DE102006037432B4

DE102006037432B4 - Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung in einem langgestreckten Papiersubstrat, sowie Vorrichtung

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Publication number: DE102006037432B4
Application number: DE200610037432
Authority: DE
Inventors: Michael Gwosdz-Kaupmann; Georg Kaluza; Reinwald Mitsam
Original assignee: Leonhard Kurz GmbH and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2026-08-10
Also published as: TW200821113A; EP2049425B1; JP5427605B2; US20090320660A1; CA2662028C; WO2008017392A2; WO2008017392A3; RU2009108299A; CA2662028A1; DE102006037432A1; CN101522549A; PL2049425T3; RU2440922C2; CN101522549B; EP2049425A2; JP2010534570A; ES2536763T3; DE102006037432C5

Abstract

Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung (7) in einem langgestreckten Papiersubstrat (1), welches quer zu seiner Längsachse virtuell in Papierbogenabschnitte unterteilt ist, umfassend folgende Schritte:
a) das Papiersubstrat (1) wird mit mindestens einem Wasserzeichen (2) pro Papierbogenabschnitt vorgesehen, wobei das mindestens eine Wasserzeichen (2) im Randbereich eines jeden Papierbogenabschnitts vorgesehen wird und auf einer ersten Geraden (4) parallel zur Längsachse des Papiersubstrats (1) angeordnet wird;
b) die Position mindestens eines Wasserzeichens (2) auf dem Papiersubstrat (1) wird mittels mindestens einer Sensoreinheit (3) optisch erfasst;
c) das Papiersubstrat (1) wird nun einer Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat (1) zugeführt, die derart angesteuert wird, dass auf Basis der von der mindestens einen Sensoreinheit (3) erfassten Position des mindestens einen Wasserzeichens (2) mindestens eine Steueröffnung (6) und im Register dazu mindestens eine Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat (1) erzeugt wird, wobei die mindestens eine Steueröffnung...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung in einem langgestreckten Papiersubstrat, welches quer zu seiner Längsachse virtuell in Papierbogenabschnitte unterteilt ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Papiersubstrate mit mindestens einer Fensteröffnung werden zur Herstellung von Sicherheits- oder Wertdokumenten, wie Banknoten, Ausweisen, Reisepässen, IC-Karten, Führerscheinen oder ähnlichem eingesetzt. Dabei wird die mindestens eine Fensteröffnung häufig mit einem Folienelement abgedeckt, das beispielsweise reflektive und/oder transmissive Sicherheitselemente, wie diffraktive Strukturen, Hologramme, Kinegram^®e, Druckbilder und ähnliches, sowie optisch variable Stoffe, wie lumineszente Materialien, photo- oder thermochrome Materialien, Flüssigkristalle, Interferenzpigmente, magnetische Stoffe oder ähnliches aufweist.
WO 95/10420 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung in einem langgestreckten Papiersubstrat. Dabei werden Fensteröffnungen mittels Stanzen oder Laser in das Papiersubstrat eingebracht. Wie das Stanzwerkzeug oder der Laser auf dem Papiersubstrat positioniert wird, ist nicht beschrieben.
Das Papiersubstrat wird jedoch üblicherweise in ein Druckwerk transportiert und mit Positionsmarken bedruckt, die eine Positionierung des Stanzwerkzeugs ermöglichen.
DE 101 63 381 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem bereits bei der Papierherstellung Fensteröffnungen im Papiersubstrat erzeugt werden. Die nasse Papierbahn neigt jedoch zum Verzug, so dass eine exakte Positionierung der Fensteröffnungen nicht beziehungsweise nur eingeschränkt möglich ist.
Zur Herstellung von langgestreckten Papiersubstraten mit Wasserzeichen sind Rundsiebzylindermaschinen oder Langsiebmaschinen geeignet. Im Falle der Verwendung einer Rundsiebzylindermaschine wird ein Wasserzeichen durch einen verschlossenen Bereich im Sieb generiert, während bei Verwendung einer Langsiebmaschine ein Muster mittels einer Vordruckwalze (Egouteur) in die Papierfasersuspension gedrückt wird, um ein Wasserzeichen zu erzeugen.
Bei Rundsiebmaschinen sind je nach Größe der Maschine mehrere gleiche Abschnitte, die so genannten Registerlängen, innerhalb welcher jeweils mindestens ein Wasserzeichen und gegebenenfalls mindestens ein weiteres Dekor-Wasserzeichen gebildet werden, am Siebumfang angeordnet. Dadurch wiederholen sich im wesentlichen die Abweichungen der Lage der Wasserzeichen vom Sollmaß jeweils nach einem Siebumlauf.
Bei Verwendung eines Flachsiebs ist dieses ebenfalls in mehrere gleiche Abschnitte, die so genannten Registerlängen, unterteilt, wobei innerhalb jeder Registerlänge jeweils mindestens ein Wasserzeichen und gegebenenfalls mindestens ein weiteres Dekor-Wasserzeichen gebildet wird. Dadurch wiederholen sich auch hier im wesentlichen die Abweichungen der Lage der Wasserzeichen vom Sollmaß jeweils nach einem Siebabdruck, jedoch kommen hier noch die Abweichungen bei jedem neuen Siebansatz hinzu.
Weiter werden in der DE 942 403 C , der DE 27 50 530 A1 und der DE 196 40 023 A1 Verfahren beschrieben, bei denen zur abschließenden Bearbeitung einer Papier- oder Warenbahn diese geschnitten oder gestanzt wird.
So beschreibt die DE 942 403 C eine Steuervorrichtung für Maschinen zum Zerschneiden von Papierbahnen, die in im Wesentlichen gleichen Abständen Wasserzeichen enthalten. Um die Papierbahnen möglichst gleichmäßig zu zerschneiden und dabei Änderungen in den Abständen der Wasserzeichen zu berücksichtigen, die beim Trocknen der Papierbahn auftreten, wird eine Änderung der Drehzahl des Querschneidemessers bewirkt. Es ist eine lichtempfindliche Zelle vorgesehen, welche die Position eines Wasserzeichens auf der Papierbahn erfasst und die ermittelten Signale zur Verstellung eines Getriebes verwendet.
Die DE 27 50 530 A1 beschreibt eine Rotationsstanze zum Ausstanzen von Formschnitten aus bewegten Werkstoffbahnen aus Papier. Die Rotationsstanze weist einen Tragzylinder auf, auf welchem ein Formmesser befestigt ist und welches mit einer Gegenwalze zusammenwirkt. Die Rotationsstanze wird hierbei insbesondere zum Ausstanzen von Fensteröffnungen aus Briefhüllenzuschnitten eingesetzt. Eine Steuereinrichtung, welche die Rotationsstanze in Abhängigkeit von auf der Werkstoffbahn vorgesehenen Informationen steuert, ist hier nicht vorgesehen.
Die DE 196 40 023 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Warenbahn, welche mit einem Muster versehen ist. Bei der Warenbahn handelt es sich um ein textiles Material, auf welchem das Muster in Längsrichtung nacheinander wiederholt ausgebildet ist. Durch eine Bilderfassungsvorrichtung wird das Muster auf der Warenbahn erfasst und in Form von Steuersignalen verarbeitet, wobei das anschließende Schneiden der Warenbahn in Abstimmung mit dem Muster erfolgt. Als Bilderfassungsvorrichtung wird beispielsweise eine CCD-Kamera eingesetzt.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Fensteröffnungen in einem langgestreckten Papiersubstrat sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitzustellen, welche insbesondere eine möglichst positionsgenaue nachfolgende Bearbeitung des Papiersubstrats ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung in einem langgestreckten Papiersubstrat gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, mindestens eine, bereits bei der Papierherstellung kostengünstig gebildete Positionsmarke in Form mindestens eines Wasserzeichens pro Papierbogenabschnitt zur Positionierung der mindestens einen Fensteröffnung auf dem Papiersubstrat zu verwenden. Das bisher übliche Aufdrucken von Positionsmarkierungen wird somit vermieden. Sofern das Einbringen der mindestens einen Fensteröffnung in das Papiersubstrat zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem das Papiersubstrat bereits trocken und formstabil vorliegt, ist eine Lageverschiebung von Fensteröffnungen zueinander weitgehend ausgeschlossen.
Die Aufgabe wird weiter durch eine Vorrichtung nach Anspruch 20 gelöst.
Ein Wasserzeichen, das im Papiersubstrat als dichtere bzw. dunklere oder dünnere bzw. hellere Stelle zu erkennen ist, weist aufgrund der Faserstruktur des Papiersubstrats üblicherweise keine scharfe Randbegrenzung auf. Der Grad der erkennbaren Dunkler- oder Hellerfärbung des Papiersubstrats im Bereich eines Wasserzeichens ist zudem bei jedem Wasserzeichen und außerdem über die Fläche eines jeden Wasserzeichens gesehen unterschiedlich, da die Papierfasern sich jeweils unterschiedlich anordnen. Auch sind Form und Größe eines einzelnen Wasserzeichens sowie die Abstände von mehreren Wasserzeichen zueinander nicht direkt vorhersagbar, da es bei der Papierherstellung häufig zu einem Verzug des noch feuchten und noch nicht formstabilen Papiersubstrats kommt.
Insbesondere hat es sich daher bewährt, wenn in Verfahrensschritt b) die Position von mindestens einem, insbesondere von mindestens zwei Wasserzeichen mittels der mindestens einen Sensoreinheit, insbesondere in Form von Positionsdaten, erfasst wird und gegebenenfalls die erfassten Positionsdaten mittels eines Algorithmus in korrigierte Positionsdaten umgerechnet werden.
Die mindestens eine Steueröffnung besitzt gegenüber einem Wasserzeichen den Vorteil einer genauen Positionierung, einer hohen Randschärfe und einer registerhaltigen Anordnung gegenüber der mindestens einen Fensteröffnung, so dass nachfolgende Verfahrensschritte, wie ein Bedrucken oder eine Folienapplikation, bevorzugt basierend auf der mindestens einen Steueröffnung gesteuert werden.
Die Transporteinheit führt die Papierbahn der Sensoreinheit und, vorzugsweise ohne Unterbrechung, der Einheit zur Herstellung der Öffnungen im Papiersubstrat zu, wobei eine Ausrichtung und/oder Korrektur der Lage der Papierbahn im Hinblick auf die Einheit zur Herstellung der Öffnungen im Papiersubstrat erfolgt, so dass die mindestens eine Fensteröffnung lagerichtig in die Papierbahn gestanzt werden kann.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es weiterhin bevorzugt, wenn im Verfahrensschritt a) im Randbereich eines jeden Papierbogenabschnitts mindestens zwei Wasserzeichen vorgesehen werden, welche beide entlang der ersten Geraden oder jeweils auf einer ersten Geraden, welche parallel zur Längsachse des Papiersubstrats ausgerichtet ist/sind, angeordnet werden.
Für den Verfahrensschritt c) ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Einheit zur Herstellung der Öffnungen im Papiersubstrat auf Basis der korrigierten Positionsdaten mindestens zwei Steueröffnungen und im Register dazu die mindestens eine Fensteröffnung pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat erzeugt, wobei die mindestens zwei Steueröffnungen auf mindestens einer zweiten Geraden, welche parallel zu der ersten Gerade ausgerichtet ist, im Randbereich des jeweiligen Papierbogenabschnitts angeordnet werden.
Bei der Korrektur der Positionsdaten wird eine Positionierung des Wasserzeichens auf der ersten Geraden in bestimmtem Abstand vom Rand des Papiersubstrats oder der Wasserzeichen in Reihe auf der ersten Geraden und in möglichst gleichmäßigem Abstand zueinander angenommen. Die derart korrigierten Positionsdaten werden zur Steuerung nachfolgender Prozessschritte bzw. Stationen der Vorrichtung, wie die Stanzeinheit, verwendet.
Es hat sich bewährt, wenn die Einheit zur Herstellung der Öffnungen ein Stellglied zur Ausrichtung und/oder Korrektur einer Position des langgestreckten Papiersubstrats relativ zu dieser Einheit umfasst. Dabei kann einerseits die Position und/oder die Geschwindigkeit eines Werkzeugs zur Herstellung der Öffnungen gesteuert werden. Optional kann auch eine Korrektur der Position und/oder der Transportgeschwindigkeit des Papiersubstrats erfolgen. Weiterhin ist es möglich, sowohl die Position und/oder Geschwindigkeit des Werkzeugs zu steuern und auch die Position und/oder Transportgeschwindigkeit des Papiersubstrats zu verändern.
Bei Verarbeitung eines Papiersubstrats, das auf einer Rundsiebmaschine gebildet wurde, wird als Grundlage zur Steuerung vorzugsweise ein Sollwert für eine Registerlänge verwendet, der auf einem Mittelwert basiert, der auf Basis der Anzahl der Registerlängen pro Siebumfang errechnet wird. Durch die, vorzugsweise optische Erfassung von mindestens einem Wasserzeichen pro Siebumfang, vorzugsweise von genau einem Wasserzeichen pro Siebumfang, erfolgt eine Korrektur dieses Sollwerts, wobei zudem eine Regeltoleranz der Einheit zur Herstellung der Öffnungen zu berücksichtigen ist.
Es hat sich bewährt, wenn die Einheit zur Herstellung der mindestens einen Fensteröffnung und gegebenenfalls der mindestens einen Steueröffnung durch eine Stanzeinheit, insbesondere einen rotierenden Stanzzylinder, eine Laserschneideinheit oder eine Wasserstrahlschneideinheit gebildet wird. Dabei sind beispielsweise die Abstände zwischen gebildeten Steueröffnungen, den Steueröffnungen und der mindestens einen Fensteröffnung sowie zwischen einzelnen Fensteröffnungen bei Verwendung eines Stanzzylinders vorgegeben und wiederholen sich gemäß dem Umfang des Stanzzylinders kontinuierlich. Dabei kann die Position des Stanzzylinders sowie dessen Rotationsgeschwindigkeit gesteuert werden. Es ist aber genauso möglich, dass ein nicht rotierendes Stanzwerkzeug verwendet wird.
Die mindestens eine Sensoreinheit ist vorzugsweise eine Sensoreinheit zur optischen Erfassung der Position des mindestens einen Wasserzeichens, und ist vorzugsweise durch ein Kamerasystem gebildet. Die Transporteinheit ist für die Verarbeitung von Papierbahnen von Rolle zu Rolle vorzugsweise durch ein Zugwerk, einen Walzenspalt oder ähnliches gebildet. Die Vorrichtung weist weiterhin vorzugsweise mindestens ein Druckwerk zum Bedrucken des Papiersubstrats auf, welches der Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat vor- und/oder nachgeschaltet ist. Weiterhin hat es sich bewährt, wenn die Vorrichtung mindestens eine Folienapplikations-Einheit aufweist, welche der Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat nachgeschaltet ist.
Das Papiersubstrat ist insbesondere in mindestens zwei Papierbogenabschnitte mit jeweils wenigstens einem Nutzen untergliedert und es ist jeweils mindestens ein Wasserzeichen pro Papierbogenabschnitt angeordnet. Die Papierbogenabschnitte sind also in Längsrichtung des Papiersubstrats gesehen nacheinander folgend angeordnet.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die mindestens zwei Papierbogenabschnitte jeweils in mindestens zwei Teilsegmente bzw. Nutzen untergliedert werden, wobei jedes Teilsegment mit mindestens einer Fensteröffnung versehen wird. Die Teilsegmente sind in Längsrichtung des Papiersubstrats gesehen somit nebeneinander und/oder nacheinander angeordnet. Die Aufteilung des Papiersubstrats in Nutzen ist ein in der Drucktechnik üblicher Vorgang, um das zur Verfügung stehende Papiersubstrat möglichst optimal zur Bildung vieler gleichartiger Dokumente auszunutzen.
Es hat sich bewährt, wenn das Papiersubstrat rechnerisch, also lediglich virtuell, in die Papierbogenabschnitte, oder Papierbogenabschnitte und Teilsegmente untergliedert wird, wobei nach Durchführung aller Verfahrensschritte am Papiersubstrat bzw. Fertigstellung der Nutzen eine Schneideeinheit angeordnet ist, die das Papiersubstrat in die einzelnen Nutzen zerteilt, um einzelne Sicherheitsdokumente zu erzeugen.
Das langgestreckte Papiersubstrat liegt vorzugsweise aufgewickelt als Rollenmaterial vor. Das Papiersubstrat wird vorzugsweise nach dem Einbringen der Öffnungen und gegebenenfalls weiteren Prozessschritten wie einem Bedrucken, einem Applizieren von Sicherheitselementen insbesondere im Bereich der Fensteröffnung, oder einem Auflaminieren von einer oder mehreren Folienlagen, in die Nutzen zerteilt, so dass eine gleichzeitige Ausbildung einer großen Anzahl von gleichartigen Sicherheitsdokumenten enthaltend Fensteröffnungen, wie Banknoten, Ausweise, Führerscheine usw., kostengünstig durchgeführt werden kann.
Alternativ kann die Untergliederung in Papierbogenabschnitte und Teilsegmente durch eine Perforation oder Anstanzung im Papiersubstrat realisiert werden. Die Verarbeitbarkeit des Papiersubstrats von Rolle zu Rolle kann dadurch jedoch beeinträchtigt sein.
Es ist bevorzugt, mindestens zwei Fensteröffnungen im Papiersubstrat zu bilden und die mindestens zwei Fensteröffnungen auf mindestens einer dritten Gerade anzuordnen, die parallel zur ersten und zur zweiten Gerade ausgerichtet ist.
Vorzugsweise wird das mindestens eine Wasserzeichen mit jeweils einer Länge und einer Breite im Bereich von etwa 0,5 bis 10 mm, insbesondere im Bereich von 1 bis 5 mm ausgebildet. Die Auswahl der geeigneten Maße eines Wasserzeichens ist dabei insbesondere abhängig von der eingesetzten Sensoreinheit zur Erfassung der Position der Wasserzeichen, den herrschenden Beleuchtungsverhältnissen und dem Kontrast zwischen den Wasserzeichen und dem restlichen Papiermaterial. Gegebenenfalls ist auf der Rückseite des Papiersubstrats ein Leuchtmittel vorzusehen, um den Kontrast zwischen den Wasserzeichen und dem restlichen Papiermaterial zu erhöhen und die Erfassung der Position eines Wasserzeichens durch die Sensoreinheit zu erleichtern.
Es hat sich bewährt, wenn ein jedes Wasserzeichen die erste Gerade zumindest berührt. Allerdings kann es bei einer Vielzahl von Wasserzeichen, welche zur Ermittlung der korrigierten Positionsdaten berücksichtigt werden, vorkommen, dass ein oder mehrere Wasserzeichen die erste Gerade nicht berühren. Im Hinblick auf die üblichen Papierherstellungsverfahren kann die Lage der Wasserzeichen im Millimeterbereich von der gewünschten Position gemäß Rundsieb oder Langsieb abweichen.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das mindestens eine Wasserzeichen punktförmig oder linienförmig ausgebildet wird. Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, wenn jedem Wasserzeichen jeweils eine Steueröffnung zugeordnet wird, insbesondere wenn neben jedem Wasserzeichen jeweils eine Steueröffnung gebildet wird. Im Bereich eines jeden Wasserzeichens kann jeweils eine Steueröffnung gebildet werden, so dass zumindest Teile des jeweiligen Wasserzeichens entfernt werden.
Es hat sich bewährt, wenn das Papiersubstrat zusätzlich zu dem mindestens einen Wasserzeichen mit mindestens einem Dekor-Wasserzeichen versehen wird. Derartige Dekor-Wasserzeichen sind insbesondere bei Banknoten oder Sicherheitsdokumenten wie Ausweisen, Zeugnissen usw. üblich und zeigen Personen, Wappen, Muster, Schriftzüge oder ähnliches. Vorzugsweise wird pro Nutzen mindestens ein Dekor-Wasserzeichen vorgesehen.
Der Randbereich des Papiersubstrats enthaltend die mindestens eine Steueröffnung sowie das mindestens eine Wasserzeichen wird, vorzugsweise in der Schneideeinheit, nach Bildung der mindestens einen Fensteröffnung und gegebenenfalls weiteren Prozessschritten bzw. nach Fertigstellung abgetrennt.
Hinsichtlich einer schnellen und kostengünstigen Verarbeitung des Papiersubstrats hat es sich bewährt, dass das langgestreckte Papiersubstrat während der optischen Erkennung der Position des mindestens einen Wasserzeichens und während des Einbringens der mindestens einen Steueröffnungen und der mindestens einen Fensteröffnung als Papierbahn von Rolle zu Rolle transportiert wird. Das Papiersubstrat enthaltend das mindestens eine Wasserzeichen und gegebenenfalls zusätzliche Dekor-Wasserzeichen wird von einer Vorratsrolle abgezogen, mittels der Transporteinheit der Sensoreinheit zur Erkennung der Position des mindestens einen Wasserzeichens, der Einheit zur Herstellung der Öffnungen, und gegebenenfalls weiteren Einheiten zum Bedrucken, Applizieren von Folienelementen oder ähnlichem zugeführt und wieder auf eine Vorratsrolle aufgewickelt. Alternativ erfolgt anstelle des Aufwickelns auf eine Vorratsrolle eine Vereinzelung des Papiersubstrats in die Nutzen, insbesondere in Sicherheits- oder Wertdokumente.
Die 1 bis 4 sollen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft erläutern. So zeigt
1 schematisch ein in Papierbogenabschnitte untergliedertes, langgestrecktes Papiersubstrat mit je einem Wasserzeichen pro Papierbogenabschnitt;
2 schematisch das Papiersubstrat aus 1 bei der Bearbeitung in einer Stanzeinheit;
3a zwei Papierbogenabschnitte eines Papiersubstrats in der Draufsicht, wobei pro Papierbogenabschnitt ein Wasserzeichen und eine Steueröffnung vorgesehen sind;
3b die Papierbogenabschnitte aus 3a nach einer Folienapplikation sowie einer Bedruckung;
4a und 4b virtuell in Nutzen unterteilte Papiersubstrate in der Draufsicht; und
5 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
1 zeigt schematisch ein in Papierbogenabschnitte 10 untergliedertes, langgestrecktes Papiersubstrat 1 mit je einem Wasserzeichen 2 pro Papierbogenabschnitt 10. Das Papiersubstrat 1 ist auf eine Rolle 1a aufgewickelt und wird zur weiteren Verarbeitung von dieser abgezogen. Die Untergliederung des Papiersubstrats 1 in Papierbogenabschnitte 10 ist virtuell durch Teilungslinien 5 realisiert, welche sich zwischen zwei benachbarten Papierbogenabschnitten 10 befindet. Eine Sensoreinheit 3, beispielsweise ein Kamerasystem, erfasst optisch die Lage der Wasserzeichen 2 sowie deren Lage zueinander auf dem Papiersubstrat 1. Nachdem die Lage, die Form, die Größe und der Kontrast eines jeden Wasserzeichens 2 geringfügig unterschiedlich sind, sind die von der Sensoreinheit 3 erfassten Positionsdaten nur Richtwerte, die entsprechend korrigiert werden müssen, um als Steuermarkierungen für weitere Prozessschritte verwendbar zu sein. So erfolgt insbesondere eine Korrektur der Abstände zwischen den Wasserzeichen 2, optional auch eine Korrektur des Randabstands.
Aufgrund des relativ großen Verzugs des Papiersubstrats hat es sich in der Praxis bewährt, wenn nicht jedes einzelne Wasserzeichen, sondern nur ein Wasserzeichen pro Siebumfang bzw. Sieblänge der Papiermaschine erfasst wird. Sind auf dem Umfang eines Rundsiebs beispielsweise 8 Registerlängen mit jeweils einem Wasserzeichen angeordnet, so wird nur jedes achte Wasserzeichen erfasst und zur Steuerung verwendet.
Die von der Sensoreinheit 3 ermittelten Positionsdaten werden dazu an eine hier nicht dargestellte Recheneinheit weitergeleitet, welche mittels eines Algorithmus korrigierte Positionsdaten errechnet. Die Recheneinheit berücksichtigt dabei mindestens die Positionen von einem Wasserzeichen 2 pro Siebumfang bzw. Sieblänge der Papiermaschine. Dabei wird der Abstand des Wasserzeichens 2 im Hinblick auf eine lange Seite des Papiersubstrats 1 rechnerisch korrigiert, indem eine erste Gerade 4 parallel zu einer Längsseite des Papiersubstrats 1 rechnerisch durch oder angrenzend an das Wasserzeichen 2 gezogen wird und die Position aller nachfolgenden Wasserzeichen 2 pro Siebumfang bzw. Sieblänge der Papiermaschine auf dieser ersten Gerade 4 angenommen wird. Die Lage der Wasserzeichen 2 kann weiterhin im Hinblick auf deren Abstand zueinander rechnerisch korrigiert werden. Dabei wird, zumindest pro Siebumfang bzw. Sieblänge der Papiermaschine, ein möglichst konstanter Abstand kalkuliert. Die korrigierten Positionsdaten für das jeweilige Wasserzeichen 2 ergeben sich demnach, zumindest für einen bestimmten Abschnitt des Papiersubstrats, als Schnittpunkt zwischen der ersten Geraden 4 und einer Hilfsgeraden 4a, wobei die Hilfsgeraden 4a in möglichst konstantem Abstand zueinander und senkrecht zur ersten Geraden 4 in der Ebene des Papiersubstrats 1 gemäß den erfassten Positionsdaten errechnet werden. Die Papierbogenabschnitte 10 können mittels weiteren virtuellen Teilungslinien, welche parallel zur ersten Gerade 4 und zur Hilfsgerade 4a im Papiersubstrat 1 vorgesehen werden können, in Teilsegmente bzw. weitere Nutzen untergliedert werden (siehe 4a und 4b).
2 zeigt schematisch das Papiersubstrat 1 aus 1 bei der Bearbeitung in einer als Stanzeinheit ausgebildeten Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat, wobei hier von einer Stanzeinheit lediglich das Stanzwerkzeug in Form eines Stanzzylinders 8a dargestellt ist. Das Papiersubstrat 1 wird anhand der in der Recheneinheit korrigierten Positionsdaten relativ zur Position des Stanzzylinders 8a ausgerichtet, so dass Steueröffnungen 6 sowie Fensteröffnungen 7 im Register zueinander und zu den korrigierten Positionsdaten der Wasserzeichen 2 gebildet werden. Dabei wird neben jedes Wasserzeichen 2 jeweils eine Steueröffnung 6 in das Papiersubstrat 1 gestanzt, wobei sich die Steueröffnungen 6 auf einer zweiten Geraden 40 parallel zur ersten Geraden 4 sowie auf jeweils einer Hilfsgeraden 4a befinden. Die Fensteröffnungen 7 befinden sich auf einer dritten Geraden 400 parallel zur zweiten Geraden 40.
3a zeigt zwei Papierbogenabschnitte 10 eines Papiersubstrats in der Draufsicht, wobei auf einem Papierbogenabschnitt 10 jeweils ein Wasserzeichen 2 und eine Steueröffnung 6 vorgesehen sind. An den Wasserzeichen 2 ist deutlich zu erkennen, dass deren Kontrast zum Papiermaterial des Papierbogenabschnitts 10, die Form, Größe und Lage unterschiedlich ist. Die erste Gerade 4 schneidet beide Wasserzeichen 2 und korrigiert bzw. normiert den Abstand eines jeden Wasserzeichens 2 zum parallelen Rand des Papierbogenabschnitts 10 auf den Abstand der ersten Gerade 4 zum parallelen Rand des Papierbogenabschnitts 10. Die Hilfsgeraden 4a korrigieren bzw. normieren den Abstand zwischen den beiden Wasserzeichen 2. Die korrigierte Position eines jeden Wasserzeichens 2 befindet sich demnach am Schnittpunkt der ersten Gerade 4 und einer Hilfsgerade 4a. In Abstimmung zu diesen korrigierten Positionsdaten sind die Steueröffnungen 6 und die zwei Fensteröffnungen 7 gebildet. Die Steueröffnungen 6 sind im Hinblick auf die Auslesbarkeit ihrer Position aufgrund ihrer exakteren Positionierung, Form und Randschärfe den Wasserzeichen 2 überlegen, so dass nachfolgende Prozessschritte bevorzugt auf Basis der Steueröffnungen 6 gesteuert werden.
3b zeigt die Papierbogenabschnitte 10 aus 3a, auf welche weiterhin ein transparenter Folienstreifen 9, der ein sternförmiges Metalldekor mit blickwinkelabhängigem optischem Effekt zeigt, mittels Lamination aufgebracht wurde und auf welchen jeweils ein Druckbild 11 in Form einer Seriennummer gebildet wurde. Die Fensteröffnungen 7 wurden mittels des Folienstreifens 9 verschlossen. Die Positionierung des Folienstreifens 9 und der Druckbilder 11 im Hinblick auf die Papierbogenabschnitte 10 wird beim Laminieren bzw. Drucken entsprechend der Position der Steueröffnungen 6, welche im Register zu den Fensteröffnungen 7 (hier von Folienstreifen 9 verdeckt und durch gepunktete Linien angedeutet) angeordnet sind, realisiert, wobei eine optische Positionserfassung der Steueröffnungen 6 erfolgt.
Nach Durchführung aller Prozessschritte am Papiersubstrat wird dieses im Bereich der Teilungslinien 5 (siehe 1 und 2) geteilt und der Randbereich enthaltend die Wasserzeichen 2 und die Steueröffnungen 6 entfernt, indem ein Schnitt auf einer Trennlinie 12 (siehe 3b) eingebracht wird.
4a zeigt drei Papierbogenabschnitte 10 eines Papiersubstrats 1 in der Draufsicht, welche mittels der Teilungslinien 5 virtuell voneinander geteilt sind und wobei auf einem jeden der drei Papierbogenabschnitte 10 im Randbereich ein Wasserzeichen 2 und eine Steueröffnung 6 vorgesehen sind. Ein jeder Papierbogenabschnitt 10 ist wiederum mittels virtueller Teilungslinien 5a in zwölf Teilsegmente 10' bzw. Nutzen unterteilt. Im Register zu den Steueröffnungen 6 sind in jedem Teilsegment 10' die Fensteröffnungen 7 gebildet. Der Randbereich des Papiersubstrats 1 enthaltend die Wasserzeichen 2 und die Steueröffnungen 6 wird nach Fertigstellung der Teilsegmente 10' entlang der Trennlinie 12 abgetrennt und verworfen. Entlang der Teilungslinien 5, 5a erfolgt auch die Vereinzelung der Teilsegmente 10' nach deren Fertigstellung.
4b zeigt ebenfalls drei Papierbogenabschnitte 10 eines Papiersubstrats 1 in der Draufsicht, welche mittels der Teilungslinien 5 virtuell voneinander geteilt sind und wobei auf einem jeden der drei Papierbogenabschnitte 10 im Randbereich zwei Wasserzeichen 2 und eine Steueröffnung 6 vorgesehen sind. Ein jeder Papierbogenabschnitt 10 ist wiederum mittels virtueller Teilungslinien 5a in zwölf Teilsegmente 10' bzw. Nutzen unterteilt. Im Register zu den Steueröffnungen 6 sind in jedem Teilsegment 10' die Fensteröffnungen 7 gebildet. Der Randbereich eines jeden Papierbogenabschnitts enthaltend die Wasserzeichen 2 und die Steueröffnungen 6 wird nach Fertigstellung der Teilsegmente 10' entlang der Trennlinien 12 abgetrennt und verworfen. Entlang der Teilungslinien 5, 5a erfolgt auch die Vereinzelung der Teilsegmente 10' nach deren Fertigstellung.
5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Es ist eine Vorratsrolle 1a, auf welcher das langgestreckte Papiersubstrat 1 aufgewickelt ist, vorgesehen. Das Papiersubstrat 1 wird ausgehend von der Vorratsrolle 1a einer Einheit zur Einbringung von Öffnungen ins Papiersubstrat (siehe gestrichelte Linie) zugeführt, welche eine Sensoreinheit 3 in Form eines Kamerasystems umfasst, welches die Position von Wasserzeichen auf dem Papiersubstrat 1 erfasst, und an eine Recheneinheit 13 übermittelt. Die Recheneinheit 13 ermittelt aus den erfassten Positionsdaten anhand eines Algorithmus korrigierte Positionsdaten und gibt anhand dieser ein Steuersignal an eine Stanzeinheit 8, welche ein Stellglied 14 umfasst, um die Rotationsgeschwindigkeit des Stanzzylinders 8a und optional dessen Position beziehungsweise die Transportgeschwindigkeit und optional die Position des Papiersubstrats (1) zu steuern. Das Stellglied 14 korrigiert die Lage des Papiersubstrats 1 und insbesondere der Papierbogenabschnitte in der Ebene des Papiersubstrats 1 relativ zur Position des Stanzzylinders 8a und die darauf angeordneten, hier nicht gezeigten Schneideinheiten zur Erzeugung der Steuer- und Fensteröffnungen im Papiersubstrat 1.
Das Papiersubstrat 1 wird in die Einheit zur Herstellung der Öffnungen transportiert und nach Vornahme einer Lagekorrektur die Stanzung durchgeführt, indem mittels des Stanzzylinders 8a die Steuer- und Fensteröffnungen erzeugt werden.
Schließlich wird das Papiersubstrat 1 einem Druckwerk 15 zugeführt und mit farbigen Mustern und Seriennummern bedruckt. Zur Steuerung des Druckwerks 15 werden die in der Stanzeinheit 8 gebildeten Steueröffnungen eingesetzt.
Das bedruckte Papiersubstrat 1 wird nun in eine Folienapplikations-Einheit 16 transportiert und die Fensteröffnungen jeweils mit einem Folienelement verschlossen. Zur Steuerung der Folienapplikations-Einheit 16 werden wiederum die in der Stanzeinheit 8 gebildeten Steueröffnungen eingesetzt.
Es können sich weitere Bearbeitungsstationen anschließen, beispielsweise ein weiteres Druckwerk, eine Bedampfungsanlage, eine weitere Folienapplikations-Einheit usw., die hier jedoch nicht gezeigt sind. Schließlich wird das fertige Papiersubstrat 1 auf eine Rolle 1b aufgewickelt oder alternativ einer Schneideeinheit zugeführt, um das Papiersubstrat entlang der virtuellen Teilungslinien in die Nutzen zu zerschneiden. Der Randbereich enthaltend die Wasserzeichen und die Steueröffnungen wird abgetrennt.
Der Fachmann ist in Kenntnis des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung ohne weiteres in der Lage, Papiersubstrate mit Wasserzeichen direkt in Einheiten zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat zu verarbeiten und eine Inline-Verarbeitung, also ohne eine Zwischenlagerung des Papiersubstrats, von dieser Einheit ausgehend im Register mit weiteren Prozessstationen, wie der Folienapplikations-Einheit, dem Druckwerk, einer PVD- oder CVD-Einheit, einer Prägeeinheit usw., durchzuführen.

Claims

Verfahren zur Herstellung mindestens einer Fensteröffnung (7) in einem langgestreckten Papiersubstrat (1), welches quer zu seiner Längsachse virtuell in Papierbogenabschnitte unterteilt ist, umfassend folgende Schritte: a) das Papiersubstrat (1) wird mit mindestens einem Wasserzeichen (2) pro Papierbogenabschnitt vorgesehen, wobei das mindestens eine Wasserzeichen (2) im Randbereich eines jeden Papierbogenabschnitts vorgesehen wird und auf einer ersten Geraden (4) parallel zur Längsachse des Papiersubstrats (1) angeordnet wird; b) die Position mindestens eines Wasserzeichens (2) auf dem Papiersubstrat (1) wird mittels mindestens einer Sensoreinheit (3) optisch erfasst; c) das Papiersubstrat (1) wird nun einer Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat (1) zugeführt, die derart angesteuert wird, dass auf Basis der von der mindestens einen Sensoreinheit (3) erfassten Position des mindestens einen Wasserzeichens (2) mindestens eine Steueröffnung (6) und im Register dazu mindestens eine Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat (1) erzeugt wird, wobei die mindestens eine Steueröffnung (6) auf einer zweiten Geraden (40), welche parallel zu der ersten Geraden (4) ausgerichtet ist, im Randbereich des jeweiligen Papierbogenabschnitts angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt b) die Position von mindestens zwei Wasserzeichen (2) auf dem Papiersubstrat (1) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt b) die Position des mindestens einen Wasserzeichens (2) pro Papierbogenabschnitt mittels der mindestens einen Sensoreinheit (3) in Form von Positionsdaten erfasst wird und die erfassten Positionsdaten mittels eines Algorithmus in korrigierte Positionsdaten umgerechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt c) die Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat (1) auf Basis der korrigierten Positionsdaten die mindestens eine Steueröffnung (6) und im Register dazu die mindestens eine Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat (1) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am langgestreckten Papiersubstrat (1) im Verfahrensschritt a) im Randbereich eines jeden Papierbogenabschnitts mindestens zwei Wasserzeichen (2) vorgesehen werden, welche beide entlang der ersten Geraden (4) oder jeweils auf der ersten Geraden (4), welche parallel zur Längsachse des Papiersubstrats (1) ausgerichtet ist, angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, im Verfahrensschritt c) die Einheit zur Herstellung von Öffnungen im Papiersubstrat (1) auf Basis der korrigierten Positionsdaten mindestens zwei Steueröffnungen (6) und im Register dazu die mindestens eine Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt in dem Papiersubstrat (1) erzeugt, wobei die mindestens zwei Steueröffnungen (6) auf der zweiten Geraden (40), welche parallel zur ersten Geraden (4) ausgerichtet ist, im Randbereich des jeweiligen Papierbogenabschnitts angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zur Bildung der mindestens einen Steueröffnung (6) und/oder der mindestens einen Fensteröffnung (7) durch eine Stanzeinheit (8), eine Laserschneideinheit oder eine Wasserstrahlschneideinheit gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zur Bildung der mindestens einen Steueröffnung (6) und/oder der mindestens einen Fensteröffnung (7) durch einen rotierenden Stanzzylinder (8a) gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Papiersubstrat (1) in mindestens zwei Papierbogenabschnitte (10) untergliedert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Papierbogenabschnitte (10) jeweils in mindestens zwei Teilsegmente (10') untergliedert werden, wobei jedes Teilsegment (10') mit mindestens einer Fensteröffnung (7) versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Fensteröffnungen (7) gebildet werden und dass die mindestens zwei Fensteröffnungen (7) auf mindestens einer dritten Geraden (400) angeordnet werden, die parallel zur ersten Gerade (4) und zur zweiten Gerade (40) ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wasserzeichen (2) mit einer Länge und einer Breite im Bereich von 0,5 bis 10 mm ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes Wasserzeichen (2) die erste Gerade (4) zumindest berührt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes Wasserzeichen (2) punktförmig oder linienförmig ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Wasserzeichen (2) jeweils eine Steueröffnung (6) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass neben jedem Wasserzeichen (2) jeweils eine Steueröffnung (6) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines jeden Wasserzeichens (2) jeweils eine Steueröffnung (6) gebildet wird, so dass zumindest Teile des jeweiligen Wasserzeichens (2) entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Papiersubstrat (1) zusätzlich zu dem mindestens einen Wasserzeichen (2) mit mindestens einem Dekor-Wasserzeichen versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das, das mindestens eine Wasserzeichen (2) aufweisende, langgestreckte Papiersubstrat (1) während der optischen Erkennung der Position des mindestens einen Wasserzeichens (2) und während des Einbringens der mindestens einen Steueröffnungen (6) und der mindestens einen Fensteröffnung (7), von Rolle (1a) zu Rolle (1b) transportiert wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch – eine Transporteinheit zum Transport des langgestreckten Papiersubstrats (1); – eine Sensoreinheit (3) zur optischen Erfassung der Position mindestens eines Wasserzeichens (2) in Form von Positionsdaten; – eine Recheneinheit (13) zur Korrektur der erfassten Positionsdaten mittels eines Algorithmus; und – eine mittels der Recheneinheit (13) steuerbare Einheit zur Ausbildung der mindestens einen Fensteröffnung (7) pro Papierbogenabschnitt und der mindestens einen Steueröffnung (6) pro Papierbogenabschnitt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit ein Stellglied (14) zur Ausrichtung und/oder Korrektur einer Position des langgestreckten Papiersubstrats (1) relativ zur Einheit umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit als eine Stanzeinheit (8) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit als Stanzzylinder (8a) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sensoreinheit (3) durch ein Kamerasystem gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit durch ein Zugwerk oder einen Walzenspalt gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin mindestens ein Druckwerk (15) zum Bedrucken des Papiersubstrats (1) aufweist, welches der Einheit vor- und/oder nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin mindestens eine Folienapplikations-Einheit (16) aufweist, welche der Einheit nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin mindestens eine Schneideeinheit aufweist, welche zum Zerteilen des Papiersubstrats (1) in einzelne Nutzen und/oder zur Abtrennung des Randbereichs eines jeden Papierbogenabschnitts, welcher das mindestens eine Wasserzeichen (2) und die mindestens eine Steueröffnung (6) aufweist, eingerichtet ist.