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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Markierungstechnik zum Anbringen von Markierungen auf, an oder in einem leimfreien Filterpapier.
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In der Praxis sind verschiedene Ansätze unternommen worden, Markierungen, insbesondere Druckmarkierungen, an bzw. auf leimfreien Filterpapieren anzubringen.
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Leimfreie Filterpapiere weisen durch die Faserverfilzung besondere Eigenschaften auf, die eine Verarbeitung mit herkömmlichen Druckprozessen wie beispielsweise dem Offset-Druck ausschließen. Wegen der Leimfreiheit weisen die hier adressierten Filterpapiere eine geringe Binnen-Festigkeit und eine hohe Porosität auf. Sie neigen stark zu einer Staubabsonderung durch Ablösung von Partikeln. Leimfreie Filterpapiere müssen daher mit großer Behutsamkeit gehandhabt und verarbeitet werden, um einen Staubtransport innerhalb einer Verarbeitungsanlage zu minimieren, der sonst das Druckbild oder Markierungsbild negativ beeinflussen würde. Andererseits haften Druckfarben wegen der Leimfreiheit und der hohen Porosität schlecht an dem Filterpapier. Mit anderen Worten weist leimfreies Filterpapier eine schlechte Bedruckbarkeit auf.
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Leimfreie Filterpapiere weisen ferner in der Regel ein hohes Volumen auf. Das Volumen unterliegt allerdings im Vergleich zu anderen Papiersorten starken toleranzbedingten oder feuchtigkeitsbedingten Schwankungen. Ferner weisen leimfreie Filterpapiere eine hohe Anfälligkeit für feuchtigkeitsbedingte und/oder temperaturbedingte Dehnung auf.
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Wegen der vorgenannten Eigenschaften werden leimfreie Filterpapiere bisher überwiegend im manuellen oder halbautomatischen Bogendruck mit Markierungen versehen, wodurch die Produktionskapazität beschränkt ist. Eine manuelle Handhabung bedingt erhöhte Risiken für einen Fremdstoffeintrag in den Verarbeitungsprozess, der zu einer Kontamination des Filterpapiers führen kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Markierungstechnik für leimfreies Filterpapier aufzuzeigen, das insbesondere eine bahnförmige Verarbeitung leimfreien Filterpapiers in einem kontinuierlichen und bevorzugt automatisierten Prozess ermöglicht.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale der eigenständigen Ansprüche.
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Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung ist dazu geeignet, ein leimfreies Filterpapier (oder Vliespapier) in einem kontinuierlichen Prozess mit Druckmarkierungen und etwaig weiteren Markierungen zu versehen. Der Begriff „Leimfreiheit“ ist in diesem Zusammenhang als das vollständige Fehlen von Leim im Filterpapier zu verstehen. Die Technologie, die diese Eignung aufweist, kann natürlich auch dazu verwendet werden, ein weitestgehend leimfreies Filterpapier oder Vliespapier mit Druckmarkierungen und etwaig weiteren Markierungen zu versehen.
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In der Praxis sind verschiedene Methoden bekannt, um den Leimungsgrad von Papieren zu ermitteln, beispielsweise die in DI 53126 erwähnte Methode durch „Bestimmung der Saugzone nach Klemm“.
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Unter „weitestgehend leimfrei“ ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verstehen, dass das Papier gemäß der o.g. Messmethode weniger als „1/4 geleimt“ ist. „1/4 geleimte Papiere“ weisen eine durch das Prüfverfahren von Klemm ermittelten Saughofdurchmesser von 10 mm-15 mm auf. Weitestgehend leimfreie Papiere sind demnach durch einen Saughofdurchmesser von mehr als 15 mm gekennzeichnet.
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Nachfolgend wird aus Gründen der vereinfachten Darstellung ausschließlich der Begriff „Leimfreies Filterpapier“ verwendet. Die vorliegende Offenbarung ist so zu verstehen, dass anstelle des leimfreien Filterpapiers auch ein weitestgehend leimfreies Filterpapier gemäß der o.g. Definition verwendet werden kann.
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Die vorliegende Offenbarung umfasst ein Markierungsverfahren zur Anbringung von mehreren Druckmarkierungen auf einem leimfreien Filterpapier. Das Filterpapier kann insbesondere ein Probenträger-Filterpapier und/oder ein medizinisches Filterpapier sein. In beiden Fällen ist das Filterpapier dazu vorgesehen, eine in der Regel flüssige Stoffprobe aufzunehmen und einzuschließen. Die Leimfreiheit des Filterpapiers ist unter anderem notwendig bzw. vorteilhaft, um eine chemische Veränderung des Probenmaterials auszuschließen, sodass besonders genaue Analysen an der Stoffprobe durchführbar sind. Das Probenmaterial kann beispielsweise menschliches oder tierisches Blut (DNA), eine chemische Substanz oder ein Nahrungsmittel sein.
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Die verschiedenen Markierungen auf dem Filterpapier können unterschiedlichen Zwecken dienen. Einerseits werden Druckmarkierungen (mit Druckfarbe aufgedruckte Markierungen) aufgebracht, die mehrheitlich als Informationsträger dienen und beispielsweise solche Bereiche auf dem Filterpapier kennzeichnen, an denen das Probenmaterial aufgebracht werden soll. Daneben können Druckmarkierungen Anweisungen über die Verwendung des Probenträgers oder ein Hersteller-Kennzeichen umfassen. Wiederum alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Druckmarkierungen als Positionsmarken ausgebildet sein, die beispielsweise von einem Analysegerät erfasst werden, um in einem teil- oder vollautomatischen Prozess die Stellen auf dem Probenträger zu ermitteln, an denen sich ein auszuwertendes Probenmaterial befinden sollte. An solchen Stellen kann beispielsweise eine chemische Analyse ausgeführt werden oder der entsprechende Bereich des Probenträgers kann automatisiert abgetrennt und einem Analyseverfahren zugeführt werden.
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Die Druckmarkierungen weisen unterschiedliche Konturbreiten auf, d.h. unterschiedliche Strichstärken oder Druckbreiten der Markierungen. Sie werden durch Druckwalzen aufgebracht. Die Druckwalzen übertragen eine Druckfarbe auf die vorgesehenen Oberflächenbereiche des leimfreien Filterpapiers. An den Druckwalzen sind farbtragende Erhebungen in Form der aufzubringenden Druckmarkierungen vorhanden. Die äußere Kontur der Erhebungen entspricht insbesondere einer Negativform einer aufzubringenden Druckmarkierung.
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Das Markierungsverfahren umfasst die folgenden Schritte. Das leimfreie Filterpapier wird als zu bedruckende Bahn einem Bedruckungsabschnitt mit mindestens zwei synchronisierten Druckwalzen zugeführt. Eine erste Gruppe von Druckmarkierungen, die eine Konturbreite in einem ersten Wertebereich aufweisen, wird durch eine erste Druckwalze aufgebracht, die Erhebungen mit einer ersten Eindrucktiefe aufweist. Zumindest eine zweite oder weitere Gruppe von Druckmarkierungen, die eine Konturbreite in einem zweiten oder weiteren Wertebereich aufweisen, wird durch eine zweite oder weitere Druckwalze aufgebracht, die Erhebungen mit einer zweiten oder weiteren Eindrucktiefe aufweist. Die zweite oder weitere Eindrucktiefe unterscheidet sich von der ersten Eindrucktiefe.
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Mit anderen Worten wird das Markierungsbild in Gruppen aufgeteilt, wobei jeweils in einer Gruppe Druckmarkierungen enthalten sind, deren Konturbreite in einem bestimmten Wertebereich liegt. Für jede dieser Gruppen wird eine separate Druckwalze vorgesehen. Die farbtragenden Erhebungen der verschiedenen Druckwalzen haben jeweils unterschiedliche Eindrucktiefen.
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Insbesondere können für steigende Konturbreiten jeweils Erhebungen mit steigenden Eindrucktiefen vorgesehen sein.
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Darüber hinaus können die Erhebungen an den Druckwalzen mit unterschiedlichen Auftragsmengen an Druckfarbe versehen sein, insbesondere mit unterschiedlichen Auftragsmengen derselben Druckfarbe. Bevorzugt kann für eine höhere Konturbreite eine größere Auftragsmenge an Druckfarbe vorgesehen sein.
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Durch die vorgenannten Maßnahmen - verschiedene Eintrucktiefen und/oder verschiedene Farbauftragsmengen - wird die Auftragung der Druckfarbe an die besonderen Eigenschaften des leimfreien Filterpapiers angepasst. Insbesondere werden der jeweils im Bereich der Erhebungen aufgebrachte Druck und die aufgebrachte Farbmenge an die unterschiedlichen Konturbreiten angepasst. Schmale bzw. feine Druckmarkierungen werden bei einer verhältnismäßig geringen Eindrucktiefe und mit geringer Farbmenge aufgebracht. Breitere bzw. dickere Druckmarkierungen werden mit einer höheren Eindrucktiefe und bevorzugt einer größeren Farbemenge aufgebracht. Durch die höhere Farbmenge wird erreicht, dass die Druckfarbe in etwas tiefer gelegene Schichten des Filterpapiers eindringen kann, wodurch die Haftung der Druckfarbe an bzw. in dem Filterpapier einerseits und die Binnenhaftung der mit Farbe getränkten Materialschichten innerhalb des Filterpapiers andererseits begünstigt werden. Ein unerwünschtes Anhaften von Teilen des Filterpapiers an der Druckwalze wird vermieden. Ein solches unerwünschtes Anhaften könnte zu einem Ausreißen von Materialbereichen des Filterpapiers in der Randschicht führen, was einerseits Fehler im Druckbild und andererseits Verschmutzungen zur Folge hätte.
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Die Einbringung der Druckfarbe wird durch den jeweils höheren Anpressdruck bzw. die höhere Eindrucktiefe zusätzlich begünstigt. Auf diese Weise sind exakt positionierte Druckmarkierungen mit gleichmäßiger und vollständiger Farbabdeckung sowie klar abgegrenzten Konturen erzeugbar.
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Die vorliegende Offenbarung umfasst weiterhin eine Verarbeitungsanlage für leimfreie Filterpapiere, die zumindest eine Markierungsvorrichtung zur Anbringung von mehreren Druckmarkierungen auf dem leimfreien Filterpapier umfasst. Die Druckmarkierungen weisen unterschiedliche Konturbreiten auf. Die Markierungsvorrichtung umfasst mindestens zwei synchronisierte Druckwalzen, die farbtragende Erhebungen in Form der aufzubringenden Druckmarkierungen aufweisen. Eine erste Druckwalze weist erste Erhebungen mit einer ersten Eindrucktiefe auf, um eine erste Gruppe von Druckmarkierungen auf die Filterpapier-Bahn aufzubringen. Eine zweite oder weitere Druckwalze weist Erhebungen mit einer zweiten oder weiteren Eindrucktiefe auf, um eine zweite oder weitere Gruppe von Druckmarkierungen auf die Filterpapier-Bahn aufzubringen. Die Eindrucktiefe der Erhebungen an der zweiten oder weiteren Druckwalze ist zu der Eindrucktiefe der Erhebungen an der ersten Druckwalze unterschiedlich.
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Bevorzugt sind die Eindrucktiefen für die Erhebungen an den verschiedenen Druckwalzen gemäß der obigen Erläuterung in Abhängigkeit von dem Wertebereich der Konturbreiten in der jeweiligen Gruppe an Druckmarkierungen festgelegt.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, den beigefügten Zeichnungen sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Es zeigen:
- 1: Eine schematische Darstellung einer Markierungsvorrichtung mit einem Bedruckungsabschnitt zum Aufbringen von drei Gruppen von Druckmarkierungen;
- 2: vergrößerte Ausschnittdarstellungen der Eingriffsbereiche der Druckwalzen mit dem Filterpapier gemäß Ausschnitt II in 1;
- 3: eine Erläuterungsskizze zu drei Gruppen von Druckmarkierungen, deren Konturbreiten jeweils in unterschiedlichen Wertebereichen liegen und die Zusammensetzung der Gruppen zu einem gesamten Druckbild für einen Probenträger;
- 4: eine Markierungsvorrichtung mit einem Bedruckungsabschnitt und einem zusätzlichen Schneid-, Stanz- oder Prägeabschnitt;
- 5: eine Darstellung eines Markierungsbilds für einen Probenträger analog zu 3 mit zusätzlichen Schneid-, Stanz- und Prägemarkierungen;
- 6: eine Ausschnittdarstellung analog zu 2 auf den Eingriffsbereich einer Schneid-, Stanz- oder Prägewalze am Filterpapier.
- 7: eine schematische Draufsicht auf eine Verarbeitungsanlage mit einer Markierungsvorrichtung, einem Bindungsabschnitt und weiteren Anlagenbestandteilen zur Bereitstellung einer markierten Filterpapier-Bahn, einer mit einem Formularpapier kombinierten Materialbahn sowie Probenträgern, die durch Zertrennen der kombinierten Materialbahn erzeugt sind.
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Die in 1 dargestellte Markierungsvorrichtung (10) ist dazu ausgebildet, das Markierungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung auszuführen. Sie weist zumindest einen Bedruckungsabschnitt (11) auf, durch den mehrere Druckmarkierungen (18) auf eine Filterpapier-Bahn (19) bzw. eine zu bedruckende Bahn (19) aus dem leimfreien Filterpapier (12) aufgebracht werden.
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Der Bedruckungsabschnitt (11) umfasst zumindest zwei und bevorzugt drei oder mehr Druckwalzen (R1-R3). Die Druckwalzen (R1-R3) sind untereinander synchronisiert, d.h. sie weisen bevorzugt dieselbe Umlaufgeschwindigkeit (v) oder aufeinander abgestimmte Umlaufgeschwindigkeiten auf. Es kann gegebenenfalls vorgesehen sein, dass die Umlaufgeschwindigkeit (v) in der Förderrichtung (x) von einer Druckwalze (R1) zur nächsten (R2, R3) leicht erhöht ist, um eine minimale Dehnung der Filterpapier-Bahn (19) zu bewirken und die Bahn beim Durchlaufen des Bedruckungsabschnitts (11) bzw. der Markierungsvorrichtung (10) gespannt zu halten. Bevorzugt ist für alle Druckwalzen (R1 bis R3) dieselbe Umlaufgeschwindigkeit (v) vorgesehen.
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Die zu bedruckende Bahn (19) wird bevorzugt durch einen Kontakt mit den Druckwalzen (R1-R3) durch den Bedruckungsabschnitt (11) gefördert. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die zu bedruckende Bahn (19) ausschließlich durch diesen Kontakt gefördert wird. Es sind somit keine separaten Fördermittel, wie beispielsweise randseitige klemmende oder in Ausnehmungen in dem Filterpapier eingreifende Förderrollen. Der Verzicht auf separate Fördermittel begünstigt eine staubfreie oder staubreduzierte Handhabung des leimfreien Filterpapiers.
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Besonders bevorzugt erfolgt die Förderung der zu bedruckenden Bahn (19) durch den Kontakt der jeweiligen Erhebungen (E1-E3) an den Druckwalzen (R1-R3) mit der zu bedruckenden Bahn (19). Die mechanische Beanspruchung des leimfreien Filterpapiers wird damit auf ein Minimum reduziert. In der Kontaktzone an den Erhebungen (E1-E3) wirkt die aufgetragene Druckfarbe ebenfalls staubhemmend. Durch die Druckfarbe werden Partikel, die etwaig bei der mechanischen Kontaktierung von oder aus der Oberfläche des leimfreien Filterpapiers gelöst (Filterpapierstaub) werden, im Wesentlichen vollständig gebunden, so dass der Druckvorgang mit einem sehr geringen Maß an Staubübertrag stattfinden kann.
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Die Markierungsvorrichtung (10) gemäß der vorliegenden Offenbarung kann über besonders lange Zeitdauern kontinuierlich bzw. ohne zwischengeschaltete Wartungs- oder Reinigungsvorgänge betrieben werden, beispielsweise über Zeiträume von mehreren Stunden, was die Produktionskapazität gegenüber bisher bekannten Verfahren um den Faktor 5 bis 10 steigert. Außerdem wird ein besonders sauberes Markierungsbild erreicht, das frei von Grauschleier auf den bedruckten Flächen und frei von Staubkontamination im Bereich der Probenaufnahmeflächen ist. Die durch das Markierungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellten Probenträger weisen daher eine besonders hohe Verarbeitungsgüte auf und entsprechen den höchsten Qualitäts- und Hygieneanforderungen bzw. Reinheitsanforderungen in der chemischen und medizinischen Analysetechnik.
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Die Zuführung der leimfreien Filterpapier-Bahn (19) zu der Markierungsvorrichtung (10) bzw. dem Bedruckungsabschnitt (11) kann auf beliebige Weise erfolgen. Bevorzugt wird die zu bedruckende Bahn (19) von einer Rolle (13) abgezogen und mit im Wesentlichen kontinuierlicher Geschwindigkeit (v) zu dem Bedruckungsabschnitt (11) bzw. durch den Bedruckungsabschnitt (11) gefördert. Die Fördergeschwindigkeit (v) wird insbesondere durch die Umlaufgeschwindigkeit (v) der synchronisierten Druckwalzen (R1-R3) vorgegeben. Gegebenenfalls kann die Rolle (13) während der Durchführung des Markierungsverfahrens derart angetrieben sein, dass die zu bedruckende Bahn (19) mit der benötigten Geschwindigkeit (v) von der Rolle (12) freigegeben wird.
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Der Antrieb der Filterpapier-Rolle (13) kann insbesondere in Abhängigkeit von dem momentanen Außendurchmesser der Rolle (13) gesteuert sein, wobei der Außendurchmesser bevorzugt sensorisch erfasst wird.
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2 zeigt schematische Querschnittansichten des Eingriffsbereichs zwischen den jeweiligen Druckwalzen (R1-R3) und dem leimfreien Filterpapier (12) bzw. der zu bedruckenden Bahn (19). Der Aufbau der Druckwalzen (R1-R3) kann grundsätzlich beliebig gewählt sein. Bevorzugt ist zu jeder Druckwalze (R1-R3) ein Gegenelement vorgesehen, insbesondere eine Gegenwalze (20). Alternativ kann eine andere Art eines Gegenelements vorgesehen sein.
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Der Abstand einer Druckwalze (R1-R3) zu dem jeweiligen Gegenelement ist bevorzugt einstellbar und auf einen solchen Wert eingestellt, dass der Transport der zu bedruckenden Filterbahn (19) durch den Kontakt mit der Druckwalze (R1-R3) und insbesondere durch den Kontakt mit den Erhebungen (E1-E3) erfolgt. Die Einstellung kann insbesondere durch ein Anheben oder Senken der Achsen (14) der Druckwalzen (R1-R3) in einer Richtung (z) erfolgen, die normal zur Ebene der zu bedruckenden Bahn (19) orientiert ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Einstellung des wirksamen Abstands zwischen einer Druckwalze (R1-R3) und dem jeweiligen Gegenelement (20) durch die Vorgabe oder Veränderung der Randstruktur einer Druckwalze (R1-R3) erfolgen. Die Randstruktur der Druckwalzen (R1-R3) kann beliebig ausgebildet sein. Eine bevorzugte Ausbildung ist in 2 dargestellt. Die dortigen Druckwalzen (R1-R3) weisen jeweils einen Walzenkörper (15) und eine außenseitig zur Mantelfläche des Walzenkörpers (15) aufgebrachte profilierte Lage (17) auf. Die Erhebungen (E1-E3) der Druckwalze (R1-R3) sind Bestandteil dieser profilierten Lage (17). Die profilierte Lage (17) kann insbesondere durch eine Typenmatrize gebildet sein, die beispielsweise in Mattenform hergestellt und in Form einer Zylinderwandung auf eine Druckwalze (R1-R3) aufgebracht ist, um die profilierte Lage (17) zu bilden.
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Zwischen der profilierten Lage (17) und der Mantelfläche der Druckwalze (R1-R3) kann bevorzugt eine Distanzierungs-Einlage (16) angeordnet sein. Die Distanzierungs-Einlage (16) kann beliebig ausgebildet sein. Sie kann insbesondere eine anpassbare Dicke haben und dazu dienen, den wirksamen Durchmesser der Druckwalze (R1-R3) und damit den wirksamen Abstand zwischen der Druckwalze (R1-R3) und dem Gegenelement (20) und/oder die Eindrucktiefe (T1-T3) der Erhebungen (E1-E3) anzupassen.
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Der Bedruckungsabschnitt (11) ist bevorzugt dazu ausgebildet, für zumindest zwei Druckwalzen (R1-R3) unterschiedliche Auftragsmengen (F1-F3) an Druckfarbe vorzusehen. Dies kann durch beliebige konstruktive Mittel erreicht werden. Besonders bevorzugt sind zwei oder mehr Druckwerke mit jeweils einer oder mehreren Druckwalzen (R1-R3) vorgesehen, wobei in jedem Druckwerk eine separate Farbzuführung vorhanden ist, über die die Auftragsmenge (F1-F3) der Druckfarbe einstellbar ist.
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3 zeigt im unteren Bereich eine Schemadarstellung eines gesamten Druckbildes (21). Dieses Druckbild (21) umfasst eine Mehrzahl an Druckmarkierungen (18) mit jeweils unterschiedlichen Markierungsdicken bzw. Konturbreiten (B). In dem Beispiel von 3 wird das gesamte Druckbild (21) aus drei Teilbildern zusammengesetzt, die jeweils eine Gruppe (G1-G3) von Druckmarkierungen (18) umfassen. Diese Teilbilder sind im oberen Bereich von 3 nebeneinander dargestellt. Mit durchgezogenen Linien bzw. gefüllten Flächen dargestellte Druckmarkierungen (18) sind Bestandteil der jeweiligen Gruppe (G1-G3). Gestrichelt dargestellte Linien zeigen Druckmarkierungen, die nicht zu der jeweiligen Gruppe (G1-G3) gehören.
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Die erste Gruppe (G1) umfasst im Wesentlichen dünne Linien, d.h. Druckmarkierungen (18), die aus einem ersten niedrigen Wertebereich (W1) der Konturbreite (B) entnommen sind. Die zweite und die dritte Gruppe (G2,G3) umfassen jeweils breitere Linien und flächige Druckmarkierungen (18), deren Konturbreiten (B) aus jeweils anderen Wertebereichen (W2, W3) stammen. Die Wertebereiche (W1-W3) können bevorzugt vollständig voneinander getrennt sein, sodass jede Konturbreite (B) in genau einem Wertebereich (W1, W2, W3) liegt. Sie können alternativ einen Überlappungsbereich aufweisen.
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Mit anderen Worten wird das gesamte Druckbild (21) bei der Markierungstechnik gemäß der vorliegenden Offenbarung in Gruppen (G1-G3) aus schmalen, mittleren und dicken Druckmarkierungen (18) aufgeteilt, wobei diese Gruppen (G1-G3) jeweils über eine separate Druckwalze (R1-R3) aufgebracht werden.
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4 zeigt eine schematische Seitenansicht auf eine Markierungsvorrichtung (10) analog zu 1. Die Markierungsvorrichtung (10) weist in dem Beispiel von 4 zusätzlich zu dem Bedruckungsabschnitt (11) einen Schneid-, Stanz- oder Prägeabschnitt (25) mit zumindest einer Schneid-, Stanz- oder Prägewalze (R4) auf.
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Die Schneid-, Stanz- oder Prägewalze (R4) ist bevorzugt zu wenigstens einer der Druckwalzen (R1-R3) des Bedruckungsabschnitts (11) synchronisiert, d.h. sie weist bevorzugt eine übereinstimmende oder angepasste Umlaufgeschwindigkeit (v) auf. Mit anderen Worten wird in dem Markierungsverfahren bevorzugt zusätzlich zu den Druckmarkierungen zumindest eine Schneid-, Stanz- oder Prägemarkierung an oder in dem leimfreien Filterpapier (12) angebracht. Die hierfür vorgesehene Schneid-, Stanz- oder Prägewalze (R4) ist bevorzugt in der Förderrichtung (x) hinter den Druckwalzen (R1-R3) angeordnet. Alternativ kann eine andere Anordnungsposition entlang der Förderrichtung (x) vorgesehen sein, beispielsweise zwischen zwei Druckwalzen (R1, R2, R3).
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Eine Prägewalze kann ggfs. eine Druckwalze (R3) mit einer besonders hohen Eindrucktiefe (T3) sein, sodass eine Prägemarkierung mit einer Druckmarkierung (18) zusammenfallen kann.
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5 zeigt eine schematische Draufsicht auf das gesamte Markierungsbild (21) für einen Probenträger, der aus dem markierten Filterpapier (12) herstellbar ist. Das in 5 gezeigte Markierungsbild umfasst neben den bereits in 3 gezeigten Druckmarkierungen (18) verschiedene Schneid-, Stanz- und Prägemarkierungen (22, 23, 24). In den Ecken des Probenträgers sind Stanzmarkierungen (23) angebracht, bei denen flächige Bereiche des Filterpapiers vollständig entfernt werden. Solche Stanzmarkierungen (23) eignen sich besonders als Positionsmarken, die mit optischen Sensoren mit hoher Genauigkeit erfassbar sind, insbesondere auf Basis einer Lichtschranken- oder Durchleuchtungstechnik.
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Im Bereich der kreisförmigen Probenaufnahmeflächen, die durch dicke kreisringförmige Druckmarkierungen (18) gekennzeichnet sind, sind zusätzliche innenliegende und ringförmige Schneidmarkierungen (22) vorgesehen, an denen das Filterpapier (12) linienförmig in einem lokal begrenzten Bereich durchtrennt wird. Solche Schneidmarkierungen (22) können verschiedene Wirkungen haben. Sie können einerseits als Perforation bzw. Vorzugstrennstelle dienen, um den Probenaufnahmebereich möglichst leicht von dem Probenträger abtrennen zu können. Andererseits kann durch Schneidmarkierungen (22) das Überquellen einer Probensubstanz behindert werden, um beispielsweise den Kontakt der Probensubstanz mit einer Druckmarkierung (18) zu verhindern. Ein solcher stofflicher Kontakt zwischen der Probensubstanz und der Druckmarkierung (18) könnte etwaig zu einer Kontamination des Probenmaterials mit einem Bestandteil der Druckfarbe und damit zu einer Veränderung des Analyseergebnisses führen. Für einen Überquell-Schutz sind alternativ oder zusätzlich Stanzmarkierungen (23) anbringbar.
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In dem Beispiel von 5 ist ein Hersteller-Kennzeichen als Prägemarkierung (24) eingebracht. Das genau positionierte Erzeugen von Prägemarkierungen (24) relativ zu Druckmarkierungen (18) und/oder Schneid- oder Stanzmarkierungen (22, 23) ist bei bisher bekannten Verarbeitungstechniken für leimfreie Filterpapiere, insbesondere bei bogenbasierten Bearbeitungstechniken, nur mit einem hohen Aufwand möglich, weshalb sich Prägemarkierungen (24) als Echtheits-Kennzeichen nutzen lassen, die nur schwer imitierbar sind.
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6 zeigt eine beispielhafte Seitenansicht auf eine Schneid-, Stanz- oder Prägewalze (R4) analog zu den Darstellungen in 2. Die Walze (R4) weist ein oder mehrere Schneid- oder Prägemittel (26) auf, die beliebig ausgebildet sein können. Ein Schneidmittel kann insbesondere eine in Normalrichtung von der Oberfläche der Walze (R4) abstehende Klingenform haben. Die Schneid- oder Prägemittel (26) können mit Matrizenelementen (27) an einer Gegenwalze (20') korrespondieren. Die Matrizenelemente (27) können ein oder mehrfach an der Gegenwalze (20') angeordnet und beliebig ausgebildet sein. Bevorzugt weisen Schneidelemente (26) eine Überstandshöhe gegenüber dem Außendurchmesser der Schneid- oder Stanzwalze (R4) auf, die größer ist als der Durchmesser des leimfreien Filterpapiers (12). Ein Prägemittel kann eine geringere Überstandshöhe aufweisen. Ein Prägemittel kann insbesondere die Form einer der vorgenannten Erhebungen (E1-E3) mit einer besonders hohen Eindrucktiefe haben.
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7 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Verarbeitungsanlage (30) für leimfreie Filterpapiere (12) und zur Bereitstellung von markierten Probenträgern bzw.
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Filterkarten (39). Die Verarbeitungsanlage (30) umfasst zumindest eine Markierungsvorrichtung (10) gemäß der vorliegenden Offenbarung, die wiederum einen Bedruckungsabschnitt (11) und gegebenenfalls zusätzlich einen Schneid-, Stanz- oder Prägeabschnitt (25) aufweist. Durch die Markierungsvorrichtung (10) werden gemäß den obigen Ausführungen Druckmarkierungen (18) und gegebenenfalls zusätzlich Schneidmarkierungen (22) und/oder Stanzmarkierungen (23) und/oder Prägemarkierungen (24) an oder in dem leimfreien Filterpapier (12) angebracht. Dementsprechend wird von der Markierungsvorrichtung (10) eine mit Markierungen (18, 22, 23, 24) versehene Filterpapier-Bahn (19) bereitgestellt, die im Weiteren auch als markierte Filterpapier-Bahn bezeichnet wird.
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Die markierte Filterpapier-Bahn (19) kann auf beliebige Weise weiter verarbeitet werden. Gemäß einer ersten Ausführungsvariante (nicht dargestellt) kann die mit Markierungen versehene Filterpapier-Bahn das Endprodukt der Verarbeitung sein und beispielsweise in Rollenform oder Bogenform verpackt und versendet werden.
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Alternativ und bevorzugt erfolgt eine direkte Weiterverarbeitung der mit Markierungen (18, 22, 23, 24) versehenen Filterpapier-Bahn (19) nach dem Auslauf aus der Markierungsvorrichtung (10). Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die mit Markierungen versehene Filterbahn-Bahn (19) mit zumindest einer Formularpapier-Bahn (33) zu einer kombinierten Materialbahn (38) verbunden (zusammengeschlossen) wird, insbesondere durch lokales Verleimen. Der Begriff „Formularpapier“ wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung als begriffliche Abgrenzung gegenüber dem schwer bedruckbaren Filter- oder Vliespapier verwendet. Unter einem „Formularpapier“ kann jede Art eines streifen- oder bahnförmigen Informationsträgers verstanden werden, insbesondere ein mit herkömmlichen Mitteln bedruckbares leimhaltiges Papier oder eine Folie.
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Die in 7 dargestellte Verarbeitungsanlage weist einen Bindungsabschnitt (31) auf, der bevorzugt in der Förderrichtung (x) hinter dem Auslauf der Markierungsvorrichtung (10) angeordnet ist. Der Bindungsabschnitt (31) kann durch beliebige Mittel gebildet sein, insbesondere durch eine separate Bindevorrichtung. An oder in dem Bindungsabschnitt (31) wird ein Formularpapier (32) zugeführt, das beispielsweise ebenfalls von einer Rolle als anzubindende Bahn bzw. Formularpapier-Bahn (33) abgezogen und zugeführt wird. Alternativ kann das Formularpapier in Bogenform zugeführt sein.
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Das Formularpapier ist in der Regel ein leimhaltiges Papier. Das Formularpapier kann vorbedruckt sein und/oder innerhalb der Verarbeitungsanlage mit herkömmlichen Drucktechniken bedruckt werden. In dem Beispiel von 7 wird das Formularpapier (32) in Bahnform (d.h. als Formularpapier-Bahn (33)) einer Bedruckungsvorrichtung (34) zugeführt, die beliebige Schrift- oder Grafikelemente auf die Formularpapier-Bahn (33) aufbringt.
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In dem Bindungsabschnitt (31) wird die Formularpapier-Bahn (33) relativ zu der mit Markierungen versehenen Filterpapier-Bahn (19) positioniert und die Bahnen (33, 19) werden durch eine beliebige Bindungstechnik miteinander zu einer kombinierten Materialbahn (38) zusammengeschlossen.
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Die Formularpapier-Bahn (33) oder ein in anderer Form zugeführtes Formularpapier (32) kann dasselbe Format haben wie die Filterpapier-Bahn (19), insbesondere dieselbe Breite quer zur Förderrichtung (x). Alternativ können unterschiedliche Formate vorliegen, insbesondere unterschiedliche Bahnbreiten (nicht dargestellt).
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Das Positionieren, Kombinieren und Zusammenschließen erfolgt bevorzugt bei derselben Geschwindigkeit (v) mit der die mit Markierungen versehene Filterpapier-Bahn (19) in dem Bedruckungsabschnitt (11) und/oder dem Schneid-, Stanz- oder Prägeabschnitt (25) verarbeitet wird. Mit anderen Worten ist der Bindungsabschnitt (31) bevorzugt zu der Markierungsvorrichtung (10) synchronisiert. Die Markierungsvorrichtung (10) bzw. der Bedruckungsabschnitt (11) und der Schneid-, Stanz- oder Prägeabschnitt (25), sowie der Bindungsabschnitt (31) können bevorzugt über ein gemeinsames mechanisches Antriebsmittel synchronisiert sein, insbesondere durch eine gemeinsame Antriebswelle.
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Die Verarbeitungsanlage (30) umfasst bevorzugt eine Trennvorrichtung (37), die dazu ausgebildet ist, die markierte Filterpapier-Bahn (19) oder die kombinierte Materialbahn (38) in Einzelabschnitte zu zertrennen. Ein solcher Einzelabschnitt kann bevorzugt eine einzelne Filterkarte (39) sein, wie sie in 7 beispielhaft dargestellt ist. Alternativ kann ein Einzelabschnitt ein Bogen sein, der zwei oder mehr Filterkarten (39) bzw. Probenträger umfasst.
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In dem Beispiel von 7 wird eine einzelne Formularpapier-Bahn (33) auf die markierte Filterpapierbahn (19) aufgelegt und randseitig angeleimt, so dass die verschiedenen Markierungen (18, 22, 23, 24) auf dem Filterpapier (12) durch das Formularpapier (32) überdeckt werden. Die Überdeckung durch das Formularpapier (32) kann einen Schutz für das Filterpapier (12) bewirken, insbesondere für die Probeaufnahmeflächen. In der gleichen Weise oder in ähnlicher Weise kann ein weiteres Formularpapier auf der anderen Seite des Filterpapiers (12) angeordnet werden. Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, das Formularpapier (32) durch geeignete Mittel ein- oder mehrfach zu falzen, sodass beispielsweise zwei, drei oder mehr über Falze miteinander verbundene Abschnitte erzeugt werden, zwischen denen das Filterpapier (12) teilweise oder vollständige eingeschlossen wird. Hierfür kann beispielsweise eine Falzvorrichtung (nicht dargestellt) in der Förderrichtung (x) hinter dem Bindungsabschnitt (31) angeordnet sein.
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Mit anderen Worten können eine oder mehrere Schichten aus einem Formularpapier (32) ober- und/oder unterhalb des Filterpapiers (12) angeordnet werden, so dass diese das Filterpapier (12) ein- oder mehrseitig schützend überdecken oder einschließen.
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Die Trennvorrichtung (37) kann beliebig ausgebildet sein. Sie kann insbesondere als intermittierendes Schneideaggregat (sog. EDV-Schneider) ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Trennvorrichtung (37) dazu ausgebildet, eine oder mehrere der Markierungen (18, 22, 23, 24) an oder auf der Filterpapier-Bahn (19) bzw. an oder auf der kombinierten Materialbahn (35) zu erkennen und das Zertrennen der Filterpapier-Bahn (19) oder der kombinierten Materialbahn (38) in Einzelabschnitte in Abhängigkeit von der Markierungserkennung durchzuführen. Auf diese Weise kann eine exakte Positionierung der Trennstellen relativ zu den Markierungen erreicht werden. Es ist insbesondere möglich auf etwaige Dehnungen des leimfreien Filterpapiers (12) in exakter Weise zu reagieren, indem die Trennstellen jeweils relativ zu einer Markierung gesetzt werden. In dem Beispiel von 7 sind Erkennungsmittel (40) an der Trennvorrichtung (37) dargestellt. Diese können beliebig ausgebildet sein und beispielsweise nach einer Lichtschranken-Technik oder einer Durchleuchtungs-Technik arbeiten. Mit einer Durchleuchtungstechnik sind durch Stanzmarkierungen (23) hervorgerufene und stärker lichtdurchlässige Bereiche in dem Filterpapier (12) auch bei einem mehrlagigen Aufbau der kombinierten Materialbahn (38) zu erkennen.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine Erkennung von Markierungen an dem leimfreien Filterpapier (12) an oder in dem Bindungsabschnitt (31) erfolgen, wobei die Zuführung der Formularpapierbahn (33) und/oder die Bedruckungsvorrichtung (34) in Abhängigkeit von der Markierungserkennung gesteuert wird. Der Bindungsabschnitt (31) kann dementsprechend ebenfalls Erkennungsmittel aufweisen, die beispielsweise nach einer Lichtschranken-Technik oder einer Durchleuchtungs-Technik arbeiten.
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Die Trennvorrichtung (37) kann bevorzugt über einen eigenen Antrieb verfügen und sie kann weiterhin bevorzugt von der Markierungsvorrichtung (10) und dem Bindungsabschnitt (31) de-synchronisiert sein. Auf diese Weise wird vermieden, dass durch das intermittierende Zertrennen Rückwirkungen auf das (gemeinsame) Antriebsmittel der Markierungsvorrichtung (10) und ggfs. des Bindungsabschnitts (31) erfolgen.
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Die Desynchronisation kann auf beliebige Weise erfolgen. Besonders bevorzugt ist zwischen der Markierungsvorrichtung (10) und gegebenenfalls dem Bindungsabschnitt (31) einerseits und der Trennvorrichtung (37) andererseits ein Puffer-Speicher (36) angeordnet. Der Puffer-Speicher (36) kann beliebig ausgebildet sein und eine Förderbewegung der markierten Filterpapierbahn (19) oder der kombinierten Materialbahn (38) am Auslauf des Puffer-Speichers (36) gegenüber dem Einlauf de-synchronisieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Puffer-Speicher (38) als Unterdruckspeicher ausgebildet, in dem die markierte Filterpapierbahn (19) oder die kombinierte Materialbahn (38) im freien Durchhang oder in mindestens einer Schlaufe zwischengespeichert wird, wobei die Durchhanglänge oder die Schlaufenlänge in Abhängigkeit von einem Geschwindigkeitsunterschied der jeweiligen Bahn (19, 38) zwischen dem Einlauf und Auslauf veränderlich ist.
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Abwandlungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können alle zu den Ausführungsbeispielen gezeigten, beschriebenen oder in sonstiger Weise offenbarten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert, gegeneinander ersetzt, ergänzt oder weggelassen werden.
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Der Begriff Formularpapier umfasst auch papierartige oder papierähnliche Materialien wie Folien, Vliese oder Gewebe.
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Als Druckfarbe können bevorzugt lebensmittelechte Buchdruckfarben verwendet werden, die bevorzugt auf die Druckwalzen (R1-R3) direkt aufgetragen werden.
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Eine Förderung des leimfreien Filterpapiers (12) bzw. der zu bedruckenden Bahn (19) kann durch eine zentrale Zugeinheit (nicht dargestellt) unterstützt sein, die bevorzugt in der Verarbeitungsanlage (30) in der Förderrichtung (x) möglichst weit hinten angeordnet ist, beispielsweise direkt vor dem Puffer-Speicher.
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Wenn Druckmarkierungen (18) in verschiedenen Farben erzeugt werden sollen, können die zwei oder mehr Druckwalzen (R1-R3) mit unterschiedlichen Erhebungen (E1-E3) und Eindrucktiefen (T1-T3) bevorzugt mehrfach vorhanden sein, insbesondere jeweils ein Satz von Druckwalzen (R1-R3) für jeweils eine Druckfarbe, in der Druckmarkierungen (18) mit unterschiedlichen Konturbreiten (B) erzeugt werden sollen.
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Die Fördergeschwindigkeit des leimfreien Filterpapiers (12) durch die Markierungsvorrichtung (10) bzw. durch die Verarbeitungsanlage (30) kann mehrere Meter pro Minute betragen, insbesondere 20 bis 45 Meter pro Minute. Die Ausgabekapazität der Markierungsvorrichtung (10) kann beispielsweise im Bereich von 150.000 Probenträgern bzw. Filterkarten (39) innerhalb einer 8 Stunden Schicht liegen.
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Der wirksame Abstand zwischen einer Druckwalze (R1-R3) und einem Gegenelement, insbesondere einer Gegenwalze kann bevorzugt durch die Wahl der Dicke der Distanzierungs-Einlage (16) grob und durch die Positionierung (z) der Achsen (14) fein eingestellt werden. Die Feineinstellung kann insbesondere empirisch, d.h. durch Testläufe erfolgen. Die Einstellung des wirksamen Abstands erfolgt bevorzugt derart, dass ein lokaler Über- oder Untertransport vermieden wird.
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Das Markierungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung kann bevorzugt in einem Raum ausgeführt werden, der gegenüber der Atmosphäre unter einem Überdruck steht, damit ein Partikeleintrag von außen vermieden wird. Dementsprechend kann die Verarbeitungsanlage (30) bevorzugt eine Umhüllung aufweisen, in deren Innenraum die Markierungsvorrichtung (10) und bevorzugt die weiteren Prozessaggregate enthalten sind, wobei der Innenraum gegenüber der Außenatmosphäre mit einem Überdruck beaufschlagt wird. Die Kombination der Einzelaggregate (10, 31, 36, 37) gemäß 7 zu einer vollautomatischen Verarbeitungsanlage (30) stellt eine besonders platzsparende Lösung dar. Die Verarbeitungsanlage (30) ist hierdurch leicht umbaubar bzw. mit einer im Wesentlichen luftdichten Einhausung umgebbar, um die Anlage (30) und insbesondere das leimfreie Filterpapier (12) vor negativen Umwelteinflüssen zu schützen. Die Verarbeitungsanlage (30) kann mit anderen Worten eine Einhausung aufweisen, welche zumindest die Markierungsvorrichtung (10) und bevorzugt weiterhin den Bindungsabschnitt (31) und/oder den Puffer-Speicher (36) und/oder die Trennvorrichtung (37) umschließt.
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Das leimfreie Filterpapier (12) ist bevorzugt ein technisches Probenträgerpapier.
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Die Erhebungen (E1-E3) auf einer Druckwalze (R1-R3) bilden bevorzugt eine Druckform. Die Eindrucktiefe (T1-T3) der Erhebungen (E1-E3) kann bestimmt sein durch die Überstandshöhe einer Erhebung (E1-E3) und ggfs. zusätzlich den wirksamen Abstand zwischen der Druckwalze (R1-R3) und dem Gegenelement (20) sowie die Dicke einer Distanzierungs-Einlage (17). Besonders bevorzugt können an den verschiedenen Druckwalzen (R1-R3) Erhebungen (E1-E3) angeordnet sein, wobei die Überstandshöhen dieser Erhebungen (E1-E3) an zumindest zwei Druckwalzen (R1, R2, R3) unterschiedlich gewählt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Markierungsvorrichtung
- 11
- Bedruckungsabschnitt / Markierungsabschnitt
- 12
- Leimfreies Filterpapier
- 13
- Coil / Rolle
- 14
- Achse
- 15
- Walzenkörper
- 16
- Distanzierungs-Einlage
- 17
- Profilierte Lage /
- 18
- Markierung, Druckmarkierung
- 19
- zu bedruckende / markierende Bahn
- 20
- Gegenwalze zu Druckwalze
- 20'
- Gegenwalze zu Schneid- oder Stanzwalze
- 21
- Gesamtes Druckbild / Markierungsbild
- 22
- Markierung, Schneidmarkierung
- 23
- Markierung, Stanzmarkierung
- 24
- Markierung, Prägemarkierung
- 25
- Schneid-, Stanz- oder Prägeabschnitt
- 26
- Schneid- oder Prägemittel
- 27
- Matrizenelement
- 30
- Verarbeitungsanlage
- 31
- Bindungsabschnitt
- 32
- Formularpapier
- 33
- Anzubindende Bahn / Formularpapier-Bahn
- 34
- Bedruckungsvorrichtung
- 35
- Bindungsstelle / Leimstelle
- 36
- Puffer-Speicher
- 37
- Trennvorrichtung
- 38
- kombinierte Materialbahn
- 39
- Filterkarte
- 40
- Erkennungsmittel
- v
- Umlaufgeschwindigkeit
- x
- Förderrichtung
- z
- Höhenverstellung - in Normalrichtung zur Ebene der zu bedruckenden Bahn
- B
- Konturbreite
- E1
- Erste Erhebungen
- E2
- Zweite Erhebungen
- E3
- Dritte Erhebungen
- F1
- Erste Auftragsmenge der Druckfarbe
- F2
- Zweite Auftragsmenge der Druckfarbe
- F3
- Dritte Auftragsmenge der Druckfarbe
- G1
- Erste Gruppe von Druckmarkierungen
- G2
- Zweite Gruppe von Druckmarkierungen
- G3
- Dritte Gruppe von Druckmarkierungen
- R1
- Erste Druckwalze
- R2
- Zweite Druckwalze
- R3
- Dritte Druckwalze
- R4
- Scheid-, Stanz- oder Prägewalze
- T1
- Erste Eindrucktiefe
- T2
- Zweite Eindrucktiefe
- T3
- Dritte Eindrucktiefe
- T4
- Vierte Eindrucktiefe
- W1
- Erster Wertebereich
- W2
- Zweiter Wertebereich
- W3
- Dritter Wertebereich
