dagegen kann sich dort weniger Papiermasse anlagern, wodurch dünnere und in der Durchsicht hellere Stellen im Papier entstehen. Es können dadurch auch Multiton-Wasserzeichen mit weichen graduellen Übergängen zwischen dunklen und hellen Stellen erzeugt werden. Der das Wasserzeichen umgebende Bereich des Papiers mit im Wesentlichen konstanter Papierdicke (dort ist das Sieb auf der mittleren Siebhöhe) wird dabei als Velinbereich bezeichnet. Der Ausdehnung von Stellen, die dicker und dunkler als der Velinbereich sind, sind natürliche Grenzen gesetzt. Ab einer gewissen Ausdehnung der Tiefprägung sammelt sich im Inneren der Tiefprägung wiederum ähnlich viel Papiermasse an wie auf dem Velinbereich. Eine räumlich sehr ausgedehnte Tiefprägung wird daher ein Wasserzeichen ergeben, welches nur im Randbereich dunkel erscheint, zur Mitte hin aber wieder den Grauton des umgebenden Velinbereichs annimmt. Ergänzend oder alternativ zur Prägung auf dem Entwässerungssieb können Elemente (Plättchen, Drähte) auf das Entwässerungssieb aufgebracht werden, an welchen sich ähnlich wie bei einer Hochprägung weniger Papiermasse anlagern kann. Solche Elemente behindern zudem die Entwässerung durch das Entwässerungssieb, was zu einer zusätzlichen Verminderung von angelagerter Papiermasse führt. Solche Elemente sind üblicherweise aufgelötete bzw. aufgeschweisste Metalldrähte oder Metallteile, bekannt als Elektrotypes. Diese Technologien der Herstellung von Entwässerungssieben sind im Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der EP 0 458 973 B1 (dort Seite 2: 8–11) beschrieben.

[0004] Diese Elektrotypes wirken einerseits wie eine Hochprägung, schliessen andererseits das Entwässerungssieb in diesem Bereich vollständig, womit die Anlagerung der Papiermasse stark behindert wird und im fertigen Papier besonders dünne Stellen entstehen, die im Durchlicht betrachtet sehr hell erscheinen, weshalb solche Wasserzeichen auch als Highlight-Wasserzeichen bezeichnet werden. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einstufigen Wasserzeichen, da sich damit im Unterschied zu den mehrstufigen, durch Prägung des Entwässerungssiebs erzielten Wasserzeichen, keine Graustufenübergänge erzielen lassen. Um dennoch mit Elektrotypes eine Art Mehrtoneffekt erhalten zu können, sind im Stand der Technik Möglichkeiten vorgeschlagen, diese als Plättchen mit variablem Punktraster auszuführen.

[0005] Aus der Patentschrift EP-A-1 122 360 ist ein auf Hochprägung oder Elektrotype basiertes Wasserzeichen bekannt, welches als Multiton-Wasserzeichen aufgeführt ist, das im Durchlicht hellere und dunklere Bereiche aufweist, die wie ein Rasterbild angeordnet sind, dergestalt, dass die helleren Bereiche mehr oder weniger zahlreich sind und somit einen grossen Bereich des Motivs einnehmen. Die helleren Bereiche zeigen eine geringere optische Dichte und demzufolge eine niedrigere Papierfestigkeit als das umgebende Papier und sind je nach Positionierung in dem Wasserzeichen ausgeführten Motiv unterschiedlich verteilt. Die dunkleren Bereiche im Rasterbild entsprechen dagegen vorzugsweise der optischen Dichte und der Papierfestigkeit des umgebenden Papieres. Zur Erzeugung eines derart gerasterten Wasserzeichens kann unter anderen ein Metallteil, ein Elektrotype, dienen, welches Aussparungen in unterschiedlichen Grössen aufweist und auf das Entwässerungssieb aufgebracht wird. Durch diese Ausführung wird ein Multiton-Wasserzeichen in Form einer Rasterung imitiert und erscheint besonders hell im Durchlicht. Ein solches Merkmal ist sehr prägnant und deshalb einfach wahrnehmbar.

[0006] Ein alternatives Herstellungsverfahren wird in WO-A-2011 081 561 vorgeschlagen. Dabei wird eine Maske mit Mikroöffnungen auf das Entwässerungssieb aufgebracht. Der Durchmesser und die Verteilung der Mikroöffnungen auf der Maske werden zum Teil so gewählt, dass sich in den Mikroöffnungen Papiermasse anlagert und dadurch im fertigen Papier ein Wasserzeichen mit dunklen Rasterpunkten in diesen Bereich entsteht. Zum anderen werden Durchmesser und Verteilung der Mikroöffnungen so definiert, dass sie der reinen Entwässerung der Papiermasse dienen d.h. ohne dass sich Fasern an den Mikroöffnungen anlagern. Dadurch soll ein helles Wasserzeichen mit Multiton-Effekt in Form einer Rasterung ähnlich wie bei der EP-A-1 122 360 entstehen, aber durch die Entwässerungseigenschaften der Mikroöffnungen in Teilbereichen der Maske die geringen Papierfestigkeiten in den helleren Bereichen vermindert werden.

[0007] In EP-A-0 549 384 wird ein helles Wasserzeichen beschrieben, welches durch eine auf dem Entwässerungssieb aufgespendete Metallplatte mit Entwässerungseigenschaften erzeugt wird. Die Entwässerung erfolgt durch regelmässig verteilte Elemente in der Metallplatte, deren Ausmessungen so gross sind, dass sich auch Papiermasse an diesen anlagern kann. Dadurch wird im Wasserzeichen eine Art Rasterung in Form von gleich verteilten Elementen ohne Multiton-Effekt erzeugt.

[0008] In DE-A-10 2005 042 344 wird dagegen zur Erzeugung eines Wasserzeichens mit Multiton-Effekt eine Metallplatte mit Mikroöffnungen zur Entwässerung der Papiermasse vorgeschlagen, welche auf das Entwässerungssieb aufgespendet wird. Die Mikroöffnungen dienen der reinen Entwässerung der Papiermasse, ohne dass sich Papiermasse an den Mikroöffnungen anlagert. Um dennoch ein sehr helles Wasserzeichen mit Multiton-Effekt aber ohne erkennbare Rasterpunkte zu erhalten, wird die Metallplatte mit Mikroöffnungen zusammen mit dem Entwässerungssieb geprägt.

[0009] Der Nachteil solch gestalteter Wasserzeichen mit hellen Bereichen ist, dass je nach Wiedergabe komplexer Graphiken eine grosse Fläche des Papieres dünne Stellen zur Erreichung einer geringen optischen Dichte aufweist und damit einhergehend dort eine erhebliche Schwächung des Papieres entstehen kann, welche zur Entstehung von Löchern, Einrissen, Brüchen, usw. führen kann.

[0010] Ein weiterer Nachteil ist, dass solch helle Wasserzeichen in Form eines Rasterbildes mit Rasterstruktur leichter nachgeahmt werden können im Gegensatz zu echten Multiton-Wasserzeichen, welche wie oben beschrieben durch Prägung des Entwässerungssiebs entstehen und sowohl Bereiche enthalten, welche heller sind als der umgebende Velinbereich, wie Bereiche, welche dunkler sind als der umgebende Velinbereich.

[0011] Bekannte Techniken zur Herstellung von sogenannten unechten Wasserzeichen sind beispielsweise in der DE-A-19 832 878 beschrieben. Zur Nachahmung von Wasserzeichen lässt man eine Zusammensetzung in die Papieroberfläche eindringen oder druckt diese auf, sodass sich die Papiermasse dort chemisch verändert und damit auch die Transparenz des Papieres und so hellere Bereiche nach Art eines Wasserzeichens erscheinen.

[0012] Hinzu kommt, dass die oben beschriebenen Entwässerungssiebe mit Wasserzeichen aufwendig in der Herstellung sind, da sie zusätzliche Arbeitsschritte wie beispielsweise das genaue Positionieren und Aufbringen von Metall- oder Kunststoffteilen auf das Entwässerungssieb beinhalten. Überdies können Einflüsse wie Temperatur, ein saures Milieu aber auch mechanische Kräfte, die auf das Sieb wirken, dazu führen, dass sich solche Metallteile verändern oder gar ablösen. In diesem Fall muss die Papiermaschine gestoppt und das Sieb repariert oder ausgetauscht werden, was mit Wartungskosten und Produktionsausfallen verbunden ist.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0013] Es ist unter anderem Aufgabe der Erfindung, ein Entwässerungssieb zur Herstellung eines prägnanten Wasserzeichens bereitzustellen, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Entwässerungssiebs, ein Verfahren zur Herstellung eines Papiers unter Verwendung eines solchen Entwässerungssiebs als Hilfsmittel, sowie Sicherheitselemente respektive damit ausgestattete Papiere hergestellt unter Verwendung eines solchen Entwässerungssiebs.

[0014] Dabei sollen die oben genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere soll unter anderem auch ein Sicherheitspapier mit einem Wasserzeichen angegeben werden, wobei das Wasserzeichen gegenüber herkömmlichen Gestaltungen eine erhöhte Erkennbarkeit, Fälschungssicherheit und idealerweise zusätzlich einen erhöhten Wiedererkennungswert aufweist. Der Kern der Erfindung besteht dabei darin, ein Wasserzeichen als Rasterbild aus einer Vielzahl von im Entwässerungssieb eingebrachten im Vergleich zum umgebenden Papierbereich dunkel erscheinenden Rasterelementen auszuführen.

[0015] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung betrifft entsprechend gemäss einem ersten Aspekt ein Entwässerungssieb für die Herstellung von Papier mit wenigstens einem Wasserzeichen, wobei das Entwässerungssieb ein Drahtgeflecht umfasst, welches ausserhalb des Bereichs des Wasserzeichens auf einer ersten Höhe (mittlere Siebhöhe) angeordnet ist, und bei welchem im Bereich des Wasserzeichens Mittel zur Erzeugung des Wasserzeichens angeordnet sind. Das Sieb ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als diskrete Bereiche in Form einer Mehrzahl von Linien und/oder Punkten ausgebildet sind, welche ein Rasterbild des Wasserzeichens darstellen. Zudem sind die diskreten Bereiche als Vertiefungen im Drahtgeflecht relativ zur ersten Höhe vorgesehen sind. Vorzugsweise sind dabei die diskreten Bereiche zur Bildung des gesamten oder wenigstens eines Bereichs des Sujets des Wasserzeichens alle mit einer gleichen Tiefe ausgebildet.

[0016] In einer besonderen Ausführungsform können die diskreten Bereiche aber auch unterschiedliche Tiefen aufweisen, sodass durch die unterschiedlichen Tiefen ebenfalls eine Art Multiton Effekt im späteren Papier erzeugt werden kann, dergestalt, dass kontinuierliche Übergänge über eine Rasterung erzeugt werden. Unter einer Vertiefung im Sinne dieser Anmeldung sind dabei Bereiche zu verstehen, die, von der Seite des zu bildenden Papierblattes des Siebs betrachtet, als Vertiefungen, d.h. in Form von konkaven oder über die ganze Ausdehnung gleichermassen vertieften Bereichen, ausgebildet sind, d.h. bei denen die Siebebene in einem räumlich begrenzten Bereich relativ zur ersten Höhe des Siebs von der Papierbahn weg versetzt ist. Die Vertiefungen können zum Beispiel als Nuten (Bildung von dunklen Linien im Papier), z.B. kreisförmige Senken (Bildung von runden dunklen Punkten im Papier), etc. ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann dabei eine solche Vertiefung im unteren Bereich eine Aufweitung der Maschen aufweisen. Wird eine im Entwässerungssieb am Ende das Wasserzeichen bildende Vertiefung in der Folge mit einer Tiefe in mm angegeben, so ist darunter der Abstand von der tiefsten Vertiefung des Wasserzeichens zu einer gedachten Ebene auf der ersten Höhe zu verstehen.

[0017] Unter einer Vertiefung im Sinne dieser Anmeldung sind aber auch entsprechende Bereiche zu verstehen, in welchen die Vertiefung wenigstens bereichsweise keinen Boden aufweist, d.h. eine Vertiefung ist auch eine räumlich begrenzte Durchgangsöffnung im Sieb, bei welcher die Drähte des Siebs in diesem Bereich durchtrennt sind. Ebenfalls eine Vertiefung im Sinne dieser Anmeldung sind auch entsprechende Bereiche, in denen die Siebmaschen verglichen mit dem umliegenden Bereich nicht durchtrennt aber erheblich aufgeweitet sind (ohne Vertiefung), so dass eine einer Durchtrennung gleichkommende lokale Durchlässigkeit resultiert.

[0018] In diesen Vertiefungen findet eine erhöhte Ablagerung von Zellstoff-Material respektive Füllstoffen statt, und/oder eine verbesserte Entwässerung der gebildeten Papierbahn, wodurch sich im Bereich der Vertiefungen Papierbereiche ausbilden, die anschliessend als dunkle Bereiche sichtbar sind.

[0019] Das damit vorgeschlagene Entwässerungssieb erlaubt entsprechend die Herstellung von Wasserzeichen, bei welchen die die Rasterung ausmachenden Bildelemente (Linien, Punkte) dunkler als der das Wasserzeichen umgebende Bereich erscheinen, weil dort mehr Zellstoff-Material abgelagert wird. Im Gegensatz zu den Verfahren nach dem Stand der Technik, gemäss welchem Raster-Wasserzeichen immer auf Basis von Erhöhungen auf dem Sieb vorgeschlagen wurden, und entsprechende Nachteile betreffend Papierfestigkeit in Kauf genommen werden mussten, werden hier nun die die Rasterung ausmachenden Bildelemente gewissermassen als verstärkte Bereiche im Papier ausgebildet und die Nachteile können vermieden werden. Die oben beschriebenen Nachteile der auf Tiefprägung beruhenden Wasserzeichen, namentlich dass bei grossen Sujets in weit von den Randbereichen des Sujets entfernten Bereichen keine Verdunkelung der resultiert, können dabei durch die Rasterung umfassend vermieden werden. Dies erlaubt es, auch grossflächige Wasserzeichen darzustellen, ohne das der hell-dunkel Kontrast nur im Randbereich des Bildes ausgeprägt ist und in einem randfernen Bereich abschwächt.

[0020] Entsprechend können durch das vorgeschlagene Entwässerungssieb nicht nur stabilere Wasserzeichen zur Verfügung gestellt werden respektive Wasserzeichen auch in wesentlich dünneren Papierlagen ausgebildet werden als bei den Raster-Wasserzeichen-Techniken nach dem Stand der Technik, sondern es resultieren darüber hinaus auch verbesserte Kontrast-Eigenschaften bei grösseren Darstellungen.

[0021] Gemäss einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das Entwässerungssieb dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Bereiche als Vertiefungen mit erhöhter Entwässerung vorgesehen sind, in welchen die Maschenweite des Drahtgeflechts des Entwässerungssiebs relativ zum umgebenden Bereich aufgeweitet ist. Diese zusätzliche Aufweitung kann gezielt durch nachträgliche Manipulation nach dem Prägen erfolgen, oder aber es kann der Prägestempel selber so ausgestaltet werden, dass eine Aufweitung resultiert.

[0022] Die Vertiefungen sind bevorzugtermassen von der ersten Höhe an der tiefsten Stelle um eine Tiefe im Bereich von 0.3–1.5 Millimeter versetzt, vorzugsweise im Bereich von 0.5–0.8 Millimeter versetzt ausgebildet.

[0023] Handelt es sich bei der Vertiefung um eine effektive Durchbrechung so ist unter der Tiefe die Länge des dort ausgebildeten Kragens aus Siebgeflecht zu verstehen. Die Vertiefungen können nämlich, wie oben erwähnt auch als Durchgangsöffnungen im Drahtgeflecht des Entwässerungssiebs vorgesehen sein, bei welchen die Drähte des Drahtgeflechts in diesen Bereichen unterbrochen sind.

[0024] Die diskreten Bereiche, die das Rasterbild in ihrer Gesamtheit ausmachen, können als Linien und/oder als Punkte ausgebildet sein.

[0025] Wenn die Rasterelemente als Linien ausgebildet sind, so weisen sie vorzugsweise an der jeweils breitesten Stelle eine Breite im Bereich von 0.5–5 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von 0.2–2.0 Millimeter auf. Die Linien können dabei über deren Länge auch eine variable Breite aufweisen.

[0026] Wenn die Rasterelemente als Punkte ausgebildet sind, so können sie vorzugsweise in Form von Kreisen, Ovalen, Mehrecken, vorzugsweise in Form von Quadraten, Rauten, Dreiecken, Rechtecken, Fünfecken, Sechsecken ausgebildet sein. Anstelle von Formen können die Punkte als Symbole, vorzugsweise in Form von Buchstaben, Zahlen, Symbolen wie z.B. Währungssymbolen etc. ausgebildet sein. Vorzugsweise haben sie in der in der Richtung parallel zur Siebebene gemessenen grössten Dimension eine Länge im Bereich von wenigstens 0.2–5 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von 0.3–2 Millimeter, und in der in der Richtung parallel zur Siebebene gemessenen kleinsten Dimension eine Länge im Bereich von 0.1–2 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von 0.2–1 Millimeter.

[0027] Die Rasterelemente (Linien/Punkte) können bevorzugtermassen eine in Abhängigkeit des gewünschten Bildes variable Grösse und/oder Form aufweisen und in Randbereichen ineinander teilweise übergehen.

[0028] Das Entwässerungssieb ist gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass es, bei einem Drahtdurchmesser im Bereich von 0.1–0.3 mm, vorzugsweise im Bereich von 0.15–0.25 mm, in einer ersten Richtung (Kette, bevorzugtermassen bei einem Rundsieb in Umfangsrichtung) pro Zentimeter 20–40 vorzugsweise 25–35 Drähte aufweist, und in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung (Schuss, bevorzugtermassen bei einem Rundsieb axial verlaufend) 15–35 Drähte, vorzugsweise 20–30 Drähte.

[0029] Bevorzugtermassen handelt es sich beim Entwässerungssieb um ein Rundsieb.

[0030] Hinter (von der Papierseite aus betrachtet) dem Entwässerungssieb kann gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ein weiteres Stützsieb angeordnet sein. Dieses Stützsieb ist vorzugsweise wenigstens punktweise mit dem Entwässerungssieb verbunden (beispielsweise durch Punktschweissung).

[0031] Das Stützsieb ist normalerweise etwas grober als das Entwässerungssieb ausgestaltet, d.h. grössere Maschenweite und dickere Drähte als das Entwässerungssieb, und weist vorzugsweise, bei einem Drahtdurchmesser im Bereich von 0.1–0.3 mm, vorzugsweise im Bereich von 0.15–0.25 mm, in einer ersten Richtung (Kette) pro Zentimeter 25–40 vorzugsweise 25–35 Drähte auf, und in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung (Schuss) 10–30 Drähte, vorzugsweise 15–25 Drähte.

[0032] Vorzugsweise sind/werden Entwässerungssieb und Stützsieb, wenn beides vorhanden, beide gemeinsam geprägt resp. mit den vorgeschlagenen Vertiefungen im Sinne der Erfindung versehen.

[0033] Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Entwässerungssiebs, wie es oben beschrieben wurde. Das Verfahren ist bevorzugtermassen dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Bereiche durch eine, vorzugsweise die Maschenweite aufweitende Prägung erzeugt wird, vorzugsweise durch einen Stempel mit den Linien und/oder Punkten als Erhöhungen (beispielsweise durch Fräsen aus einem Rohling erzeugt), und/oder dass die diskreten Bereiche durch Bohrungen, Ausstanzungen, Aufweitungen durch Nadeln, mittels Laser, Schneidbrenner, elektrischem Strom erzeugt werden.

[0034] Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapiers mit einem Wasserzeichen, bei welchem das das Wasserzeichen bildende Sujet aus einer Vielzahl von Rasterelementen, vorzugsweise in Form von Linien und/oder Punkten aufgebaut ist, und bei welchem diese Rasterelemente im Vergleich zum ausserhalb des Wasserzeichens angeordneten Bereichs des Papiers eine höhere Dichte und damit eine dunkle Erscheinung im Durchlicht aufweisen. Bevorzugtermassen wird bei einem solchen Verfahren ein Entwässerungssieb, wie es oben dargestellt wurde, verwendet.

[0035] Dabei kann das Entwässerungssieb in Form eines Rundsiebs in die Pulpe zur Ausbildung des Papiers eingetaucht werden.

[0036] Es kann sich beim Entwässerungssieb aber auch um ein Langsieb handeln, diesfalls wird das Entwässerungssieb in Form eines Langsiebs mit der Pulpe zur Ausbildung des Papiers beaufschlagt.

[0037] Das Papier wird in beiden Fällen durch Entwässerung am respektive auf dem Sieb und anschliessende Trocknung, gegebenenfalls Leimung und/oder Kalandrierung und/oder Beschichtung, hergestellt.

[0038] Auch möglich ist eine anschliessende Beaufschlagung mit einer Kunststoffschicht auf der einen Seite oder beiden Seiten und ggf. zusätzlich eine Verbindung mit einer zweiten Papierschicht, die entweder ebenfalls ein solches Wasserzeichen aufweisen kann oder nicht. So entsteht ein Dreischicht-Verbund mit zwei Papierlagen und einer dazwischenliegenden Kunststoffschicht oder einer zentralen Papierschicht und zwei aussenliegenden Kunststoffschichten, wobei gerade das vorgeschlagene Wasserzeichen für solche Strukturen besonders geeignet ist, da das Wasserzeichen auch für dünne Papierlagen (30–40 g/m<2>, vorzugsweise 33–36 g/m<2>, insbesondere 35 g/m<2>) bestens geeignet ist und einen hohen Kontrast aufweist.

[0039] Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Papier mit einem Wasserzeichen, bei welchem das das Wasserzeichen bildende Sujet aus einer Vielzahl von Rasterelementen, vorzugsweise in Form von Linien und/oder Punkten aufgebaut ist, und bei welchem diese Rasterelemente im Vergleich zum ausserhalb des Wasserzeichens angeordneten Bereichs des Papiers eine höhere Dichte und damit eine dunkle Erscheinung im Durchlicht aufweisen. Ein solches Wasserzeichen ist vorzugsweise hergestellt unter Verwendung eines Entwässerungssiebs, wie es oben dargestellt wurde, oder vorzugsweise hergestellt in einem Verfahren, wie es oben dargestellt wurde.

[0040] Bevorzugtermassen ist damit das Wasserzeichen aus einer Mehrzahl von Linien und/oder Punkten aufgebaut, welche ein Rasterbild des Wasserzeichens darstellen, wobei diese Linien und/oder Punkte im Vergleich zum das Wasserzeichen umgebenden Bereich des Papiers im Durchlicht dunkler ausgebildet sind. Typischerweise liegt dabei im Bereich des Sujets des Wasserzeichens der Anteil an dunklen Bereichen im Bereich von 20–90 Flächen-%, vorzugsweise im Bereich von 30–80 Flächen-%, insbesondere bevorzugt im Bereich von 40–60 Flächen-% (jeweils bezogen auf die Gesamtfläche des Sujets).

[0041] Beim Papier handelt es sich bevorzugtermassen um ein Wertpapier oder eine Banknote, wobei vorzugsweise das Wertpapier respektive die Banknote aus mehreren solchen Papierschichten aufgebaut ist, vorzugsweise indem wenigstens eine Schicht aus einem Papier mit einem solchen Wasserzeichen mit einer weiteren Schicht, die gegebenenfalls ebenfalls ein solches Wasserzeichen aufweist, über eine dazwischen liegende Kunststoffschicht verbunden ist.

[0042] Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0043] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>ein Entwässerungssieb in einer Schnittdarstellung senkrecht zur Siebebene; <tb>Fig. 2 – 5<SEP>Ausführungsformen von Wasserzeichen; <tb>Fig. 6<SEP>ein digitales Rasterbild eines Wasserzeichens in a) und das Wasserzeichen auf einer Banknote in b); und <tb>Fig. 7<SEP>eine Kombination mit einem Graustufen-Wasserzeichen.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0044] Gemäss der Erfindung weist ein Sicherheitspapier für die Herstellung von Sicherheits- und Wertdokumenten ein Wasserzeichen mit Multiton-Effekt auf, welches aus einer Vielzahl dunkler Elemente, die im Durchlicht als Rasterbild erscheinen, aufgebaut ist.

[0045] Dafür wird, wie in den Figuren dargestellt, das zu erzeugende Graustufenbild in einem ersten Schritt in ein schwarz-weiss-Raster 20 aufgelöst, und dieses Raster 20 wird in Form einzelner tiefgeprägter Rasterelemente 14 (Rasterpunkte, Rasterlinien) in das Entwässerungssieb geprägt. Im Unterschied zur Prägung eines dreidimensionalen Reliefs zur Erzeugung eines mehrstufigen Wasserzeichens besteht die Prägung des Wasserzeichens 23 somit aus einem Raster zahlreicher individueller Tiefprägungen anstatt einer Prägung mit kontinuierlichen Übergängen. Die Technologien der Prägung von konventionellen Entwässerungssieben sind im Stand der Technik bekannt und beispielsweise im Wochenblatt für Papierfabrikation «Optimierungsmöglichkeiten bei der Herstellung von individuellem Wasserzeichen-Papier»; Ausgabe 11/12, 2002 beschrieben. Im Wasserzeichen 23 werden die dunkleren Elemente durch Tiefprägung (Vertiefung im Sieb) 2 des Entwässerungssiebes 1 realisiert (vgl. Fig. 1 ), dies dergestalt, dass sich in diesen Bereichen bei der Papierherstellung dort lokal mehr Papiermasse anlagert und sich im fertigen Papier an dieser Stelle eine höhere Papierdicke und damit einhergehend eine höhere optische Dichte ergibt. In Fig. 1 ist das Entwässerungssieb 1 in einer Schnittdarstellung dargestellt. Die horizontale ganze Linie bezeichnet dabei die mittlere Höhe 6 des Entwässerungssiebs im Bereich ausserhalb des Wasserzeichens. Der Bereich ausserhalb des Wasserzeichens ist auch mit dem Bezugszeichen 8 angegeben. Der Bereich des Sujets des Wasserzeichens ist mit dem Bezugszeichen 7 angegeben. An einer Stelle ist dargestellt, wie eine Vertiefung auch als Durchbrechung 3 ausgestaltet sein kann.

[0046] Das Entwässerungssieb 1 ist in Fig. 1 als eine Schicht (dicke schwarze Linie) dargestellt, es umfasst dabei die Drähte (nicht dargestellt), die das Sieb bilden, und typischerweise einen Durchmesser im Bereich von 0.2 mm aufweisen. Die Drähte sind dabei senkrecht geflochten über Kreuz geführt, die Kette wird üblicherweise bei einem Rundsieb in Umfangsrichtung geführt und der Schuss parallel zur Achse des Rundsiebs. Ebenfalls in Fig. 1 schematisch dargestellt mit einer gestrichelten Linie ist die Oberfläche des gebildeten Papiers, sowie die Dicke des Papiers 4.

[0047] Die Prägetiefe des Entwässerungssiebes, d.h. der Abstand zwischen der Ebene 6 und dem tiefsten Punkt der jeweiligen Vertiefung 2, wird so gewählt, dass es zu keinen Schwierigkeiten in Form von Löchern im Papier oder zu Papierabrissen während der Papierherstellung kommt. Die Prägetiefe liegt dabei üblicherweise im Bereich 0.2–1.5 mm, bevorzugt im Bereich von 0.3–1 mm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 0.7 mm. Um eine solche Prägetiefe zu erzeugen ist typischerweise ein Stempel erforderlich, der eine um ca. 20–30% grössere Tiefe im Negativbild aufweist. Im Bereich der geprägten Linien und/oder Punkten kann dabei die Entwässerung erhöht sein, d.h. die Maschen können aufgeweitet oder sogar lokal durchbrochen sein.

[0048] Die Tiefprägung des Entwässerungssiebs 1 kann also auch so ausgeführt werden, dass die Drähte des Entwässerungssiebes in der Tiefe der Tiefprägung durch die hohe Deformation brechen. Es entsteht dadurch nicht nur eine Tiefprägung, sondern eine Durchbrechung 3 des Entwässerungssiebs. Überraschenderweise führt der Bruch der Drähte des Entwässerungssiebs zu keinen Problemen, sondern zu einer besonders dunklen Ausprägung des entsprechenden Rasterpunktes und damit zu einer weiteren Verbesserung des Kontrasts.

[0049] Alternativ zu einem Rasterbild, ausgeführt durch Tiefprägungen, kann ein Wasserzeichen somit auch durch in Form eines Rasterbildes eingebrachten Durchbrechungen des Entwässerungssiebes realisiert werden. Diese können z.B. in Form von Bohrungen, Ausstanzungen, mittels Laser, Schneidbrenner, elektrischem Strom oder jeglicher anderer geeigneter Technik eingebrachte Durchbrechungen ausgeführt sein. Die Durchbrechungen können dabei noch einen nach unten gerichteten typischerweise umlaufenden Kragen von Siebgeflecht aufweisen, die Durchbrechungen können aber auch einfach als Löcher im Siebgeflecht ausgebildet sein. In einer weiteren alternativen Ausführungsform können diese Durchbrechungen durch eine Aufweitung der Maschenweite des Entwässerungssiebes anstatt durch eine Durchtrennung der Drähte des Entwässerungssiebes erfolgen.

[0050] Die dunkleren Elemente 14 im erfindungsgemässen Wasserzeichen des Sicherheitspapiers besitzen eine höhere optische Dichte und damit eine höhere Papierfestigkeit als das umgebende Velinpapier 8. Sie können unter sich auch unterschiedlich hohe optische Dichten aufweisen, abhängig davon wie man die Prägetiefe des Entwässerungssiebes 1 wählt.

[0051] Durch die Wahl von unterschiedlichen Dichten der dunkleren Elemente kann ebenfalls eine Art Multiton-Wasserzeichen mit kontinuierlichen Übergängen in Form einer Rasterung erzeugt werden.

[0052] Die Stellen zwischen den dunkleren Elementen besitzen im Wesentlichen dieselbe optische Dichte und damit dieselbe Papierfestigkeit wie das umgebende Velinpapier. Im Kontrast mit den dunkleren Stellen erscheinen sie jedoch dem Betrachter am Ende überraschenderweise heller als das umgebende Velinpapier. Vorzugsweise haben diese helleren Bereiche alle dieselbe optische Dichte und damit dieselbe Papierfestigkeit wie das umgebende Velinpapier.

[0053] Die dunklen und hellen Elemente können unterschiedliche Grösse, Verteilung und Form annehmen und sind nicht auf eine gewünschte Ausführung beschränkt, um ein bestimmtes Motiv in Form eines Rasterbildes zu erhalten.

[0054] Beispielsweise können in einer Ausführungsform die dunklen und hellen Elemente in Form von Punkten in unterschiedlichen Grössen, Formen und Verteilung auftreten. In einer weiteren Ausführungsform können die dunklen und hellen Elemente gleich gross und/oder regelmässig verteilt sein. Vorzugsweise dominiert die Gesamtfläche der dunklen Elemente auf die Gesamtfläche der hellen Elemente 15 (vgl. Fig. 2 ). Unterschiedliche erscheinende Helligkeiten eines bestimmten Bereichs können also entweder dadurch erzeugt werden, dass die Grösse der Rasterelemente eingestellt wird und/oder dass die Dichte der Rasterelemente entsprechend eingestellt wird. Die Rasterelemente können sich dabei berühren oder überschneiden.

[0055] In einer weiteren Ausführungsform können auch die dunklen und hellen Elemente als Linien in verschieden Dicken und Verteilung auftreten. Die Linien können aber auch gleich dick und/oder verteilt sein wobei vorzugsweise die dunklen Elemente 14 dominieren (vgl. Fig. 3 ).

[0056] Die Formen können parallel in einer einzigen bestimmten vorgegebenen Richtung oder in verschiedenen Richtungen angeordnet sein. Ebenso können verschiedene Formen der dunklen und hellen Elemente miteinander kombiniert werden (vgl. Fig. 4 ).

[0057] Die Grösse und Verteilung der dunklen Elemente wählt man so, dass im fertigen Papier ein makroskopischer Effekt entsteht d.h. dass mit blossem Auge das Wasserzeichen deutlich als Rasterbild wahrgenommen wird.

[0058] In einer besonderen Ausführungsform kann die Grösse und Verteilung der dunkleren Elemente im Wasserzeichen so gewählt werden, dass eine Art mikroskopischer Effekt zwischen den dunklen Elementen entsteht, der in der Grössenordnung der Siebstruktur liegt, sich aber von dieser unterscheidet und folglich schwer nachahmbar ist. Dieser Effekt tritt auf, wenn die Ausdehnung des Rasterpunktes in der Grössenordnung der Siebmaschung liegt. Dieser Effekt kann als zusätzliches Echtheitsmerkmal, z.B. bei einer forensischen Analyse, herangezogen werden.

[0059] Das Entwässerungssieb 1 besteht aus miteinander verwobenen Metall- oder Metall-/Kunststoffdrähten 5 und hinterlässt folglich während der Herstellung eine Siebstruktur im gefertigten Papier. Die hellen Elemente im Wasserzeichen 23 entsprechen auf dem Entwässerungssieb 1 den Bereichen zwischen den Tiefprägungen. Wählt man die Bereiche zwischen den Tiefenprägungen so, dass sie im Wesentlichen im Bereich der Maschenweite des Siebgewebes des Entwässerungssiebes fallen, so entstehen durch Kombination von Siebgewebe und Tiefenprägung im fertigen Papier mikroskopisch kleine, helle Elemente 15. Abhängig von der Siebmaschung können diese mikroskopisch kleinen, hellen Elemente 15 feine Linien, Sterne, Kreuze oder ähnliches hervorrufen (vgl. Fig. 5 ).

[0060] Im Rasterbild können Rasterpunkte gezielt weggelassen werden, so dass durch das gezielte Weglassen von Rasterpunkten Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen, Nummern, usw. als helle Stellen innerhalb des Rasterbildes entstehen (vgl. Fig. 3 und 4 ; Weltkugel). In einer bevorzugten Ausführungsform besitzen diese hellen Aussparungen alle eine im Wesentlichen gleiche optische Dichte wie das umgebende Velinpapier 8.

[0061] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform haben die Aussparungen 24 im Rasterbild eine nicht unterbrochene Umrandung 25, die eine im Wesentlichen höhere optische Dichte als das umgebende Velinpapier 8 aufweist (vgl. Fig. 3 ; Wort «grid»). Dadurch werden die Aussparungen 24 im Rasterbild stärker hervorgehoben. Die Umrandung 25 kann aber auch eine eigene beliebige Rasterung aufweisen und so gewählt sein, dass ein makroskopischer und/oder mikroskopischer Effekt im Durchlicht auftritt.

[0062] Durch die oben genannten Ausführungen werden die Aussparungen 24 in Form von Mustern, Zeichen und Codierungen deutlich hervorgehoben. Mit dieser Methode erhält man ebenfalls einen attraktiven Effekt in der Art eines Highlight-Wasserzeichens ohne die mit sich bringenden Nachteile des Standes der Technik, der ein aufwendiges Aufbringen durch beispielsweise Auflöten, Aufschweissen oder Aufkleben von Metallteilen auf das Entwässerungssieb und eine lokale Schwächung des Sicherheitspapiers erfordert.

[0063] In einer weiteren Ausführungsform können sich die Rasterpunkte verdichten, sodass durch das gezielte Verdichten der Rasterpunkte Formen 27, beispielsweise als Muster, Zeichen, Nummern usw. dunkle nicht unterbrochene Stellen innerhalb des Rasterbildes entstehen (vgl. Fig. 2 , 3 , 4 und 5 ; Symbol «Q»)

[0064] Weiter können Rasterpunkte innerhalb des Rasterbildes gezielt weggelassen werden, um eine Codierung innerhalb des Rasterbildes zu erreichen. Ebenfalls können Rasterpunkte untereinander verbunden werden, um ebenfalls eine Codierung innerhalb des Rasterbildes zu erreichen. Dies ist insbesondere daher von Interesse, da das Wasserzeichen mit geeigneten Hilfsmitteln, z.B. im Infrarot-Durchlicht, mit geeigneten Kamerasystemen registriert und die darin verborgene Codierung gelesen werden kann. Auf diese Art lässt sich beispielsweise das Fertigungslos codieren, ohne das Erscheinungsbild des erfindungsgemässen Wasserzeichens unter den verschiedenen Produktionslosen wesentlich zu verändern.

[0065] Das Sicherheitspapier mit dem erfindungsgemässen Wasserzeichen 23 kann neutralweiss oder in einer Nuancierung ausgeführt werden. Überraschenderweise erhält man mit einem nuancierten, d.h. leicht gefärbten Papier einen erhöhten Kontrasteffekt. Die dunkeln Stellen des erfindungsgemässen Wasserzeichens erscheinen besonders dunkel, wohl auf Grund einer verhältnismässig geringeren Auswaschung der farbgebenden Pigmente und Farbstoffe sowie Füllstoffen in den Tiefprägungen des Entwässerungssiebs 1.

[0066] Das Wasserzeichen 23 kann ein einzelnes Motiv darstellen oder aber mit anderen Wasserzeichentypen wie beispielsweise echten Mehrstufenwasserzeichen 30, Schattenwasserzeichen, Elektrotypes, unechten Wasserzeichen kombiniert werden. Dabei kann das erfindungsmässige Wasserzeichen in Kombination ein eigenes Motiv darstellen oder aber in ein herkömmliches Wasserzeichen integriert sein.

[0067] Das erfindungsgemässe Wasserzeichen integriert in ein herkömmlichen Wasserzeichen kann ebenfalls ein eigenes Motiv darstellen oder aber ein Bestandteil des Gesamtmotivs des Wasserzeichens sein.

[0068] Das Wasserzeichen 23 kann auch in Kombination mit Merkmalen wie Melierfasern, Sicherheitsfaden, maschinenlesbaren Merkmalen, Fluoreszenzpigmenten, Upconverterpigmenten, etc. kombiniert werden. Weiter kann es mit anderen, durch Veredelung und/oder Druck ein- bzw. aufgebrachten Merkmalen wie Siebdruck, Hologrammfolien, Blindprägungen, usw. kombiniert werden.

[0069] Bei dem Sicherheitspapier kann es sich insbesondere um ein ein- oder mehrlagig aufgebautes Papier, bevorzugt mit hohem Baumwollanteil handeln, aber auch um beschichtetes Papier oder Verbundmaterialien bei denen mindestens eine Lage auf Papier basiert.

[0070] Ein solcher Papierverbund aus mindestens zwei Papierlagen und einer Kunststoffschicht ist beispielsweise in WO-A-2004 076 198 beschrieben. Besonders interessant ist dabei die Tatsache, dass bei den dort beschriebenen, dünnen Papieren mit Wasserzeichen mit den erfindungsgemässen Wasserzeichen ein besonders hoher Kontrast zwischen Rasterung und dem (speziell dünnen) Velinbereich zu erzielen ist.

[0071] So kann in sogenannten Mehrschichtsubstraten, wie sie bei nachträglicher Zusammenführung von mehreren Lagen verschiedener Substrate entstehen und von denen mindestens zwei Lagen papierbasierend je in einer Einzellage ein erfindungsmässiges Wasserzeichen liegen und/oder mit einem herkömmlichen Wasserzeichen oder aber mit einem weiteren erfindungsgemässen Wasserzeichen kombiniert werden. Die Kombination kann in unterschiedlichen Lagen erfolgen, sodass isolierte Motive, aber auch Kombinationen im Durchlicht erkennbar sind.

[0072] Das erfindungsmässige Sicherheitspapier kann auf einer Lang- oder Rundsiebmaschine erzeugt werden, wobei die Herstellung bevorzugt auf einer Rundsiebmaschine erfolgt.

Beispiel 1: Piana

[0073] In Fig. 6b ist ein Beispiel des erfindungsgemässen Wasserzeichens auf einer Banknote dargestellt. Um ein 90 g/m<2>Wasserzeichenpapier mit dem in Fig. 6b dargestellten erfindungsgemässen Wasserzeichen herzustellen wird wie folgt vorgegangen. Als Ausgangspunkt dient eine entsprechende digitale Bildvorlage des Sujets in Form eines Graustufenbildes mit einer Auflösung von min. 300 Pixel und 125 Graustufen. Diese Bildvorlage wird mit dem Computerprogramm Adobe Photoshop<®>(im Folgenden als PS bezeichnet) in ein «amplitudenmoduliertes» Halbtonrasterbild aus schwarzen Rasterlinien und weissem Hintergrund umgewandelt. Als Einstellung in PS wählt man im Vergröberungsfilter ein Linienraster mit 25 Linien/Zoll und einen Rasterwinkel von –35°. Nachträglich wird in das aufgerasterte Halbtonbild die Wertzahl «70» in weisser Schriftfarbe ohne Kontur mit einer Schriftgrösse von 62 eingefügt. Das fertige Rasterbild entspricht dann der Darstellung in Fig. 6a .

[0074] Dieses Rasterbild wird nun als Negativbild auf einen ersten Prägerohling in der Grösse 100 x 100 mm mittels einer CNC-Fräsmaschine übertragen. Die weissen Bereiche werden mit einer Frästiefe von 1 mm in den Prägerohling gefräst, so dass die anschliessend im Wasserzeichen schwarz respektive dunkel erscheinenden Bereiche als Erhebungen vorgesehen sind. Daraus resultiert die Matrizenform des Prägestempels. Anschliessend wird eine Patrizenform als Gegenstück zur Matrizenform aus einem zweiten Prägerohling in der Grösse 100 x 100 mm mittels einer CNC-Fräsmaschine gefräst. Matrize und Patrize bilden den fertigen Prägestempel. Anschliessend wird mit dem fertigen Prägestempel ein Entwässerungssieb mit einer Siebmaschung von 32/24 (Kett-/Schussfäden; Quadratzentimeter; Drahtstärken: 0.17/0.18 mm) zusammen mit einem Stützsieb mit einer Siebmaschung von 28/19 (Kett-/Schussfäden; Quadratzentimeter; Drahtstärken: 0.21/0.23 mm) geprägt. Die effektive Tiefe der Prägungen im Entwässerungssieb betrug nach diesem Vorgang ca. 0.7 mm. Das Entwässerungssieb weist dann im Bereich der Prägung zahlreiche individuelle Tiefprägungen auf. Das geprägte Entwässerungs- und Stützsieb wird anschliessend auf einen Siebzylinder aufgespannt. Der fertige Rundsiebzylinder wird in eine Rundsiebmaschine zur Herstellung von Banknotenpapier eingebaut. Für die Herstellung eines 90 g/m<2>Banknotenpapieres mit dem erfindungsgemässen Wasserzeichen in Fig. 6b wird eine Baumwollmischung aus 75% Baumwoll-Kämmlingen und 25% Linters mit einem Mahlgrad 45° SR (Schopper-Riegler) und einer mittleren Faserlänge von 1 mm verwendet. Als Füllstoff verwendet man Titandioxid (Anatas) in einer Menge, dass das fertige Papier einen Aschegehalt von < 5% aufweist.

[0075] Im fertigen Papier besteht das erfindungsgemässe Wasserzeichen aus dunklen Elementen in Form von parallel verlaufenden Linien. Diese dunklen Elemente entsprechen den schwarzen parallel verlaufenden Linien im digitalen Rasterbild (Vergleiche Fig. 6a und 6b ). Diese dunklen Elemente haben aufgrund der Tiefprägung des Entwässerungssiebes eine höhere Papierdicke (zumindest vor einer Kalandrierung) und damit einhergehend eine höhere optische Dichte als das umgebende Velinpapier. Untereinander haben die dunklen Elemente alle die gleiche optische Dichte. Die hellen Elemente im erfindungsgemässen Wasserzeichen in Fig. 6b entsprechen den weissen Bereichen im digitalen Rasterbild in Fig. 6a . Die hellen Elemente haben im Papier dieselbe Papierdicke und damit einhergehend dieselbe optische Dichte wie das umgebende Velinpapier. Die Aussparung in Form der Wertzahl «70» hat ebenfalls die dieselbe optische Dichte wie das umgebende Velinpapier. Durch den starken hell-dunkel Kontrast der Rasterung erscheinen aber die hellen Elemente, sowie die Aussparung im erfindungsgemässen Wasserzeichen deutlich heller als im umgebenden Velinpapier.

Beispiel 2: Vreneli

[0076] In Fig. 7a ist das erfindungsgemässe Wasserzeichen in Kombination mit einem herkömmlichen Graustufenwasserzeichen dargestellt. In Fig. 7a ist das erfindungsgemässe Wasserzeichen der «Umhang» der Frau. Um ein 90 g/m<2>Wasserzeichenpapier mit der in Fig. 7a dargestellten Kombination aus einem erfindungsgemässen Wasserzeichen und einem Graustufenwasserzeichen herzustellen, wird wie folgt vorgegangen. Als Ausgangspunkt dient eine Bildvorlage in Form eines Graustufenbildes in dem das Gesamtmotiv gezeigt ist. Die Bildvorlage hat eine Auflösung von min. 300 Pixel und 125 Graustufen. Mit PS wird der «Umhang» der Frau in der Bildvorlage markiert und vom Gesamtmotiv isoliert. Während der Rest des Gesamtmotivs als Graustufenbild verbleibt, wird der isolierte «Umhang» der Frau in ein Halbtonraster aus schwarzen Rasterrauten und weissen Hintergrund durch Amplitudenmodulation umgewandelt. Als Einstellung für die Rasterung wählt man in PS im Vergröberungsfilter ein Rautenraster mit 15 Linien/Zoll und einen Rasterwinkel von –45°. Nachträglich wird in das aufgerasterte Halbtonbild die Wertzahl «10» in weisser Schriftfarbe und in der Schriftgrösse 30 eingefügt. Die Wertzahl «10» erhält zudem eine schwarze Kontur mit einer Konturstärke von 12 Pt. Das nun fertige Rasterbild wird mit dem Rest der Bildvorlage wieder zu einem Gesamtmotiv zusammengefügt.

[0077] Dieses Gesamtmotiv wird nun als Negativbild auf einen Prägerohling in der Grösse 100 x 100 mm mittels einer Fräsmaschine übertragen. Für das Rasterbild wählt man für die weissen Bereiche eine Frästiefe von 1 mm. Der nicht gerasterte Teilbereich des Gesamtmotivs, welcher später das herkömmliche Wasserzeichen bilden soll, wird als dreidimensionales Relief mit der maximalen Frästiefe von 1 mm in den Prägerohling gefräst. Anschliessend wird mit dem fertigen Prägestempel ein Entwässerungssieb mit einer Siebmaschung von 32/24 (wie oben) zusammen mit einem Stützsieb mit einer Siebmaschung von 28/19 (wie oben) geprägt. Die effektive Tiefe der Prägungen im Entwässerungssieb betrug nach diesem Vorgang ca. 0.7 mm. Das geprägte Entwässerungssieb weist somit im Bereich der Prägung Teilbereiche mit kontinuierlichen geprägten Übergängen in Form eines dreidimensionalen Reliefs auf (für das herkömmliche Graustufenwasserzeichen) und Teilbereiche mit einem Raster aus zahlreichen individuellen Tiefprägungen (für erfindungsgemässe Wasserzeichen). Die Tiefe der tiefsten Prägung des dreidimensionalen Reliefs für das herkömmliche Graustufenwasserzeichen entspricht der Tiefe der Tiefprägungen für das erfindungsgemässe Wasserzeichen mit einer Tiefe von ca. 0.7 mm. Das geprägte Entwässerungs- und Stützsieb wird anschliessend auf einen Siebzylinder aufgespannt. Der fertige Rundsiebzylinder wird in eine Rundsiebmaschine zur Herstellung von Banknotenpapier eingebaut. Für die Herstellung eines 90 g/m<2>Wasserzeichenpapieres mit dem Wasserzeichen in Fig. 7b wird eine Baumwollmischung aus 75% Baumwoll-Kämmlingen und 25% Linters mit einem Mahlgrad 45 °SR (Schopper-Riegler) und einer mittleren Faserlänge (nach Kayaani) von 1mm verwendet. Als Füllstoff verwendet man Titandioxid (Anatas) in einer Menge, dass das fertige Papier einen Aschegehalt von < 5% aufweist.

[0078] Im fertigen Papier ist das Wasserzeichen aus Kombination von erfindungsgemässen Wasserzeichen und herkömmlichen Wasserzeichen in Fig. 7a dargestellt. Das erfindungsgemässe Wasserzeichen besteht aus dunklen Elementen in Form von gleichmässig verteilten Rauten. Diese dunklen Elemente haben aufgrund der Tiefprägung des Entwässerungssiebes eine höhere Papierdicke (zumindest vor einem Kalandrieren) und damit einhergehend eine höhere optische Dichte als das umgebende Velinpapier. Untereinander haben die dunklen Elemente alle die gleiche optische Dichte. Die hellen Elemente haben im Papier dieselbe Papierdicke und damit einhergehend dieselbe optische Dichte wie das umgebende Velinpapier. Durch den hell-dunkel Kontrast der Rasterung erscheinen aber die hellen Elemente im erfindungsgemässen Wasserzeichen deutlich heller als das umgebende Velinpapier.

[0079] Die Aussparung in Form der Wertzahl «10» im erfindungsgemässen Wasserzeichen hat dieselbe optische Dichte wie das umgebende Velinpapier. Die Umrandung (Kontur) der Wertzahl «10» hat dagegen dieselbe Papierdicke und damit dieselbe optische Dichte wie die dunklen Elemente der Rasterung. Die Wertzahl «10» im erfindungsgemässen Wasserzeichen erscheint durch den starken hell-dunkel Kontrast der Rasterung, sowie der zusätzlichen dunklen Umrandung besonders hell in der Art eines Highlight Wasserzeichens im Vergleich zum umgebenden Velinpapieres.

[0080] Das herkömmliche Graustufenwasserzeichen zeigt im Gegensatz zum erfindungsgemässen Wasserzeichen keine scharfen hell-dunkel Kontraste, sondern weiche graduelle Übergänge zwischen den Graustufen. Obwohl im Entwässerungssieb die Tiefe der tiefsten Prägung für das herkömmliche Graustufenwasserzeichen gleich der Tiefe der Tiefprägungen für das erfindungsgemässe Wasserzeichen ist und damit einhergehend im Papier die Papierdicke in diesen Bereichen gleich sein sollte, erscheint die optische Dichte in diesen Bereichen unterschiedlich. Grund ist der bereits erwähnte starke hell-dunkel Kontrast der Rasterung im erfindungsgemässen Wasserzeichen im Gegensatz zu den weichen graduellen Übergängen im herkömmlichen Graustufenwasserzeichen. Durch diesen hell-dunkel Kontrast der Rasterung scheinen die dunklen Elemente im erfindungsgemässen Wasserzeichen eine höhere optische Dichte zu besitzen als die dunklen Elemente im Graustufenwasserzeichen mit der gleicher Papierdicke.

Beispiel 3: Vreneli

[0081] Anstatt eines 90 g/m<2>Banknotenpapieres kann mit dem in Beispiel 2 geprägten Rundsieb auch ein 35 g/m<2>Wasserzeichenpapier hergestellt werden, welches als Halbfabrikat zur Herstellung eines Drucksubstrates gemäss WO 2004 076 198 dient. Für die Herstellung eines 35 g/m<2>Wasserzeichenpapieres mit dem Wasserzeichen in Fig. 7a wird eine Baumwollmischung aus 90% Baumwoll-Kämmlingen und 10% Linters mit einem Mahlgrad 63 °SR (Schopper-Riegler) und einer mittleren Faserlänge von 1.1mm verwendet. Als Füllstoff verwendet man Titandioxid (Anatas) in einer Menge, sodass das fertige Papier einen Aschegehalt von < 10% aufweist.

[0082] Das Erscheinungsbild des gesamten Wasserzeichens ist wie bereits im Beispiel 2 für das 90 g/m<2>Wasserzeichenpapier beschrieben. Allerdings ist das Wasserzeichen im 35 g/m<2>Wasserzeichenpapier insgesamt kontrastreicher als im 90 g/m<2>Wasserzeichenpapier. Grund ist die insgesamt geringere Papierdicke im Bereich des umgebenden Velinpapieres. Dadurch erscheint der hell-dunkel Kontrast der Rasterung des erfindungsgemässen Wasserzeichens besonders stark, sodass die hellen Bereiche und die Aussparung im erfindungsgemässen Wasserzeichen, welche dieselbe Papierdicke wie das umgebende Velinpapier aufweisen besonders hell erscheinen.

[0083] Auch das herkömmliche Graustufenwasserzeichen in Fig. 7a gewinnt an Kontrast, allerdings nicht so stark wie das erfindungsgemässe Wasserzeichen. Grund sind die graduell weichen Übergänge der Graustufen im herkömmlichen Graustufenwasserzeichen.

Beispiel 4: Apollo

[0084] In Fig. 7a ist das erfindungsgemässe Wasserzeichen in Kombination mit einem herkömmlichen Graustufenwasserzeichen dargestellt. In Fig. 7b ist das erfindungsgemässe Wasserzeichen ein Flügel des Schmetterlings. Um ein 90 g/m<2>Banknotenpapier mit der in Fig. 7b dargestellten Kombination aus erfindungsgemässen Wasserzeichen und herkömmlichen Graustufenwasserzeichen herzustellen, wird wie folgt vorgegangen. Als Ausgangspunkt dient eine Bildvorlage in Form eines Graustufenbildes, in dem das Gesamtmotiv gezeigt ist. Die Bildvorlage hat eine Auflösung von min. 300 Pixel und 125 Graustufen. Mit PS wird ein Flügel des Schmetterlings in der Bildvorlage markiert und vom Gesamtmotiv isoliert. Während der Rest des Gesamtmotivs als Graustufenbild verbleibt, wird der isolierte Flügel des Schmetterlings in ein Halbtonraster aus schwarzen Rasterkreuzen durch Amplitudenmodulation umgewandelt. Als Einstellung für die Rasterung wählt man in PS im Vergröberungsfilter ein Rautenkreuz mit 40 Linien/Zoll und einen Rasterwinkel von 0°. Zusätzlich wird in das aufgerasterte Halbtonbild ein 0.65 x 0.65 mm grosses Symbol in Form eines Kreuzes mit weisser Füllung und einer Kontur von 12 Pt eingefügt. Das fertige Rasterbild wird mit dem Rest der Bildvorlage wieder zu einen Gesamtmotiv zusammengefügt.

[0085] Dieses Gesamtmotiv wird nun als Negativbild auf einen Prägerohling in der Grösse 100 x 100 mm mittels einer Fräsmaschine übertragen. Für das Rasterbild wählt man für die weissen Bereiche eine Frästiefe von 1 mm. Der nicht gerasterte Teilbereich des Gesamtmotivs, welcher später das herkömmliche Wasserzeichen bilden soll, wird als dreidimensionales Relief mit der maximalen Frästiefe von 1 mm in den Prägerohling gefräst. Anschliessend wird mit dem fertigen Prägestempel ein Entwässerungssieb mit einer Siebmaschung von 32/24 (wie oben) zusammen mit einem Stützsieb mit einer Siebmaschung von 28/19 (wie oben) geprägt. Die effektive Tiefe der Prägungen im Entwässerungssieb betrug nach diesem Vorgang ca. 0.7 mm. Das geprägte Entwässerungssieb weist somit im Bereich der Prägung Teilbereiche mit kontinuierlichen geprägten Übergängen in Form eines dreidimensionalen Reliefs auf (für das herkömmliche Graustufenwasserzeichen) und Teilbereiche mit einem Raster aus zahlreichen individuellen Tiefprägungen (für erfindungsgemässe Wasserzeichen). Die Tiefe der tiefsten Prägung des dreidimensionalen Reliefs für das herkömmliche Graustufenwasserzeichen entspricht der Tiefe der Tiefprägungen für das erfindungsgemässe Wasserzeichen mit einer Tiefe von ca. 0.7 mm. Das geprägte Entwässerungssieb wird zusammen mit einem Stützsieb auf einen Siebzylinder aufgespannt. Der fertige Rundsiebzylinder wird in eine Rundsiebmaschine zur Herstellung von Banknotenpapier eingebaut. Für die Herstellung eines 90 g/m Banknotenpapieres mit dem Wasserzeichen in Fig. 7b wird eine Baumwollmischung aus 75% Baumwoll-Kämmlingen und 25% Linters mit einem Mahlgrad 45°SR (Schopper-Riegler) und einer mittleren Faserlänge von 1mm verwendet. Als Füllstoff verwendet man Titandioxid (Anatas) in einer Menge, sodass das fertige Papier einen Aschegehalt von < 5% aufweist.

[0086] Im fertigen Papier entspricht das Wasserzeichen aus Kombination von erfindungsgemässen Wasserzeichen und herkömmlichen Wasserzeichen dem in Fig. 7b dargestellten Wasserzeichen. Die dunklen Elemente werden durch die Tiefprägungen des Entwässerungssiebes in Form von Rasterkreuzen realisiert, bei denen sich mehr Papiermasse anlagert als im umgebenden Velinbereich und folglich das Papier in diesen Bereich eine höhere Papierdicke (zumindest vor einem Kalandrieren) und damit eine höhere optische Dichte aufweist. Die Bereiche zwischen den Tiefprägungen im Entwässerungssieb (welche im späteren Papier die hellen Elemente im erfindungsgemässen Wasserzeichen bilden) sind so gewählt, dass sie in die Grössenordnung der Siebmaschung fallen. Im Gegensatz zu den Beispielen 1 bis 3, bei denen man im erfindungsgemässen Wasserzeichen die Rasterung mit blossen Auge erkennen kann, kommt es in Beispiel 4 durch Kombination von Siebgewebe (welches seine Siebstruktur im Papier hinterlässt) und Tiefprägungen zu mikroskopisch kleinen, hellen Elementen im fertigen Papier in Form von fein verteilten Punkten.

[0087] Im erfindungsgemässen Wasserzeichen sind ebenfalls Bereiche mit dunklen Formen in Gestalt von grossflächigen Punkten zu sehen. Diese dunklen Formen im erfindungsgemässen Wasserzeichen ahmen das Muster des Schmetterlingsflügels nach. Die dunklen Formen werden ebenfalls durch Tiefprägungen des Entwässerungssiebes realisiert, wobei dessen Tiefe dieselbe ist wie die der Tiefprägungen der Rasterkreuze. Die dunklen Formen im erfindungsgemässen Wasserzeichen erscheinen aber insgesamt dunkler als das umgebende Raster. Grund ist der bereits beschriebene mikroskopische Effekt aus Kombination von Siebgewebe und Tiefprägung. Durch die fein verteilten mikroskopisch kleinen hellen Elemente erscheint die Rasterung allgemein «heller» obwohl die dunklen Elemente der Rasterung dieselbe optische Dichte wie das dunklen Formen aufweisen.

[0088] Das herkömmliche Graustufenwasserzeichen zeigt im Gegensatz zum erfindungsgemässen Wasserzeichen dagegen weiche graduelle Übergänge zwischen den Graustufen.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0089] <tb>1<SEP>Entwässerungssieb <tb>2<SEP>Vertiefung <tb>3<SEP>Durchbrechung im Sieb <tb>4<SEP>Papierdicke <tb>5<SEP>Drähte des Siebs <tb>6<SEP>Höhe von 1 ausserhalb des Wasserzeichens <tb>7<SEP>Wasserzeichenbereich <tb>8<SEP>Bereich ausserhalb des Wasserzeichens; Velinbereich <tb>14<SEP>Dunkle Elemente im Wasserzeichen <tb>15<SEP>Helle Elemente im Wasserzeichen <tb>18<SEP>Schwarze Rasterpunkte im digitalen Rasterbild <tb>19<SEP>Weisse Rasterpunkte im digitalen Rasterbild <tb>20<SEP>Digitales schwarz-weiss Rasterbild <tb>21<SEP>Weisse Formen im digitalen schwarz-weiss Rasterbild (Muster, Zeichen, Codierungen, Zahlen) <tb>22<SEP>Schwarze Formen im digitalen schwarz-weiss Rasterbild (Muster, Zeichen, Codierungen, Zahlen) <tb>23<SEP>Wasserzeichen <tb>24<SEP>Helle Aussparungen im erfindungsgemässen Wasserzeichen <tb>25<SEP>Umrandung der hellen Aussparungen im erfindungsgemässen Wasserzeichen <tb>26<SEP>Banknote <tb>27<SEP>Dunkle Formen im erfindungsgemässen Wasserzeichen <tb>30<SEP>Herkömmlicher Mehrstufenwasserzeichenbereich

Claims (15)

1. Entwässerungssieb (1) für die Herstellung von Papier mit wenigstens einem Wasserzeichen, wobei das Entwässerungssieb (1) ein Drahtgeflecht umfasst, welches ausserhalb des Bereichs des Wasserzeichens auf einer ersten Höhe (6) angeordnet ist, und bei welchem im Bereich des Wasserzeichens Mittel zur Erzeugung des Wasserzeichens angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als diskrete Bereiche in Form einer Mehrzahl von Linien und/oder Punkten ausgebildet sind, welche ein Rasterbild des Wasserzeichens darstellen und die diskreten Bereiche als Vertiefungen (2) im Drahtgeflecht relativ zur ersten Höhe (6) vorgesehen sind.

2. Entwässerungssieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Bereiche als Vertiefungen (2) mit erhöhter Entwässerung vorgesehen sind, in welchen die Maschenweite des Drahtgeflechts des Entwässerungssiebs (1) relativ zum umgebenden Bereich (8) aufgeweitet und/oder durchtrennt ist.

3. Entwässerungssieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (2) von der ersten Höhe (6) an der tiefsten Stelle um eine Tiefe im Bereich von 0.3–1.5 Millimeter versetzt, vorzugsweise im Bereich von 0.5–0.8 Millimeter versetzt ausgebildet sind.

4. Entwässerungssieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (2) als Durchgangsöffnungen im Drahtgeflecht des Entwässerungssiebs (1) vorgesehen sind, bei welchen die Drähte des Drahtgeflechts in diesen Bereichen unterbrochen sind.

5. Entwässerungssieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Bereiche als Linien ausgebildet sind, welche an der breitesten Stelle eine Breite im Bereich von 0.5–5 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von 0.2–2.0 Millimeter aufweisen, wobei die Linien über die Länge eine variable Breite aufweisen können.

6. Entwässerungssieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Bereiche als Punkte ausgebildet sind, vorzugsweise in Form von Kreisen, Ovalen, Mehrecken, oder Symbolen vorzugsweise in Form von Quadraten, Rauten, Dreiecken, Rechtecken, Fünfecken, Sechsecken, und in der in der Richtung parallel zur Siebebene gemessenen grössten Dimension eine Länge im Bereich von wenigstens 0.2–5 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von 0.3–2 Millimeter aufweisen, und in der in der Richtung parallel zur Siebebene gemessenen kleinsten Dimension eine Länge im Bereich von 0.1–2 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von 0.2–1 Millimeter aufweisen, wobei bevorzugtermassen die Punkte eine in Abhängigkeit des gewünschten Bildes variable Grösse und/oder Form aufweisen und in Randbereichen ineinander teilweise übergehen können.

7. Entwässerungssieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es, bei einem Drahtdurchmesser im Bereich von 0.1–0.3 mm, vorzugsweise im Bereich von 0.15–0.25 mm, in einer ersten Richtung (Kette) pro Zentimeter 20–40 vorzugsweise 25–35 Drähte aufweist, und in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung (Schuss) 15–35 Drähte, vorzugsweise 20–30 Drähte.

8. Entwässerungssieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Rundsieb handelt.

9. Entwässerungssieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Entwässerungssieb (1) ein weiteres Stützsieb angeordnet ist, wobei dieses vorzugsweise wenigstens punktweise mit dem Entwässerungssieb (1) verbunden ist, und wobei das Stützsieb, bei einem Drahtdurchmesser im Bereich von 0.1–0.3 mm, vorzugsweise im Bereich von 0.15–0.25 mm, in einer ersten Richtung (Kette) pro Zentimeter 25–40 vorzugsweise 25–35 Drähte aufweist, und in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung (Schuss) 10–30 Drähte, vorzugsweise 15–25 Drähte.

10. Verfahren zur Herstellung eines Entwässerungssiebs (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Bereiche durch eine, vorzugsweise die Maschenweite aufweitende, Prägung, vorzugsweise unter Verwendung von Bearbeitung zwischen Matrize und Patritze, erzeugt wird, vorzugsweise durch einen Stempel mit den Linien und/oder Punkten als Erhöhungen, und ggf. korrespondierende Patrize, und/oder dass die diskreten Bereiche durch Bohrungen, Ausstanzungen, Aufweitungen durch Nadeln, mittels Laser, Schneidbrenner, elektrischem Strom erzeugt werden.

11. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapiers mit einem Wasserzeichen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entwässerungssieb (1) nach einem der Ansprüche 1–9 verwendet wird, und dieses entweder in Form eines Rundsiebs in die Pulpe zur Ausbildung des Papiers eingetaucht wird, oder indem das Entwässerungssieb (1) in Form eines Langsiebs mit der Pulpe zur Ausbildung des Papiers beaufschlagt wird, und das Papier in beiden Fällen durch Entwässerung auf dem Sieb und anschliessende Trocknung, gegebenenfalls Kalandrierung und/oder Leimung und/oder Beschichtung, hergestellt wird.

12. Papier mit einem Wasserzeichen, vorzugsweise hergestellt unter Verwendung eines Entwässerungssiebs (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–9, oder vorzugsweise hergestellt in einem Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserzeichen aus einer Mehrzahl von Linien und/oder Punkten aufgebaut ist, welche ein Rasterbild des Wasserzeichens darstellen, wobei diese Linien und/oder Punkte im Vergleich zum das Wasserzeichen umgebenden Bereich des Papiers im Durchlicht dunkler ausgebildet sind, und die zwischen diesen Linien und/oder Punkten angeordneten Bereiche im Wesentlichen die gleiche Dichte aufweisen wie der das Wasserzeichen umgebende Bereich.

13. Papier nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Wertpapier oder eine Banknote handelt, wobei vorzugsweise das Wertpapier respektive die Banknote aus mehreren solchen Papierschichten aufgebaut ist, vorzugsweise indem wenigstens eine Schicht aus einem Papier mit einem solchen Wasserzeichen mit einer weiteren Schicht, die gegebenenfalls ebenfalls ein solches Wasserzeichen aufweist, über eine dazwischen liegende Kunststoffschicht verbunden ist.

14. Papier nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11–12, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine Papierlage mit einem solchen Wasserzeichen aufweist, sowie eine weitere Papierlage, die vorzugsweise ebenfalls ein solches Wasserzeichen oder ein anderes Sicherheitsmerkmal aufweist, wobei zwischen den beiden Papierlagen eine Kunststoffschicht angeordnet ist, vorzugsweise in einem Flächengewicht im Bereich von 20–45 g/m<2>, vorzugsweise im Bereich von 25–40 g/m<2>, und wobei weiterhin vorzugsweise die Papierlagen ein Flächengewicht im Bereich von 20–45 g/m<2>, vorzugsweise im Bereich von 25–40 g/m<2>aufweisen und zwischen den Papierlagen weiterhin ein Sicherheitsfaden, vorzugsweise in Registrierung mit einem solchen Wasserzeichen, angeordnet sein kann.

15. Papier nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11–14, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens teilweise auf Baumwollfasern beruht, und/oder dass es sich beim Papier um ein Sicherheitspapier, vorzugsweise in Form einer Banknote, eines Pass-Papiers, oder eines Schecks handelt.