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Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Kunststoff-Sicherheitssubstrats mit eingebettetem Sicherheitselement und ein Kunststoff-Sicherheitssubstrat.
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Aus einem Sicherheitssubstrat hergestellte Wertdokumente, wie beispielsweise Banknoten, werden zur Verbesserung der Umlaufbeständigkeit, insbesondere in tropischen Ländern, mitunter aus Kunststoffmaterial hergestellt. Um dabei Sicherheitselemente verwenden zu können, die für papierbasierte Banknoten sich sehr bewährt haben, wie beispielsweise Wasserzeichen oder ein Sicherheitsfaden, muss ein Sicherheitselement in das Kunststoff-Sicherheitssubstrat eingebettet werden. Entsprechende Herstellverfahren hierfür sind aus der
EP 1258334 A2 ,
WO 99/46133 A1 ,
WO 2016/142070 A1 oder
WO 2004/028825 A2 bekannt. Dort ist es vorgesehen, zwei Folienbahnen zu verwenden, zwischen die eine Bahn mit dem Sicherheitselement, beispielsweise eine Papierbahn, gelegt wird. Der derartig erhaltene Schichtaufbau wird dann zum Kunststoff-Sicherheitssubstrat mit eingebetteten Sicherheitselement verbunden.
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In
DE 10 2008 034 984 A1 wird eine Karte durch Laminieren aus mehreren Trägerschichten und Deckschichten mit Sicherheitsmerkmalen erstellt. In
WO 2016/142070 A1 und
DE 10 2015 003187 wird eine Papierstreifen-Endlosbahn zwischen zwei Folienbahnen, die durch Extrusion erzeugt werden, eingebettet. Aus der erhaltenen Verbundbahn werden durch Zuschneiden einzelne Substrate mit jeweils einem eingebetteten Papierstreifen, der ein Wasserzeichen umfasst, als Sicherheitselement erzeugt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Herstellverfahren für Kunststoff-Sicherheitssubstrate mit eingebetteten Sicherheitselement zu vereinfachen.
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Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
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Für das Herstellverfahren wird die Blasfilmextrusion verwendet. Ein thermoplastisches Kunststoffmaterial wird zu einem Folienschlauch aufgeblasen. Durch diesen Folienschlauch wird ein Sicherheitselementstreifen geführt. Der Folienschlauch läuft mit dem dann innenliegenden Sicherheitselementstreifen durch Abquetschwalzen und wird zu einer Bahn für das Kunststoff-Sicherheitssubstrat verbunden, in dem der Sicherheitselementstreifen dann innen liegt.
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Das im Kunststoff-Sicherheitssubstrat innen liegende Sicherheitselement ist damit vor Umwelteinflüssen geschützt und kann dennoch nicht durch einfache drucktechnische Fälschungsversuche nachgebildet werden.
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Die Verwendung des Blasfilmextruders kombiniert vorteilhaft die Herstellung der Folien und das Einbinden und Verbinden mit dem innenliegenden Sicherheitselement. In den meisten herkömmlichen, mit Folien- und Papierbahnen arbeitenden Prozessen musste hingegen zuerst die Kunststofffolie hergestellt werden, dann eine Bahn mit den Sicherheitselementen bereitgestellt und mit den Kunststofffolien zu einem Mehrschichtverbund zusammengeführt werden, der anschließend mechanisch verbunden werden musste. Diese Dreistufigkeit wird durch das vorgesehene Herstellverfahren nun aufgelöst, da die Herstellung der Folien, nämlich das Aufblasen zum Folienschlauch, und das Verbinden des innenliegenden Sicherheitselementes zu einer Bahn in einem Herstellprozess erfolgt.
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Das Herstellverfahren ist nicht darauf eingeschränkt, dass nur ein einziger Sicherheitselementstreifen durch den Folienschlauch geführt wird. Vielmehr ist es in bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, mehrere, z. B. verschiedene oder gleichartige, Sicherheitselementstreifen einzubringen.
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Insbesondere, um eine Bahn aus Kunststoff mit mehreren, quer der Bahn Richtung nebeneinanderliegenden Kunststoff-Sicherheitssubstraten bzw. Einzelnutzen zu erzeugen, ist es bevorzugt, mehrere Sicherheitselementstreifen in den Folienschlauch einzubringen. Bevorzugt umfasst die Bahn eine Breite für m nebeneinander liegende Kunststoff-Sicherheitssubstrate, mit m zwischen 2 und 20. Die Bahn umfasst in seiner Länge regelmäßig viele, in jedem Fall mehr als 50, vorzugsweise mehr als 200, Kunststoff-Sicherheitssubstrate.
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Es kann genau ein Sicherheitselement in einem Kunststoff-Sicherheitssubstrat eingebettet sein. Ebenso können jedoch auch zwei oder mehr - vorzugsweise verschiedenartige- Sicherheitselemente in einem Kunststoff-Sicherheitssubstrat eingebettet sein. Entsprechend werden mehrere, beispielsweise n, insbesondere n=2 oder 3, Sicherheitselementstreifen innerhalb der Breite des Kunststoff-Sicherheitssubstrates zu den Abquetschwalzen geführt. Gleichzeitig können somit m*n Sicherheitselementstreifen eingebracht werden.
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Für die Fälschungssicherheit sind Sicherheitselemente bevorzugt, die sehr geringe Abmessungen haben, beispielsweise in Form dünner Sicherheitsstreifen ausgebildet sind. Um zu vermeiden, dass diese Sicherheitselemente durch eingetragene Blasluft beschädigt werden und um eine genaue Positionierung der Sicherheitselementstreifen in der Bahn aus Folienlaminat zu erreichen, ist es bevorzugt, dass jeder Sicherheitselementstreifen in einem individuellen Führungselement, beispielsweise ein Führungsrohr und/oder Führungsrollen, geführt wird. Das individuelle Führungselement führt den Sicherheitselementstreifen bevorzugt bis zu den Abquetschwalzen. Alternativ oder zusätzlich kann das individuelle Führungselement den Sicherheitselementstreifen auch bereits individuell durch den Blaskopf des Blasfilmextruders und in den Folienschlauch führen. Das (bzw. die) individuelle(n) Führungselement(e) ist an den Abquetschwalzen so positioniert, positionierbar oder in seiner Position steuerbar, dass das Sicherheitselement im Kunststoff-Sicherheitssubstrat an seiner Sollposition liegt. Der Blasfilmextruder kann eine Positionssteuerung (oder -regelung) für den (bzw. die) Sicherheitselementstreifen umfassen. Bei einer Positionsregelung wird ein Sensor verwendet, um die Ist-Position des Sicherheitselementstreifens zu ermitteln. Als Sensor kann ein optischer Sensors (UV;VIS;IR), ein magnetischer Sensor oder/und ein kapazitiver Sensor verwendet werden. Auf Basis der ermittelten Ist-Position wird - vorzugsweise das individuelle Führungselement an der Abquetschwalze und somit - die Position des Sicherheitselementstreifens quer zur Bahn verstellt. Als Position kann eine Position in X- und/oder Y-Richtung (quer und/oder längs zur Bahn) erfasst und gesteuert bzw. geregelt werden. Eine Position des Sicherheitselementstreifens wird (auch) in Längsrichtung zur Bahn gesteuert bzw. geregelt. Besonders vorteilhaft ist eine Steuerung oder Regelung der Längsposition wenn mehrere Sicherheitselementstreifen in die Bahn bzw. in ein Kunststoff-Sicherheitssubstrat eingebracht werden. Die Längsposition wird mit Hilfe der Zugspannung bei der Abwicklung des Sicherheitselementstreifens beeinflusst. Die Zugspannung (beispielsweise erzeugt durch individuelle Führungswalzen oder die Abquetschwalzen) wird erhöht oder reduziert bis die Sollposition wieder erreicht ist. Eine Positionstoleranz von beispielsweise +/- 1mm, vorzugsweise +/- 0,5mm, wird vorgegeben.
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Beim Aufblasen des Folienschlauchs entsteht im Blasfilmextrusionsverfahren Wärme. Für wärmeempfindliche Sicherheitselementstreifen ist es deshalb bevorzugt, diese vor dem Einbringen in den aufgeblasenen Folienschlauch vorzukühlen.
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Insbesondere bei empfindlichen oder in ihrer Breite kleinen Sicherheitselementstreifen, und um die Lage des Sicherheitselementstreifens im Kunststoff-Sicherheitssubstrat, das im Bereich der Abquetschwalzen durch Verbinden des Folienschlauchs mit dem innenliegenden Sicherheitselementstreifen entsteht, zu steigern, ist es bevorzugt, den Sicherheitselementstreifen in einer Führungseinrichtung bis zu den Abquetschwalzen zu führen. Die Führungseinrichtung kann insbesondere als Rohr ausgestaltet sein oder ein Rohr umfassen. Die Führungseinrichtung kann zudem Führungsrollen umfassen. Weiterhin kann die Führungseinrichtung eine Wärmeisolation aufweisen, insbesondere um den Sicherheitselementstreifen vor der erhöhten Temperatur im Bereich des Blaskopfes zu schützen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Führungseinrichtung ein doppelwandiges Rohr, welches mit einem - beispielsweise gasförmigen (z.B. Luft) oder flüssigen - Kühlmedium aktiv gekühlt wird.
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Die Lage quer zu den Abquetschwalzen und/oder die Orientierung des Sicherheitselementstreifens kann im Kunststoff-Sicherheitssubstrat von Bedeutung sein. Je nach Ausgestaltung des Führungselementes kann sich z. B. der Sicherheitselementstreifen im Führungselement drehen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Führungselement ein Rohr ist. Um die Orientierung des Sicherheitselementstreifens im Kunststoff-Sicherheitssubstrat und seine Lage im Substrat einstellen zu können, ist es bevorzugt, dass die Führungseinrichtung ein Austrittsende aufweist, das vor den Abquetschwalzen liegt und motorisch um mind. 180° rotierbar und/oder quer verstellbar ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Sicherheitselementstreifen in gewünschter Seitenlage zwischen die Folienteile des Kunststofffolienschlauchs an den Abquetschwalzen eingeführt wird. Ein Beispiel für ein Austrittsende ist eine Walzenführung.
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Verwendet man mehrere Sicherheitselementstreifen, ist es bevorzugt, sie durch den Blaskopf in einer gemeinsamen Führung zu führen und innerhalb des aufgeblasenen Folienschlauchs in individuellen Führungselementen (z. B. Rohren) zu den Abquetschwalzen zu leiten. Da der Blaskopf in der Regel eine Ringdüse aufweist, in welcher die Bauraumgröße für die Durchführung der Sicherheitselementstreifen naturgemäß eingeschränkt ist, kann durch die gemeinsame Führung der zur Verfügung stehende Bauraum besser ausgenutzt werden. Optional kann die gemeinsame Führung individuelle Führungen enthalten, beispielsweise als individuelle Führungshülsen in einer gemeinsamen Sammelhülse. Ein Vorteil der gemeinsamen Führung besteht auch darin, dass kritische Luftverwirbelungen im Bereich des Blaskopfes reduziert oder vermieden werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die die Sammelhülse doppelwandig und weist ein temperiertes Kühlmedium auf, insbesondere Gase (z.B. Luft), das vorzugsweise durch Austrittsdüsen austritt.
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Zur Vorbereitung der Blasextrusion ist es bevorzugt, den Sicherheitselementstreifen durch den Blasfilmextruder zu führen, ohne dass dabei ein Folienschlauch erzeugt wird. Hierbei kann Blasluft im Blasfilmextruder verwendet werden, um die Sicherheitselementstreifen zwischen die Abquetschwalzen einzubringen, bevor der Folienschlauch erzeugt wird.
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Der Sicherheitselementstreifen umfasst eine Vielzahl von hintereinander angeordneten Sicherheitselementen. Die Sicherheitselemente entsprechen bevorzugt der vollständigen Höhe (oder Breite) des Kunststoffsicherheitssubstrates. Das Sicherheitselement im Kunststoffsicherheitssubstrat wird dann auch als Sicherheitsfaden oder Sicherheitsstreifen bezeichnet. Die Bahn für das Kunststoff-Sicherheitssubstrat umfasst den innenliegenden Sicherheitselementstreifen und wird zumindest in seiner Länge (und optional in seiner Breite) in die Kunststoff-Sicherheitssubstrate mit jeweils einem innenliegenden Sicherheitselement unterteilt. Aus der Bahn werden also die Einzelnutzen, in der Regel Banknoten, erstellt.
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Der Sicherheitselementstreifen kann ferner einen Anfangsbereich ohne Sicherheitselemente umfassen. Der Anfangsbereich ist vorgesehen, um den Sicherheitselementstreifen, insbesondere ohne Verlust von Sicherheitselementen, vorbereitend in den Blasfilmextruder hinein (und bis zu den Abquetschrollen) führen zu können. Die Länge des Anfangsbereiches entspricht mindestens dem Abstand zwischen Blaskopf und Abquetschwalzen, insbesondere zwischen 100% und 2500% des Abstandes.
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Mit Vorteil können Sicherheitselementstreifen mit einer mechanischen Verbindung hintereinander verbunden werden. Zu diesem Zweck kann der Sicherheitselementstreifen einen Endbereich, ohne Sicherheitselemente, umfassen. Der Endbereich kann kleiner als der Abstand Blaskopf zu Abquetschwalzen sein, bevorzugt eine Länge von 3 bis 50 cm haben. Insbesondere können Sicherheitselementstreifen mit unterschiedlichen Sicherheitselementen verbunden werden. Die Anlaufmakulatur bei der Folienerzeugung kann auf diesem Weg möglichst gering gehalten werden und die sogenannte Umrüstzeit kann optimiert werden. Bei einem Wechsel der Sicherheitselemente bei der Herstellung der Bahn wird regelmäßig eine Anpassung der Position der Sicherheitselementstreifen in der Bahn vorgenommen, beispielsweise durch Neupositionierung der Führung an den Abquetschwalzen.
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Besonders bevorzugt werden mehrere Sicherheitselementstreifen für verschiedene Wertdokumente beim Herstellungsprozess gleichzeitig eingebracht. Auch auf diesem Weg kann ein Materialverlust reduziert werden. Produziert man beispielsweise parallel in einer Bahn (entsprechend doppelter Länge) hälftig über die Bahnbreite einerseits Banknoten des Nominalwertes 100 und andererseits Banknoten des Nominalwertes 50, ist nur ein einziger mit Verlust behafteter Anlaufschritt nötig. Der Verlust wird nahezu halbiert.
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In einer anderen Variante wird eine Bahn mit verschiedenen Sicherheitselementstreifen für verschiedene Nominalwerte erzeugt und die Bahn in einem gemeinsamen Druckschritt - insbesondere lokal abhängig vom Sicherheitselementstreifen - unterschiedlich bedruckt. Der Druckschritt erfolgt also vor dem Aufteilen der Bahn in die Einzelnutzen bzw. Kunststoff-Sicherheitssubstrate. So können im Druckschritt mit Hilfe einer Sammelform (Druckform besteht aus mindestens 2 unterschiedlichen Druckdesigns) gleichzeitig mindestens 2 verschiedene Druckdesigns, insbesondere für Banknoten, beispielsweise mit unterschiedlichen Nominalwerten oder gleichen Nominalwerten aber unterschiedlichen Notentypen (z.B. Gedenknote + Standardnote) hergestellt werden.
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Bevorzugt ist der mind. eine Sicherheitselementstreifen ein Papierstreifen oder ein kombinierter Papier-/ Kunststoffstreifen. Hierunter wird eine Kombination aus Papier- und Kunststoffstreifen verstanden, der in der Dickenrichtung des Streifens ein Laminat aus mind. einer Folien- und mind. einer Papierlage ist und/oder in der Länge oder Breite des Streifens abschnittsweise nur Papier oder nur Folie umfasst.
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Ein Sicherheitselementstreifen kann - in an sich bekannter Weise - in seiner Breite zwei - insbesondere voneinander beabstandete - optisch sichtbare Bereiche umfassen. Einem Betrachter erscheint das Sicherheitselement im Kunststoff-Sicherheitssubstrat als zwei oder mehr räumlich getrennte unterschiedliche Sicherheitselemente. Die optisch sichtbaren Bereiche sind verschiedenartig und parallel angeordnet. Im Kunststoff-Sicherheitssubstrat wirkt das eine Sicherheitselement mit den zwei Bereichen dann wie zwei unabhängige Sicherheitselemente, die exakt zueinander und/oder parallel positioniert sind.
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Als Kunststoffmaterial ist vorliegend jedes Blasfilmextrudermaterial wählbar. PP (Polypropylen), PE (Polyethylen), PET (Polyethylenterephthalat) oder PA (Polyamid) sind nur bevorzugte Materialbeispiele. Das Kunststoffmaterial kann vollständig transparent sein, alternativ jedoch auch mit farbgebenden Substanzen (Pigmenten) oder opazifierenden Substanzen, z.b. TiO2 versehen sein. Das Kunststoffsicherheitssubstrat kann nachträglich oder im Blasfilmextruder mit einer (außen liegenden) Antistatikschicht versehen werden.
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Gleichermaßen ist vorgesehen ein Blasfilmextruder, der einen Blaskopf zum Aufblasen von thermoplastischem Kunststoffmaterial zu einem Folienschlauch und Abquetschwalzen aufweist. Zum Einführen des mind. einen Sicherheitselementstreifens in den aufgeblasenen Folienschlauch ist eine Führungseinrichtung vorgesehen, die durch den Blaskopf und bevorzugt bis zu den Abquetschwalzen läuft. Somit läuft der Folienschlauch mit dem innenliegenden Sicherheitselement durch die Abquetschwalzen, und der Blasfilmextruder verbindet den Folienschlauch mit dem innenliegenden Sicherheitselementstreifen zu einer Bahn für das Kunststoff-Sicherheitssubstrat. Die eingangs im Hinblick auf das Herstellverfahren geschilderten strukturellen Merkmale des Blasfilmextruders sind für Ausführungsformen natürlich gleichermaßen möglich.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Wertdokument als Kunststoff-Sicherheitssubstrat mit einem Sicherheitselement der genannten Art. In einer Ausgestaltung ist das Wertdokument beispielsweise als Banknote oder Scheck ausgestaltet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. In den Figuren zeigen:
- 1 eine Schemadarstellung eines Sicherheitssubstrates mit zwei Sicherheitsmerkmalen,
- 2 eine Kunststoffbahn zum Herstellen des Sicherheitssubstrates der 1,
- 3 eine Schnittdarstellung durch das Sicherheitssubstrat der 1,
- 4 einen Blasfilmextruder zum Herstellen der Kunststoffbahn der 2,
- 5 und 6 Detailansichten des Blaskopfs des Blasfilmextruders der 4 in verschiedenen Ausführungsformen und
- 7 eine Schemadarstellung eines Austrittsendes einer Führung, die im Blasfilmextruder der 4 vorgesehen ist.
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1 zeigt schematisch in Draufsicht ein Sicherheitssubstrat 2, das beispielsweise zur Herstellung eines Wertdokumentes dient, wobei das Sicherheitssubstrat dann individualisiert wird, beispielsweise durch Aufdruck von Banknoteninformationen und Seriennummern. Das Sicherheitssubstrat 2 besteht aus einem Kunststoffmaterial, wie nachfolgend noch erläutert werden wird, und weist zwei Sicherheitselemente 4 und 6 auf, die in das Kunststoffmaterial eingebettet sind. Es handelt sich beispielsweise um einen Sicherheitsfaden 4 und einen Papierstreifen 6 mit einem Wasserzeichen.
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Das Sicherheitssubstrat 2 wurde aus einer Bahn 8 geschnitten, die eine Vielzahl von Einzelnutzen für Sicherheitssubstrate 2 enthält, wie dies 2 durch gestrichelte Linien symbolisiert. In die Bahn 8 sind Sicherheitselementstreifen 10 und 12 eingearbeitet, welche für die Nutzen die Sicherheitsmerkmale 4 und 6 bereitstellen. Die Sicherheitselementstreifen 10, 12 erstrecken sich längs der Bahn 8 an entsprechenden Querpositionen, passend zur späteren Vereinzelung, d. h. zu den auf der Bahn 8 vorgesehenen Nutzen für das Sicherheitselement 2.
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3 zeigt in Schnittdarstellung das Sicherheitssubstrat 2, das an seinen Außenflächen von einer ersten Folienlage 13 und einer zweiten Folienlage 14 gebildet ist. Sie bestehen aus demselben Material und stammen, wie noch erläutert werden wird, aus demselben Herstellprozess. Zwischen den Folienlagen 13, 14 sind die Sicherheitselemente 4, 6 eingebettet. Natürlich kann auch nur ein einziges der Sicherheitselemente 4, 6 vorliegen.
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Die Herstellung der Bahn 8 erfolgt in einem Blasfilmextruder 16, der schematisch in 4 dargestellt ist. Im Blasfilmextruder 16 stellt ein Extruder 17 plastifiziertes, thermoplastisches Kunststoffmaterial 18 bereit, das über einen Blaskopf 20 unter Einblasung von Blasluft 22 zu einem Folienschlauch 24 extrudiert wird. Dieser wird auf der vertikal nach oben führenden Bewegungsrichtung, die auch durch die Blasluft 22 erzeugt wird, in einer Schlauchzusammenführung 26 wieder zusammengeführt und über Abquetschwalzen 28 miteinander zu einer Kunststoffbahn verpresst und auf einen Wickler 32 aufgewickelt. Zum Einbringen der Sicherheitselemente führt eine Führungseinrichtung die Sicherheitselementstreifen 10, 12 in Form eines Bündels 36 durch eine Ringdüse des Blaskopfs 20 und in das Innere des Folienschlauchs 24. In 4 ist der Einfachheit halber nur eine einzige durchgezogene Linie gezeigt. Tatsächlich wird in der Regel ein Bündel 36 an Sicherheitselementstreifen, wie 5 verdeutlicht, von der Führungseinrichtung 34 in einzelne Führungselemente, beispielsweise Rohrleitungen 38 eingespeist, so dass beim Zusammenführen des Folienschlauchs 24 und dem Verbinden an den Abquetschwalzen 28 eine Vielzahl an Sicherheitselementstreifen 10,12 zwischen die zusammengepressten Wände des Folienschlauchs 24 eingebracht wird. So entsteht im Blasfilmextruder 16 die Bahn 8.
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Wie im Folgenden beschrieben, kann die Außenform des Sicherheitssubstrates und/oder die Einbettungslage des innenliegenden Sicherheitselements von der in 3 dargestellten Variante abweichen. In der gezeigten Variante führt das Sicherheitselement zu einer Deformation des Sicherheitssubstrates, wobei eine oder beide Folienlagen betroffen sein können. Die 3 zeigt eine einseitige Deformation nur der Folienlage 13. Die Folienlage 14 ist an der Oberseite plan (Außenform) und an der Unterseite plan (Einbettungslage).
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Diese Variante kann beispielsweise entstehen, wenn die Abquetschwalzen eine unterschiedliche Elastizität aufweisen. Die der Folienlage 13 zugewandte Abquetschwalze hat eine höhere Elastizität als die der Folienlage 14 zugewandten Abquetschwalze, so dass im Wesentlichen nur die Folienlage 13 deformiert wird. Weisen dagegen beide Abquetschwalzen eine gleiche Elastizität (oder Härte) auf, so werden im Wesentlichen die Folien 14 und 13 im gleichen Maße deformiert. Das Sicherheitselement (bzw. die Sicherheitselemente 4,6) kann in beide Folienlagen 13,14 eindringen. Die beiden Außenflächen (Oberseite der Folienlage 14 und Unterseite der Folienlage 13) des Sicherheitssubstrates 2 können im Bereich des Sicherheitselementes plan sein, gleichförmig deformiert sein oder asymmetrisch deformiert sein.
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Allgemein werden die Außenform des Sicherheitssubstrates und/oder die Einbettungslage durch das verwendete Kunststoffmaterial und/oder die Abquetschwalzen beeinflusst. Relevante Eigenschaften der Abquetschwalzen sind Oberfläche, Material, hier insbesondere Elastizität, Abquetschdruck und/oder Temperierung der Abquetschwalzen. Das Kunststoffmaterial und die Abquetschwalzen werden so gewählt, dass eine vorbestimmte (der soeben genannten) Außenform des Sicherheitssubstrates und/oder Einbettungslage erzielt wird.
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Weisen beide Abquetschwalzen beispielsweise eine gleiche Elastizität oder Härte auf, so werden im Wesentlichen die Folienlagen13 und 14 im gleichen Maße deformiert.
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Erfolgt der Abquetschprozess im Schmelzbereich oder nahe des Schmelz- bzw. Erweichungsbereiches (TG) des Kunststoffmaterials, so wird die Folienlage 13, 14 im Bereich der Sicherheitsstreifenelemente 4, 6 durch eine teilweise Materialverdrängung des Kunststoffmaterials verjüngt. Dies kann zu einer Reduzierung der Dickenunterschiede oder vorzugsweise zu einer Egalisierung der Dickenunterschiede (keine Deformation der Außenform) führen.
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Der Folienschlauch 24 bzw. jeder der Folienlagen 13,14 kann zwei (oder mehr) Folienteillagen aus unterschiedlichem Kunststoff-Material umfassen. Entsprechende Blasfilmextruder sind bekannt. Eine innere Teillage wird nun als Kernteillage bezeichnet, eine äußere Teillage als Außenteillage.
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Mit Vorteil erfolgt der Abquetschprozess mit temperierten Walzen. Die Temperatur wird so hoch eingestellt, dass das Kunststoffmaterial nicht wieder erweicht. Im Falle mehrerer Teillagen kann die Temperatur so hoch eingestellt werden, dass nur eine Kernteillage erweicht. Das Kunststoffmaterial der Kernteillage hat einen niedrigeren Schmelztemperaturbereich als das Kunststoffmaterial der Außenteillage. Mit Hilfe des Blasfilmextruders wird ein Folienschlauch mit Kernteillage und Außenteillage erzeugt, wobei die Dicke der Kernteillage größer ist als die Dicke der Außenteillage, vorzugsweise um einen Faktor a größer (d_Kern = a* d_Außen), mit a größer 2, vorzugsweise mit 2 < a < 50.
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Die Sicherheitselementstreifen 10, 12 werden optional ebenfalls mit Blasluft 22 gefördert, die z. B. durch die Rohrleitungen 38 nach oben strömt. Die Sicherheitselementstreifen 10,12 können insbesondere beim initialen Einführen - beispielsweise bis zu einem Austrittsende eines Führungsrohres, mit Hilfe von Blasluft gefördert werden. Nach der Erzeugung der Folienblase im Blasfilmextruder erfolgt die Förderung der Sicherheitselementstreifen dagegen im Wesentlichen durch Zugkräfte, insbesondere aus dem Bereich der Abquetschwalzen.
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6 zeigt eine Alternative, die darin besteht, dass die Führungseinrichtung 34 das Bündel 36 in einer gemeinsamen Führung durch den Blaskopf 20 führt und erst danach in die einzelnen Führungselemente 38 (z. B. Rohrleitungen) aufteilt. Weiter ist in dieser Ausführungsform im gemeinsamen Abschnitt der Führungseinrichtung 34 eine Vorkühlung der Sicherheitsstreifen 10, 12 vorgesehen, indem eine entsprechende Kühleinrichtung vorhanden ist. Auf diese Weise werden die Sicherheitselementstreifen 10, 12 bei der Führung durch den aufgeblasenen und in der Regel erhitzten Folienschlauch 24 vor Hitzeschäden geschützt. Das ist natürlich auch in der Bauweise der 5 möglich.
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Um sicherzustellen, dass die einzelnen Sicherheitselementstreifen 10, 12 in richtiger Orientierung und an richtiger Position zwischen die Abquetschwalzen 28 eingeführt werden, ist gemäß 7 am abquetschwalzenseitigen Ende der Rohrleitung 38 ein entsprechendes Austrittsende ausgebildet, das quer zur Walzenlängsrichtung verstellt werden kann und mit dem auch die Orientierung des Sicherheitselementstreifens 10, der sich möglicherweise in der Rohrleitung 38 verdreht, eingestellt werden kann. In der Ausführungsform der 7 ist dieses Austrittsende in Form eines motorisch verstellbaren und rotierbaren Walzenpaars 40 ausgebildet.
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Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass das Ende der Führungseinrichtung direkt vor den Abquetschwalzen 28 liegt, so dass im Ausgangsbereich der Führungseinrichtung der Transport der Sicherheitselementstreifen 10, 12 vom Austrittsende, beispielsweise dem Walzenpaar 40, direkt in den Spalt der Abquetschwalzen 28 eingeführt wird.
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Die Sicherheitselementstreifen 10, 12 werden mit Vorteil in die Bahn oszillierend, d.h. mit einer Position die um eine Sollposition herum variiert, eingebracht. Damit können Lagerungsprobleme vermieden werden, beispielsweise beim Aufwickeln der Bahn, beim Aufwickeln einer aus der Bahn erzeugten Rolle oder beim Stapeln von aus der Bahn erzeugten Bögen. Die Amplitude der Positionsvariation liegt dabei mit Vorteil zwischen 0,5 - 5 mm. Die oszillierende Einbringung kann mit einer gleichförmigen oder einer ungleichförmigen (z.B. Rechtecksprofil) seitlichen Bewegungsrichtung des Führungssystems erreicht werden.
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Zur Vorbereitung der Herstellung werden die Sicherheitselementstreifen 10, 12 vom Blaskopf bzw. der Führungseinrichtung 34 bis zu den Abquetschwalzen 28 geführt. Dies ist beispielsweise dadurch bewerkstelligt, dass mithilfe von Blasluft, die optional auch durch die Rohrleitungen 38 geführt wird, die Sicherheitselementstreifen 10, 12 von der Führung 34 bis in den Spalt zwischen den Abquetschwalzen 28 transportiert wird. Erst dann wird mit der Folienextrusion begonnen, also der Extruder 17 in Betrieb gesetzt. Alternativ kann mittels einer Einfädeleinrichtung die Beschichtungsreihenfolge zur Vorbereitung umgedreht werden, indem die Führungsstreifen von den Abquetschwalzen 28 bis zur Führung 34 geführt werden. Hierzu werden z. B. die Abquetschwalzen 28 reversiert. Im Bereich der Führung 34 werden dann an die dort vorliegenden Enden der Führungsstreifen Enden von Sicherheitselementstreifen befestigt, so dass aus deren Vorrat dann die Sicherheitselementstreifen nach oben gezogen werden und für die Herstellung der Bahn 8 verwendet werden.
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Der Sicherheitselementstreifen kann, wie bereits im allgemeinen Teil beschrieben, auch ein kombinierter Papier-/Folienstreifen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Sicherheitssubstrat
- 4,6
- Sicherheitselement
- 8
- Bahn
- 10,12
- Sicherheitselementstreifen
- 13, 14
- Folienlage
- 16
- Blasfilmextruder
- 17
- Extruder
- 18
- thermoplastisches Kunststoffmaterial
- 20
- Blaskopf
- 22
- Blasluft
- 24
- Folienschlauch
- 26
- Schlauchzusammenführung
- 28
- Abquetschwalze
- 32
- Wickler
- 36
- Bündel
- 38
- Rohrleitung
- 40
- Walzenpaar
