DE102021004848A1 - Cylinder mold for a cylinder mold paper machine and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Rundsieb (10) für eine Rundsieb-Papiermaschine zur Herstellung von Sicherheitspapier mit Wasserzeichen, mit einem Kunststoff-Siebzylinder (12) mit einem plattenartigen Zylindermantel aus einem laserabsorbierenden Kunststoffmaterial, wobei in den Zylindermantel zumindest teilweise durch die Einwirkung von Laserstrahlung (18) eine Mehrzahl von Wasserzeichenreliefs (24) und eine Mehrzahl von Entwässerungsperforationen (26) eingebracht sind. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zum Herstellen eines Rundsiebs für eine Rundsieb-Papiermaschine.The invention relates to a cylinder mold (10) for a cylinder mold paper machine for the production of security paper with watermarks, with a plastic screen cylinder (12) with a plate-like cylinder jacket made of a laser-absorbing plastic material, the cylinder jacket being at least partially penetrated by the action of laser radiation (18 ) a plurality of watermark reliefs (24) and a plurality of drainage perforations (26) are incorporated. The invention also relates to a method for producing a cylinder mold for a cylinder mold paper machine.
Description
Die Erfindung betrifft ein Rundsieb für eine Rundsieb-Papiermaschine zur Herstellung von Sicherheitspapier mit Wasserzeichen, sowie zugehörige Herstellungsverfahren.The invention relates to a cylinder mold for a cylinder mold paper machine for producing security paper with watermarks, and associated production methods.
Bei der Papierherstellung auf Rundsiebmaschinen dreht sich ein Rundsiebzylinder mit einem Produktionssiebmantel in einem Trog mit Fasersuspension und schöpft Papier. Im Inneren des Rundsiebzylinders wird ein Unterdruck erzeugt, der dort zu einem Absenken des Flüssigkeitsspiegels führt. Die Fasersuspension läuft von außen gegen den Zylindermantel und es lagern sich kontinuierlich Stofffasern auf dem Produktionssieb an. Die angelagerte Papiermasse wird soweit verfestigt, dass sie als feuchte Papierbahn zur Weiterbearbeitung vom Produktionssieb abgezogen werden kann.When paper is made on cylinder mold machines, a cylinder mold with a production screen jacket rotates in a trough with fiber suspension and scoops paper. A negative pressure is generated inside the cylindrical mold cylinder, which leads to a lowering of the liquid level there. The fiber suspension runs against the cylinder jacket from the outside and stock fibers are continuously deposited on the production screen. The accumulated paper pulp is solidified to such an extent that it can be pulled off the production screen as a moist paper web for further processing.
Rundsiebe für die Erzeugung von Papieren mit Wasserzeichen erfordern eine aufwendige Herstellung. Die Siebherstellung ist sowohl zeitaufwendig als auch kostenintensiv. Typische Wasserzeichensiebe bestehen aus mehreren Sieblagen aus Metall, wie etwa Kupfer, oder einer Metalllegierung wie Messing oder Bronze. Das metallische Siebmaterial, vor allem Kupfer, ist ein begrenzter Rohstoff, der beim Abbau und Herstellung zu hohen Umweltbelastungen führt.Cylindrical molds for the production of papers with watermarks require complex production. Screen manufacture is both time consuming and costly. Typical watermark screens consist of multiple screen layers of metal, such as copper, or a metal alloy, such as brass or bronze. The metallic screen material, especially copper, is a limited raw material that leads to high environmental pollution during mining and production.
Visuell attraktive hochauflösende Wasserzeichen können bei den Rundsieben nur in relativ kleinen Flächenbereichen erzeugt werden, da die für die Wasserzeichenerzeugung benötigten Wasserzeicheneinsätze entweder separat hergestellt und dann in Öffnungen im Sieb eingesetzt werden müssen oder direkt im Metallsieb in einer Aussparung hergestellt werden müssen. Visually attractive, high-resolution watermarks can only be produced in relatively small areas with the cylinder screens, since the watermark inserts required for the watermark production either have to be produced separately and then inserted into openings in the screen or have to be produced directly in a recess in the metal screen.
Die Rundsiebe sind auch schwer und daher nicht einfach zu transportieren. Das Siebmaterial ist duktil und wird bei der Papierherstellung durch die hohen mechanischen Belastungen verformt und dadurch auch die Form der Wasserzeichen mit der Zeit verändert. Die Standzeit eines Wasserzeichen-Rundsiebs ist daher begrenzt.The cylinder screens are also heavy and therefore not easy to transport. The screen material is ductile and is deformed by the high mechanical loads during paper production, which also changes the shape of the watermark over time. The service life of a watermark cylinder mold is therefore limited.
Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass die für die Siebherstellung verwendeten Prägestempel bei mehrmaligem Gebrauch verschleißen und nachgefertigt werden müssen. Zudem werden für eine Siebprägung stets zwei Prägestöcke, eine Matrize und eine Patrize, benötigt. Für die Lage in der Papierbahn müssen wegen der Verzerrung bei der Papierentstehung mehrere, typischerweise drei bis fünf unterschiedliche Prägestockpaare gefertigt werden.A further difficulty is that the embossing dies used for the production of the screen wear out after repeated use and have to be remanufactured. In addition, two embossing dies, a matrix and a patrix, are always required for screen embossing. For the position in the paper web, several, typically three to five different pairs of embossing dies have to be manufactured because of the distortion during paper production.
Schließlich sind bei Wasserzeichensieben die Einzelelemente der verschiedenen Wasserzeichenreliefs in der Zusammenstellung herstellungsbedingt stets in Blöcken angeordnet. Prägungen auf Bronzesieben sind zudem vom Design abhängig, beispielsweise können keine Reliefprägungen mit sich wiederholenden Balkenmustern hergestellt werden, da sich das Siebgewebe zu stark einziehen würde und Verwerfungen im Sieb entstehen würden.Finally, in the case of watermark screens, the individual elements of the various watermark reliefs are always arranged in blocks in the composition due to the production process. Embossing on bronze screens also depends on the design. For example, relief embossing with repetitive bar patterns cannot be produced because the screen fabric would draw in too much and distortions would occur in the screen.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rundsieb der eingangs genannten Art anzugeben, das die Nachteile des Stands der Technik vermeidet. Insbesondere soll ein Rundsieb angegeben werden, das einfach und kostengünstig herstellbar ist und dabei eine große Freiheit bei der Gestaltung der Wasserzeichenreliefs ermöglicht. Neben einem Rundsieb selbst sollen auch vorteilhafte Herstellungsverfahren für ein solches Rundsieb angegeben werden.Proceeding from this, the invention is based on the object of specifying a cylinder mold of the type mentioned at the outset, which avoids the disadvantages of the prior art. In particular, a cylinder mold is to be specified that can be produced easily and inexpensively and at the same time allows great freedom in the design of the watermark reliefs. In addition to a cylinder mold itself, advantageous manufacturing processes for such a cylinder mold should also be specified.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Die Erfindung stellt ein Rundsieb für eine Rundsieb-Papiermaschine zur Herstellung von Sicherheitspapier mit Wasserzeichen bereit. Das Rundsieb umfasst einen Kunststoff-Siebzylinder mit einem plattenartigen Zylindermantel aus einem laserabsorbierenden Kunststoffmaterial, wobei in den Zylindermantel zumindest teilweise durch die Einwirkung von Laserstrahlung eine Mehrzahl von Wasserzeichenreliefs und eine Mehrzahl von Entwässerungsperforationen eingebracht sind.The invention provides a cylinder mold for a cylinder mold paper machine for the production of watermarked security paper. The cylinder screen comprises a plastic screen cylinder with a plate-like cylinder jacket made of a laser-absorbing plastic material, a plurality of watermark reliefs and a plurality of drainage perforations being introduced into the cylinder jacket at least partially by the action of laser radiation.
Der Kunststoff-Siebzylinder ist dabei nicht wie herkömmliche Siebe aus einem Gewebe aus miteinander verwobenen Fadensystemen gebildet, sondern weist vorteilhaft eine im Wesentlichen homogene, netzfreie Struktur auf, die im Rahmen dieser Beschreibung als ‚plattenartig‘ bezeichnet wird.Unlike conventional screens, the plastic screen cylinder is not formed from a fabric of interwoven thread systems, but advantageously has a substantially homogeneous, net-free structure, which is referred to as "plate-like" in the context of this description.
Der plattenartige Zylindermantel ist vorteilhaft aus einem starren Kunststoffmaterial oder aus einem flexiblen Kunststoffmaterial gebildet, welches bevorzugt mit laserabsorbierenden Farbstoffen oder Pigmenten dotiert ist, um eine hohe Absorption der einwirkenden Laserstrahlung zu gewährleisten. Als laserabsorbierendes Material kann für diesen Zweck beispielsweise Ruß eingesetzt werden, insbesondere bei Verwendung eines CO2-Laser hat sich auch die Verwendung von Ammoniumoctamolybdat bewährt.The plate-like cylinder shell is advantageously formed from a rigid plastic material or from a flexible plastic material, which is preferably doped with laser-absorbing dyes or pigments in order to ensure high absorption of the laser radiation acting on it. Carbon black, for example, can be used as the laser-absorbing material for this purpose; the use of ammonium octamolybdate has also proven itself, particularly when using a CO 2 laser.
Für das starre Kunststoffmaterial kommen insbesondere Polyurethane, Polyesterharze, mit Harzen vor imprägnierte Fasern, Phenolharze, Phenoplaste, Epoxidharze, Harnstoffharz, Melaminharz, kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe, glasfaserverstärkte Kunststoffe, Polycarbonat, Polyamid, Polyamidimid, Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polyvinylurethan, Polyehthylenterephthalat, Polyetheretherketon, Polyehtersulfon, Polyetherimid oder Kombinationen dieser Materialien in Betracht.For the rigid plastic material, in particular, there are polyurethanes, polyester resins, fibers impregnated with resins, phenolic resins, phenolic resins, epoxy resins, urea resin, melamine resin, carbon fiber reinforced plastics, glass fiber reinforced plastics, polycarbonate, polyamide, polyamideimide, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyvinylchloride, polyvinylurethane, polyethyleneterephthalate, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyetherimide or combinations of these materials.
Als flexible Kunststoffmaterialien kommen vor allem Polyetherblockamide in Betracht, auch der Einsatz von PET (Polyehthylenterephthalat) ist möglich.Polyether block amides in particular come into consideration as flexible plastic materials; the use of PET (polyethylene terephthalate) is also possible.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Rundsieb einen starren, eigenständigen Kunststoff-Siebzylinder. Der Zylindermantel weist dabei eine ausreichend Dicke auf, um die erforderliche Stabilität eines solchen Stand-Alone Siebzylinders zu gewährleisten, beispielsweise eine Dicke zwischen 30 mm und 200 mm.In an advantageous embodiment, the cylinder mold comprises a rigid, independent plastic screen cylinder. The cylinder jacket has a sufficient thickness to ensure the required stability of such a stand-alone screen cylinder, for example a thickness between 30 mm and 200 mm.
Gemäß einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Rundsieb einen dünnen Kunststoff-Siebzylinder umfasst, der über einem oder mehreren perforierten Stützzylindern angeordnet ist, die vorteilhaft mit einer groben Perforation versehen sind. Auf diese Weise können Zeit und Energie bei der Herstellung gespart werden, da die grob perforierten Stützzylinder mehrfach verwendet werden können und die Perforationen in den dünnen Kunststoff-Siebzylinder einfacher einzubringen sind als in einen dickeren Stand-Alone-Kunststoff-Siebzylinder. Der Zylindermantel des dünnen Kunststoff-Siebzylinders weist dabei vorteilhaft eine Dicke zwischen 0,25 mm und 3 mm auf, der Zylindermantel des Stützzylinders vorteilhaft eine Dicke zwischen 20 mm und 200 mm.According to another, also advantageous embodiment, it is provided that the cylinder mold comprises a thin plastic screen cylinder, which is arranged over one or more perforated support cylinders, which are advantageously provided with a coarse perforation. In this way, time and energy can be saved during production, since the coarsely perforated support cylinders can be used several times and the perforations in the thin plastic screen cylinder are easier to make than in a thicker stand-alone plastic screen cylinder. The cylinder jacket of the thin plastic screen cylinder advantageously has a thickness between 0.25 mm and 3 mm, the cylinder jacket of the support cylinder advantageously has a thickness between 20 mm and 200 mm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Kunststoff-Siebzylinder zwei oder mehr unterschiedliche, zumindest teilweise durch die Einwirkung von Laserstrahlung erzeugte Wasserzeichenreliefs enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus hochauflösenden Wasserzeichenreliefs, zweistufigen Wasserzeichenreliefs, filigranen Wasserzeichenreliefs, großflächigen Wasserzeichenreliefs, Pixel- Wasserzeichenreliefs, eckenverstärkenden Wasserzeichenreliefs, kantenverstärkenden Wasserzeichenreliefs und Stütz-Wasserzeichenreliefs.In an advantageous embodiment, it is provided that the plastic screen cylinder contains two or more different watermark reliefs, at least partially produced by the action of laser radiation, which are selected from the group consisting of high-resolution watermark reliefs, two-stage watermark reliefs, filigree watermark reliefs, large-area watermark reliefs, pixel watermark embossing, corner enhancing watermark embossing, edge enhancing watermark embossing and support watermark embossing.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Entwässerungsperforationen im überwiegenden Teil des Kunststoff-Siebzylinders in Form eines ersten Rasters angeordnet, und der Kunststoff-Siebzylinder enthält darüber hinaus verborgene Wasserzeichenbereiche, die durch Bereiche des Kunststoff-Siebzylinders gebildet sind, in denen die Entwässerungsperforationen in Form eines zweiten, unterschiedlichen Rasters angeordnet sind.According to a preferred embodiment, the drainage perforations are arranged in the majority of the plastic screen cylinder in the form of a first grid, and the plastic screen cylinder also contains hidden watermark areas that are formed by areas of the plastic screen cylinder in which the drainage perforations in the form of a second , different grid are arranged.
Überwiegender Teil des Kunststoff-Siebzylinders bedeutet dabei einen Flächenanteil von mehr als 50%, insbesondere mehr als 75%, vorteilhaft mehr als 90%, oder sogar mehr als 95%. Das erste und zweite Raster können sich durch die Rastergeometrie, beispielsweise rechteckige, quadratische, hexagonale oder parallelogrammförmige Raster unterscheiden und/oder durch die Rasterweite, also die Abstände der Entwässerungsperforationen in den Rastern unterscheiden. Dabei sind auch unterschiedliche Durchmesser der Perforationen möglich, allerdings sind die Perforationen zweckmäßig nicht so groß, dass sie dunkel im Papier sichtbar werden. Es versteht sich, dass auch mehr als zwei Bereiche mit unterschiedlichen Rastern vorgesehen sein können.Predominant part of the plastic screen cylinder means a surface area of more than 50%, in particular more than 75%, advantageously more than 90%, or even more than 95%. The first and second grid can differ in the grid geometry, for example rectangular, square, hexagonal or parallelogram-shaped grid and/or in the grid width, ie the spacing of the drainage perforations in the grid. Different diameters of the perforations are also possible, but the perforations are expediently not so large that they are darkly visible in the paper. It goes without saying that more than two areas with different grids can also be provided.
Durch die unterschiedlichen Raster wird die der Papieranlagerung etwas erleichtert, erschwert oder gegebenenfalls auch nur modifiziert, so dass sich die Papierstruktur und/oder die Papierdicke und damit letztlich das Erscheinungsbild des erzeugten Papiers abhängig von der lokalen Rasterung der Entwässerungsperforationen unterscheidet. Der Einfluss auf die Papierstruktur ist subtil und in der Regel nur maschinell nachweisbar. Die Bereiche, in denen die Entwässerungsperforationen in Form des zweiten, unterschiedlichen Rasters vorliegen, erzeugen daher im Papier ein verborgenes Wasserzeichen, das wegen seiner aufwendigen Herstellung ein Stufe 3-Sicherheitselement hoher Fälschungssicherheit darstellt.The different grids make the accumulation of paper somewhat easier, more difficult or possibly only modified, so that the paper structure and/or the paper thickness and thus ultimately the appearance of the paper produced differs depending on the local grid of the drainage perforations. The influence on the paper structure is subtle and usually only detectable by machine. The areas in which the drainage perforations are present in the form of the second, different grid therefore produce a hidden watermark in the paper which, because of its complex production, represents a level 3 security element with high protection against counterfeiting.
Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Herstellen eines Rundsiebs für eine Rundsieb-Papiermaschine, bei dem
- - ein Kunststoff-Siebzylinder mit einem plattenartigen Zylindermantel aus einem laserabsorbierenden Kunststoffmaterial bereitgestellt wird, und
- - in den Zylindermantel zumindest teilweise durch die Einwirkung von Laserstrahlung eine Mehrzahl von Wasserzeichenreliefs und eine Mehrzahl von Entwässerungsperforationen eingebracht werden.
- - a plastic screen cylinder with a plate-like cylinder jacket made of a laser-absorbing plastic material is provided, and
- - A plurality of watermark reliefs and a plurality of drainage perforations are introduced into the cylinder jacket at least partially by the action of laser radiation.
Als Laserquelle wird vorteilhaft eine Laserquelle im mittleren Infrarot mit einer Wellenlänge zwischen 5 µm und 20 µm, wie etwa ein CO2-Laser eingesetzt. Die Laserbeaufschlagung kann einstufig, mehrstufig, oder vielstufig erfolgen. Bei einer mehrstufigen oder vielstufigen Laserbeaufschlagung wird die zu erzeugende Perforation zunächst angebohrt und nach einer gewissen Wartezeit weitergebohrt. Durch die Pause(n) kann das Material abkühlen was materialschonender ist.A laser source in the mid-infrared with a wavelength between 5 μm and 20 μm, such as a CO 2 laser, is advantageously used as the laser source. The laser impingement can take place in one stage, in multiple stages, or in multiple stages. In the case of a multi-stage or multi-stage laser treatment, the perforation to be produced is first drilled and, after a certain waiting time, further drilled. The pause(s) allows the material to cool down, which is gentler on the material.
Bei einer vorteilhaften Verfahrensführung ist vorgesehen, dass die Laserung des Kunststoff-Siebzylinders von innen nach außen erfolgt, wobei die Laserquelle vorzugsweise so eingestellt wird, dass durch die Strahlform konische Entwässerungsperforationen mit einem kleineren Durchmesser an der Außenseite des Siebzylinders erzeugt werden. Eine solche Formgebung der Entwässerungsperforationen fördert die Entwässerung bei der Papierherstellung und verhindert ein Verstopfen der Perforationen.In an advantageous method, it is provided that the lasering of the plastic screen cylinder from the inside to the outside, with the laser source preferably being adjusted in such a way that the beam shape produces conical dewatering perforations with a smaller diameter on the outside of the screen cylinder. Such a design of the dewatering perforations promotes dewatering in papermaking and prevents clogging of the perforations.
In einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird zunächst mit einer mechanischen Fräse eine Grobform der Wasserzeichenreliefs erzeugt, und diese dann durch die Einwirkung der Laserstrahlung um eine detailreiche Feinstruktur ergänzt. Grundsätzlich ist es allerdings auch möglich, dass zunächst durch Einwirkung der Laserstrahlung eine Grobform der Wasserzeichenreliefs erzeugt und diese dann mit einer mechanischen Fräse um eine detailreiche Feinstruktur ergänzt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die gesamten Wasserzeichenreliefs nur durch die Einwirkung der Laserstrahlung erzeugt.In an advantageous variant of the method, a rough form of the watermark relief is first produced with a mechanical milling machine, and this is then supplemented by a detailed fine structure by the action of the laser radiation. In principle, however, it is also possible that a rough form of the watermark relief is first produced by the action of the laser radiation and this is then supplemented with a detailed fine structure using a mechanical milling machine. In an advantageous embodiment, the entire watermark relief is generated only by the action of the laser radiation.
Zur Laserbeaufschlagung kann eine einzige Laserquelle oder können mehrere Laserquellen gleichzeitig eingesetzt werden, auch ein Mehrkopflaser kann vorteilhaft verwendet werden. Beim Einsatz mechanischer Fräsen kann eine einzige Fräse oder können mehrere Fräsen oder auch eine Mehrkopffräse eingesetzt werden. Zur Bearbeitung des Zylindermantels können die Laserquellen und gegebenenfalls die Fräsen bewegt werden, alternativ oder zusätzlich kann auch der zu bearbeitende Zylinder bewegt werden. Das Fräsen und die Laserbeaufschlagung können gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. Zum Entgraten von gefrästen Elementen kann mit Vorteil Heißluft zum Einsatz kommen.A single laser source or a plurality of laser sources can be used simultaneously for laser impingement, and a multi-head laser can also be used advantageously. When using mechanical milling machines, a single milling machine or several milling machines or a multi-head milling machine can be used. The laser sources and, if necessary, the milling cutters can be moved to process the cylinder surface; alternatively or additionally, the cylinder to be processed can also be moved. The milling and the laser impingement can take place simultaneously or sequentially. Hot air can be used to advantage for deburring milled elements.
Die Entwässerungsperforationen können mechanisch in den Zylindermantel gebohrt werden, vorteilhaft werden die Entwässerungsperforationen allerdings ebenfalls durch die Einwirkung der Laserstrahlung erzeugt. Dies kann im gleichen Schritt erfolgen wie die Bearbeitung der Wasserzeichenreliefs und insbesondere mit der oder den gleichen Laserquellen erfolgen. Alternativ können für die Bearbeitung der Wasserzeichenreliefs und die Bohrung der Entwässerungsperforationen auch unterschiedliche Laserquellen zum Einsatz kommen.The drainage perforations can be drilled mechanically into the cylinder jacket, but the drainage perforations are advantageously also produced by the action of the laser radiation. This can take place in the same step as the processing of the watermark reliefs and in particular using the same laser source or sources. Alternatively, different laser sources can also be used for processing the watermark reliefs and drilling the drainage perforations.
Bei einem anderen, ebenfalls vorteilhaften erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Rundsiebs für eine Rundsieb-Papiermaschine ist vorgesehen, dass
- - eine formbare Masse bahnförmig ausgewalzt wird,
- - in die ausgewalzte Bahn Grobformen der Wasserzeichenreliefs eingeprägt werden,
- - die geprägte Bahn zu einem fest-elastischen Band verfestigt wird,
- - das fest-elastische Band mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, um die Grobformen der Wasserzeichenreliefs mit einer detailreichen Feinstruktur zu den vollständigen Wasserzeichenreliefs zu ergänzen,
- - in das fest-elastischen Band eine Mehrzahl von Entwässerungsperforationen eingebracht wird, und
- - das bearbeitete Band zu einem Zylindermantel des Rundsiebs geformt wird.
- - a malleable mass is rolled out in web form,
- - Rough forms of the watermark relief are embossed into the rolled web,
- - the embossed web is consolidated into a firm-elastic band,
- - the firm-elastic band is exposed to laser radiation in order to supplement the rough forms of the watermark relief with a detailed fine structure to form the complete watermark relief,
- - a plurality of drainage perforations are made in the rigid-elastic band, and
- - The processed strip is formed into a cylinder jacket of the cylinder mold.
Durch diese Vorgehensweise wird der Siebherstellungsprozess signifikant vereinfacht und beschleunigt. Bei günstiger Materialwahl für die formbare Masse fallen zudem nur geringe Rohstoffkosten an. Die formbare Masse kann vorteilhaft aus einem Granulat aus Kunststoff und Metall besteht, dessen Korngröße gezielt für gute Sintereigenschaften eingestellt wird. Der Masse können kostensenkend Reststoffe aus der Papierherstellung als Porosierungsmittel zugemischt werden.This procedure significantly simplifies and speeds up the screen manufacturing process. In addition, if a favorable choice of material is made for the malleable mass, only low raw material costs are incurred. The moldable mass can advantageously consist of granules made of plastic and metal, the grain size of which is specifically adjusted for good sintering properties. Residual materials from paper production can be added to the mass as porosity agents to reduce costs.
Die Entwässerungsperforationen können mechanisch in das fest-elastische Band gebohrt werden, vorteilhaft werden sie allerdings ebenfalls durch die Einwirkung der Laserstrahlung erzeugt. Auch hier können für die Bearbeitung der Wasserzeichenreliefs und die Bohrung der Entwässerungsperforationen dieselben oder unterschiedliche Laserquellen zum Einsatz kommen.The drainage perforations can be drilled mechanically into the rigid-elastic band, but they are advantageously also produced by the action of the laser radiation. Here, too, the same or different laser sources can be used for processing the watermark reliefs and drilling the drainage perforations.
Neben den an anderer Stelle genannten Vorteilen weisen die beschriebenen Rundsiebe und die beschriebenen Herstellungsverfahren insbesondere folgende Vorteile auf:
- Die Wasserzeichensiebe können schneller und kostengünstiger als herkömmliche Metallsiebe hergestellt werden. Die Wasserzeichensiebe weisen aufgrund ihres geringeren Gewichts eine längere Standzeit auf und erlauben eine leichtere Handhabung. Die Wasserzeichensiebe können auch mit resourcenschonenden Materialien hergestellt werden und ein Recycling nicht mehr benötigter Kunststoff-Rundsiebe ist einfach möglich.
- The watermark screens can be made faster and cheaper than traditional metal screens. Due to their lower weight, the watermark screens have a longer service life and are easier to handle. The watermark screens can also be made with resource-saving materials and plastic cylinder screens that are no longer required can be easily recycled.
Die Anzahl und Größe der Flächenbereiche mit Wasserzeichenreliefs auf dem Rundsieb ist nicht limitiert, so dass die erzeugten Banknoten- und Sicherheitspapiere insbesondere mehrere hochauflösende Wasserzeichen und/oder großflächige hochauflösende Wasserzeichen aufweisen können. Die Wasserzeichenreliefs können auch nutzenübergreifend angeordnet sein und beispielsweise zwei, vier oder mehr Banknotennutzen auf dem Sicherheitspapier erfassen. Die Wasserzeichensiebe können mehrere unterschiedliche Wasserzeichentypen für unterschiedliche Funktionen aufweisen, und auch Stützwasserzeichenreliefs sind in großem Umfang möglich.The number and size of the surface areas with watermark reliefs on the cylinder mold is not limited, so that the banknote and security papers produced can in particular have a number of high-resolution watermarks and/or large-area high-resolution watermarks. The watermark reliefs can also be arranged across multiples and, for example, record two, four or more multiple banknotes on the security paper. The watermark screens can can have several different watermark types for different functions, and support watermark reliefs are also possible to a large extent.
Die beschriebenen Herstellungsverfahren erlauben die Erzeugung von Wasserzeichenreliefs mit fließenden Übergängen zwischen verschiedenen Reliefs, insbesondere zwischen unterschiedlichen Typen von Wasserzeichenreliefs. Beispielsweise kann ein zweistufiges „Elektrotyp“- Wasserzeichenrelief fließend in ein hochauflösendes mehrstufiges Wasserzeichenrelief überblenden.The production methods described allow watermark reliefs to be produced with smooth transitions between different reliefs, in particular between different types of watermark reliefs. For example, a two-level "electrotype" watermark relief can smoothly fade into a high-resolution multi-level watermark relief.
Die beschriebene Fertigung der Wasserzeichenreliefs und der Entwässerungsperforationen erlaubt sowohl die Erzeugung neuartiger, optisch auffälliger, klein- und großflächiger Kundendesigns, als auch die Erzeugung von dezent verborgenen, formationsähnlichen und anfertigungsspezifischen Flächenwasserzeichen.The production of the watermark reliefs and the drainage perforations described allows both the creation of novel, visually striking, small and large-area customer designs, as well as the creation of subtly hidden, formation-like and production-specific area watermarks.
Die erfindungsgemäß hergestellten Rundsiebe sind sehr widerstandsfähig gegen Druck und dadurch gut gegen Beschädigung beim Einsatz in einer Papiermaschine geschützt. Durch eine Variation der Perforation kann Einfluss auf die Papierdicke genommen werden und es können auch prozessbedingte Unregelmäßigkeiten der Papierdicke ausgeglichen werden. Die Rundsiebe könnten auch mit Vorteil bombiert werden, das heißt, der Durchmesser des Rundsiebes kann über die Breite an die Durchbiegung von Egoutteur und Gautsche angepasst werden.The cylinder molds produced according to the invention are very resistant to pressure and are therefore well protected against damage when used in a paper machine. By varying the perforation, the paper thickness can be influenced and process-related irregularities in the paper thickness can also be compensated for. The cylinder molds could also advantageously be cambered, which means that the diameter of the cylinder mold can be adjusted across the width to the deflection of the dandy roll and couch.
Die Steuerung der Laserbeaufschlagung erfolgt in der Regel mit Hilfe digitaler Daten, so dass die Rundsiebe eine wesentlich höhere Reproduzierbarkeit aufweisen, als mit sich abnutzenden Prägestempeln für eine Metallsiebprägung erreichbar ist. Auch können Schrumpfung und Dehnung über die gesamte Sieboberfläche problemlos einberechnet werden.The laser impingement is usually controlled with the help of digital data, so that the cylinder screens have a significantly higher reproducibility than can be achieved with embossing stamps that wear out for metal screen embossing. Shrinkage and elongation over the entire screen surface can also be easily calculated.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures, which are not shown to scale and proportions in order to improve clarity.
Es zeigen:
-
1 schematisch die Fertigung eines erfindungsgemäßen Rundsiebs durch Bearbeitung eines Kunststoff-Siebzylinders mit einer mechanischen CAD-Fräse und einer Laserquelle, -
2 in2(a) und2(b) einen Ausschnitt des Siebzylinders der1 in zwei Bearbeitungsschritten im Querschnitt, -
3 eine mit einem erfindungsgemäßen Rundsieb erzeugte Banknote, in die verschiedene Wasserzeichentypen unterschiedlicher Funktion eingebracht sind, -
4 einen Querschnitt eines Siebzylinders nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Erläuterung des Zustandekommens und des Erscheinungsbilds eines Krypto-Wasserzeichens, und -
5 eine weitere vorteilhafte Vorgehensweise bei der Fertigung eines erfindungsgemäßen Rundsiebs.
-
1 schematically the production of a cylinder mold according to the invention by processing a plastic screen cylinder with a mechanical CAD milling machine and a laser source, -
2 in2(a) and2 B) a section of thescreen cylinder 1 in two processing steps in cross section, -
3 a banknote produced with a cylinder mold according to the invention, in which different types of watermarks with different functions have been introduced, -
4 a cross section of a screen cylinder according to an embodiment of the invention to explain the formation and the appearance of a crypto watermark, and -
5 another advantageous procedure in the manufacture of a cylinder mold according to the invention.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Rundsieben für eine Rundsieb-Papiermaschine zur Herstellung von Banknoten näher erläutert.
Mit Bezug zunächst auf
In diesen plattenförmigen Kunststoff-Siebzylinder 12 werden im Ausführungsbeispiel mit der CAD-Fräse 14 zunächst Grobformen 20 der gewünschten Wasserzeichenreliefs in den Zylindermantel gefräst.
Nach dem Frässchritt wird der Zylindermantel mit Laserstrahlung 18 der Laserquelle 16, beispielsweise eines CO2-Lasers beaufschlagt. Durch die Dotierung mit den Farbstoffen oder Pigmente weist das Kunststoffmaterial des Zylindermantels eine hohe Absorptivität für die Laserstrahlung 18 auf und wird von dieser bereichsweise abgetragen und perforiert. Durch den Laserabtrag werden einerseits die Grobformen 20 mit einer detailreichen Feinstruktur 22 ergänzt und dadurch die gewünschten Wasserzeichenreliefs 24 erzeugt, wie im vergrößerten Inset 38 der
Die Fertigung des Rundsiebs kann auf verschiedene Weise abgewandelt sein, wie oben bereits genauer dargestellt. Beispielsweise können mehrere Fräsen 14 und/ oder mehrere Laserquellen 16 gleichzeitig für die Fertigung eines Kunststoff-Siebzylinders 12 eingesetzt werden. Es ist auch möglich, auf eine Vorbearbeitung durch eine Fräse zu verzichten und das gesamte Wasserzeichenrelief 24 nur durch Laserbeaufschlagung zu erzeugen.The manufacture of the cylinder mold can be modified in various ways, as already explained in more detail above. For example,
Mit der beschriebenen Vorgehensweise können nicht nur mehrstufige, hochauflösende Wasserzeichenreliefs 24, sondern Wasserzeichenreliefs mit praktisch beliebigem Reliefverlauf 30 erzeugt werden. So können auch zweistufige Wasserzeichenreliefs mit großem Höhenunterschied vorgesehen sein, die bei der Papierherstellung zu Wasserzeichen mit kontrastreichem Erscheinungsbild führen. Solche Wasserzeichenreliefs sind vor allem zur Erzeugung von Zeichenfolgen und insbesondere Wertzahlen, etwa der Denomination einer Banknote im Wasserzeichen gut geeignet. In Anlehnung an die herkömmliche Erzeugung solcher Wasserzeichen mit Hilfe von metallischen Elektrotypen werden diese zweistufigen Wasserzeichen in der vorliegenden Beschreibung auch als Elektrotyp-Wasserzeichen bezeichnet, auch wenn sie erfindungsgemäß nicht mit Hilfe herkömmlicher Elektrotypen, sondern durch gelaserte Wasserzeichenreliefs erzeugt werden. Die Laserung hat auch bei zweistufigen Wasserzeichenreliefs oder bei Wasserzeichenreliefs mit nur wenigen Höhenstufen Vorteile, da durch die Laserabtragung scharfe Übergänge und steile Flanken erzeugt werden können. Auch können ohne Weiteres fließende Übergänge zwischen verschiedenartigen Reliefs, beispielsweise zwischen einem zweistufigen elektrotypartigen Wasserzeichenrelief und einem hochauflösenden mehrstufigen Wasserzeichenrelief erzeugt werden.With the procedure described, not only multi-stage, high-
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Vorgehensweise besteht darin, dass die erzeugten Rundsiebe 10 in praktisch beliebig großen Flächenbereichen mit Wasserzeichenstrukturen 24 ausgestattet werden können, da die oben beschriebenen Beschränkungen herkömmlicher Herstellungsverfahren entfallen.A further advantage of the procedure described is that the
Auch kann das Rundsieb eine Vielzahl unterschiedlicher Wasserzeichenreliefs mit unterschiedlichen Eigenschaften und Funktionen aufweisen. Zur Illustration zeigt
Darüber hinaus weist die Banknote 40 im Velinbereich ein verborgenes Krypto-Wasserzeichen 60 auf, das mit herkömmlichen Entwässerungssieben nicht erzeugt werden kann. Das Zustandekommen und das Erscheinungsbild des Krypto-Wasserzeichens 60 bei der Papierherstellung werden anhand des Querschnitts des Siebzylinders 12 der
Das Relief 30 des Siebzylinders 12 enthält wie das in
Während die Mikrokanäle 26 in den Velinbereichen 62, den Wasserzeichenbereichen 24 und einem Teil des Velinbereichs 64 in Form eines ersten Rasters angeordnet sind, sind die Mikrokanäle 26' in einem Teilbereich 66 des Velinbereichs 64 in Form eines zweiten, unterschiedlichen Rasters angeordnet, beispielsweise einem Quadratraster größerer Rasterweite als im ersten Raster.While the
Die andersartige Rasteranordnung der Mikrokanäle 26' führt bei der Papierherstellung zu einer kleinen Änderung der Papieranlagerung im Teilbereich 66, so dass sich die Papierstruktur und damit auch das Erscheinungsbild des Papiers im Teilbereich 66 subtil von der Struktur und dem Erscheinungsbild des umgebenden Papiermaterials unterscheidet. Die Veränderung ist mit bloßem Auge nicht sichtbar, kann aber maschinell zuverlässig nachgewiesen. Der Teilbereich 66 stellt daher einen Wasserzeichenbereich dar, der bei der Papierherstellung in der Banknote 40 ein Krypto-Wasserzeichen 60 ausbildet, das auf aufgrund seiner aufwendigen Herstellung ein für einen potentiellen Fälscher kaum nachstellbares Stufe 3-Sicherheitsmerkmal darstellt.The different grid arrangement of the microchannels 26' leads to a small change in the paper accumulation in the
Anschließend werden in dem fest-elastischen Band 74 durch Laserabtrag mit der Laserstrahlung 18 einer Laserquelle 16 einerseits die Grobformen 20 mit einer detailreicheren Feinstruktur ergänzt und dadurch die fertigen Wasserzeichenreliefs 24 erzeugt, und im selben Arbeitsschritt durch Laserperforation Mikrokanäle 26 in das Band 74 gebohrt (rechter Bildteil der
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Rundsiebcylinder sieve
- 1212
- Kunststoff-Siebzylinderplastic screen cylinder
- 1414
- CAD-FräseCAD milling machine
- 1616
- Laserquellelaser source
- 1818
- Laserstrahlunglaser radiation
- 2020
- Grobformenrough forms
- 2222
- Feinstrukturfine structure
- 2424
- Wasserzeichenreliefwatermark relief
- 26, 26'26, 26'
- Mikrokanälemicrochannels
- 3030
- Reliefrelief
- 3232
- Vertiefungenindentations
- 3434
- Hochstellensuperscript
- 3636
- flache Velinbereicheflat vellum areas
- 3838
- Insetinset
- 4040
- Banknotebank note
- 4242
- Papiersubstratpaper substrate
- 4444
- multitonales Portrait-Wasserzeichenmultitonal portrait watermark
- 4646
- Highlight-Elektrotyp-WasserzeichenHighlight electrotype watermark
- 4848
- Motiv-Elektrotyp-WasserzeichenMotif electrotype watermark
- 5050
- Elektrotyp-Wasserzeichen mit NegativtextElectrotype watermark with negative text
- 5252
- Balkenwasserzeichenbar watermark
- 5454
- papierversteifendes Eckenwasserzeichenpaper stiffening corner watermark
- 5656
- papierversteifende Kantenwasserzeichenpaper stiffening edge watermarks
- 5858
- Fenstersteg-WasserzeichenGable Watermark
- 6060
- Krypto-WasserzeichenCrypto Watermark
- 62, 6462, 64
- Velinbereichevellum areas
- 6666
- Wasserzeichenbereichwatermark area
- 7070
- Siebmantelscreen jacket
- 7272
- formbare Massemalleable mass
- 7474
- fest-elastisches Bandfirm-elastic band
- 8080
- Prägevorrichtungembossing device
- 8282
- Verfestigungsbereichsolidification area
Claims (13)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021004848.2A DE102021004848A1 (en) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | Cylinder mold for a cylinder mold paper machine and manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=85477416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
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US20190077183A1 (en) | 2017-09-11 | 2019-03-14 | Crane & Co., Inc. | Watermark sheet, apparatus, and document, and methods for providing the same |
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-
2021
- 2021-09-24 DE DE102021004848.2A patent/DE102021004848A1/en active Pending
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