DE2724681A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von markierungen in papierbahnen - Google Patents

Description

Patentanwalt Augsburg 31 Poslfuth 242

Rehüngenstraße 8 Telefon: 0821/36015

Postscheckkonto: München Nr. 1547 89-801

7369/09/Ch/Fr

Augsburg, 26. Mai 1977

Wiggins Teape Limited Gateway House, Basing View, Basingstoke, Hampshire RG21 2EE England

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Markierungen in Papierbahnen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Markierungen in Papierbahnen während deren Herstellung und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Es ist bekannt, Papierbahnen mit Wasserzeichen zu versehen. Derartiges, mit Wasserzeichen versehenes Papier dient meistens als Dokumentenpapier, um dessen Fälschungssicherheit zu erhöhen.

Bei der konventionellen Papierherstellung gelangt die Papiermasse, die aus einer Dispersion niederer Konsistenz besteht, auf eine Maschendrahtbahn, wo die Papiermasse ent-

709851/0838

7369/09/Ch/Fr - 6 - 26. Mai 1977

wässert wird. Bei dieser Entwässerung werden die Papierfasern auf der Maschendrahtbahn niedergeschlagen und bilden eine Bahn, die von der Maschendrahtbahn abgezogen und sodann getrocknet wird. Am Ende der Maschendrahtbahn oder direkt hinter dieser ist eine Wasserzeichenwalze angeordnet, die sich dreht und in geringem Kontakt steht mit der Papierbahn. Zur Bildung der Wasserzeichen ist diese Wasserzeichenwalze mit Zeichen versehen, die von der Walze abstehen oder vertieft in dieser angeordnet sind. Hierdurch wird die Papiermassebahn in bestimmten Bereichen mehr bzw. weniger verdichtet und die Papierfasern unterschiedlich ausgerichtet, so daß bei der fertigen Papierbahn Bereiche unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit entstehen, die also das Wasserzeichen bilden.

Die Wasserzeichen sind jedoch nicht stets klar sichtbar und ihre Ausbildung hängt ab unter anderem vom Wasseranteil der auf die Maschendrahtbahn gelangenden Papiermasse und von der Art der Papierfasern.Oftmals besteht jedoch die Forderung, bei Dokumentenpapieren klare Wasserzeichen zu erhalten, was jedoch üblicherweise mit den bekannten Herstellverfahren nicht möglich ist.

Es besteht die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen von Markierungen, die ähnlich wie Wasserzeichen sind, zu finden, bei dem klare Markierungen entstehen, insbesondere auch bei solchen Papiermaterialien, bei denen das Anbringen von Wasserzeichen nicht oder nur schlecht möglich ist. Das Verfahren soll hierbei in den üblichen Papierherstellungsprozeß einbaubar sein.

709851/083C

7369/09/Ch/Fr - 7 - 26. Mai 1977

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Der nachfolgend gebrauchte Ausdruck "die Durchlässigkeit beeinflussende Materialien" umfaßt nicht nur Materialien, welche die Durchlässigkeit in sichtbarer Weise verändern, sondern auch Materialien, die die Lichtdurchlässigkeit verändern, wenn das Papier durch- oder angestrahlt wird oder wenn es in Kontakt kommt mit geeigneten Reagenzien. Ein Beispiel eines die Durchlässigkeit beeinflussenden Materials ist beispielsweise ein Füllstoff, wie beispielsweise Titandioxyd, der die Lichtundurchlässigkeit erhöht oder alternativ dazu ein Material, das die Lichtundurchlässigkeit vermindert. In jedem Fall wird eine Differenz in der Lichtdurchlässigkeit zwischen den markierten Bereichen und den restlichen Bereichen der Papierbahn erzeugt.

Zusätzlich oder alternativ kann das die Durchlässigkeit beeinflussende Material aus chromogenen Materialien bestehen, wie beispielsweise Crystal Violet Lactone, Michler's Hydrol oder andere Materialien, die entweder allein oder in Mischung eine Verfärbung erzeugen, wenn sie in Kontakt kommen mit einem geeigneten Reagenzmaterial. Das chromogene Material kann auf bestimmte Bereiche der Papierbahn aufgebracht werden und bildet somit einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor, der erkennbar ist bei Aufbringen einer geeigneten Reagenzflüssigkeit. Ein Beispiel eines chromogenen Materials und geeigneter Reagenzien sind beispielsweise in der GB-PS 1 269 601 beschrieben.

709851/0830

7369/09/Ch/Fr - 8 - 26. Mai 1977

Die Erfindung umfaßt weiterhin Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zum Herstellen von Markierungen der vorgenannten Art. Hierbei werden im wesentlichen zwei Ausführungsformen vorgeschlagen. Bei beiden Ausführungsformen weisen die Oberflächen der Walzen, die in Kontakt treten mit der Papiermassebahn, eine Rauhigkeit auf, die so gewählt ist, daß keine Fasern aus der Papiermassebahn von der Walze herausgezogen werden. Der erforderliche Rauhigkeitsgrad hängt ab von der Stellung der Walze in Bezug auf die Maschendrahtbahn und/oder vom Maß der Entwässerung und der Dichte der Papiermassebahn. Der Rauhigkeitsgrad kann vermindert werden bei einem größeren Abstand zum Anfang der Maschendrahtbahn und/oder bei einem höheren Maß der Entwässerung und einer kompakteren Papiermassebahn.

Damit das die Durchlässigkeit beeinflussende Material durch die gesamte Dicke der Papiermassebahn eindringt, ist die vorerwähnte Walze vorzugsweise angeordnet vor einem Saugkasten, der sich unterhalb der Maschendrahtbahn befindet. Das auf die Papiermassebahn von der Walze aufgebrachte Material wird dann im Bereich des Saugkastens in die Papiermasse durch die Saugwirkung eingezogen, wobei das Maß des Eindringens gesteuert werden kann in einem bestimmten Maß durch das im Saugkasten herrschende Vakuum, welches deshalb vorzugsweise einstellbar sein soll. Das Maß des Eindringens kann auch gesteuert werden durch Verändern der Viskosität des aufgebrachten Materials.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

709851/0838 _ ₉ _

7369/09/Ch/Fr - 9 - 26. Mai 1977

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf die Maschendrahtbahn einer Fourdrinier Papiermaschine;

Fig. 2 eine Seitenansicht in vergrößertem Maßstab einer Ausführungsform zum Ersatz einer Wasserzeichenwalze;

Fig. 3 eine frontseitige Ansicht eines Schnitts längs der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 die vergrößerte Seitenansicht einer Auftrags· walze zum Ersatz einer Wasserzeichenwalze und

Fig. 5 eine frontseitige Ansicht eines Schnitts längs der Linie IV-IV in Fig. k.

Die Fig. 1 zeigt die Seitenansicht der Maschendrahtbahn einer Fourdrinier-Papiermaschine 1 zur Herstellung einer Papierbahn 2. Die Papiermasse wird vom Mischer 3 auf die Maschendrahtbahn 4 gegeben, die um die Saugwalze 5 und eine Umlenkwalze 6 geführt ist. Die Maschendrahtbahn k wird unterstützt von Stützwalzen 7, welche zusätzlich zur Ableitung des Wassers von der fasrigen Dispersion durch die Maschendrahtbahn dienen. Unterhalb der Maschendrahtbahn sind weiterhin Saugkasten 8 angeordnet, welche einerseits zur Unterstützung der Maschendrahtbahn dienen, andererseits Wasser von der Papiermassebahn abziehen, nachdem diese Bahn sich gebildet hat. Oberhalb der Maschendrahtbahn 4 ist eine Verdichtungswalze 9 zwischen dem ersten und zweiten Saugkasten 8 angeordnet, welche sich in

709851/0838

- ίο -

7369/09/Ch/Fr - 10 - 26. Mai 1977

leichtem Kontakt mit der Papierbahn 2 dreht und eine Verdichtung und Konsolidierung dieser Papierbahn bewirkt. Soll diese Verdichtungswalze 9 Wasserzeichen erzeugen, dann wird sie in bestimmten Bereichen mit Erhebungen oder Vertiefungen der gewünschten Form versehen und stellt somit eine Wasserzeichenwalze dar. Bei der Drehung dieser Walze bewirken die erhabenen oder vertieften Teile der Walze, daß die Fasern der Papiermasse neu verteilt werden und lokale Dichteunterschiede entstehen, wodurch der Wasserzeicheneffekt erzeugt wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Verdichtungs- und Wasserzeichenwalze 9 ersetzt ist. Bei der dort gezeigten Ausführungsform ist eine hohlzylindrische Walze 10 vorgesehen, deren Wandung mit Öffnungen 11 versehen ist. Die Form dieser Öffnungen 11 entspricht der Form der gewünschten Markierungssymbole. Die Walze 10 dreht sich und steht in Kontakt mit der auf der Maschendrahtbahn 4· befindlichen Papierbahn 2 und zwar direkt oberhalb des Saugkastens 8. Von der feststehenden Walzenwelle 12 erstreckt sich radial ein Abstreifer 13, der in wippendem Kontakt steht mit der Innenseite der Walzenwandung. Dieser Abstreifer 13 erstreckt sich über die gesamte Länge der Walze. Von einer Zuführung 14· im Innern der Walze wird eine Dispersion 15 eines die Durchlässigkeit beeinflussenden Materials in das Walzeninnere gefördert. Bei der Drehung der Walze 10, welche im rollenden Kontakt steht mit der Papierbahn 2 während deren Bewegung auf der Bahn k_f wird das Material 15 durch die Öffnungen 11 hindurchgedrückt und gelangt auf diese Weise in die Faserstruktur der Papierbahn 2. Dieser Vorgang wird noch unterstützt durch den Saugkasten 8.

709851/0838

- li -

7369/09/Ch/Fr - 11 - 26. Mai 1977

In den Figuren k und 5 ist ein weiteres Ausführungsbei spiel gezeigt, bei welchem ebenfalls die Verdichtungswalze 9 ersetzt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Walze 20 vorgesehen, die mit Erhebungen 21 versehen ist, deren Form der Form der gewünschten Markierungen entspricht. Die Walze ist drehbar oberhalb der Papierbahn angeordnet und zwar wiederum oberhalb eines Saugkastens 8, wobei der Abstand zwischen Papierbahn und Walzenachse so gewählt ist, daß die Oberflächen der Erhebungen in rollendem Kontakt stehen mit der Oberfläche der Papierbahn 2, welche sich zusammen mit der Maschendrahtbahn k bewegt. Die Walze kann hierbei durch die Maschendrahtbahn oder separat angetrieben werden. Die Erhebungen 21 werden mit einer Dispersion 22 eines die Durchlässigkeit beeinflussenden Materials "eingefärbt", wobei dieses Material sich in einem Bad 23 befindet, von wo es mittels Aufnahme- und Übertragungswalzen 2k und 25 auf die Erhebungen 21 aufgebracht wird. Bei der Drehung der Walze 20 wird somit das die Durchlässigkeit beeinflussende Material auf die Papierbahn 2 aufgebracht und durch die Erhebungen 21 in die Papiermasse eingedrückt, wobei das Eindringen unterstützt wird durch den Unterdruck, der im Saugkasten 8 herrscht.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 bis 5 sind die Walzenoberflächen ausreichend aufgerauht.Bei der Walze 10 ist die gesamte Oberfläche aufgerauht, während bei der Walze 20 zumindest die Erhebungen 21 rauh sind.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele näher erläutert.

709851/0838

- 12 -

7369/09/Ch/Fr - 12 - 26. Mai 1977

Eine Faserdispersion wurde hergestellt unter Verwendung von 60 Gew.* MODO CROWN (Weichholzsulfitfasern) zermahlen in Wasser und einen Feuchtigkeitsgehalt aufweisend von 60° Shopper-Reigler, mit 40 Gew.« CELBI (Eukalyptusholzfasern) aufgeschlemmt in Wasser ohne Zermahlung.

Eine Dispersion von Titandioxyd unter der Handelsbezeichnung KRONOS RLP2 der British Titan Limited wurde mit Wasser hergestellt, wobei diese Dispersion 15 Gew.* Titandioxyd besaß bei einer Viskosität von 300 cps, gemessen bei 20 C mit einem Brookfield Viscometer RV, Spindel Nr. 5 bei 75 Umdrehungen pro Minute.

Die Faserdispersion wurde aufgebracht auf eine Papiermaschine der in Fig. 1 gezeigten Art. Die Dispersion von Titandioxyd wurde auf die Papierbahn aufgetragen mittels einer Vorrichtung gemäß Fig. 4- und 5, d. h. die Verdichtungswalze 9 gemäß Fig. 1 wurde durch eine Walze 20 gemäß Fig. 4· und 5 ersetzt.

Das von der Papiermaschine erzeugte Papier wurde getrocknet, wobei ein klares Muster von lichtundurchlässigen Bereichen zu erkennen war entsprechend der Form der Vorsprünge 21 auf der Walze 20. Es hat sich gezeigt, daß bei den markierten Bereichen das Titandioxyd in die Faserstruktur voll eingedrungen war, ein Merkmal, das nicht erreichbar ist, wenn das Papier einmal hergestellt wurde. Das Markierungsmuster im Papier war sichtbar von beiden Seiten, wenn es aufgelegt wurde auf eine Fläche von im wesentlichen der gleichen Farbe, d. h. der Markierungseffekt trat deutlich dort auf, wo normale Wasserzeichen nicht sichtbar sind.

709851/0838

Claims (1)

1. Dipl.-Ing.

   Rolf Charter 27 2 A

   Patentanwalt
   Augsburg 31 - Postfach 242

   Rehlingcnstraße 8
   Telefon: 0821/36015

   Postscheckkonto: München Nr. 1547 8< >-8<>l A ΠΠΙ . : Wiggins Τββρβ Limited

   7369/09/Ch/Fr Augsburg, 26. Mai 1977

   Patentansprüche

   Verfahren zum Herstellen von Markierungen in Papierbahnen während deren Herstellung, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der Papiermasse auf eine sich bewegende wasserabsaugende Oberfläche auf diese Papiermasse in bestimmten Bereichen eine die Durchlässigkeit beeinflussende Dispersion aufgebracht wird, bevor diese Papiermasse diese Oberfläche verläßt und hierbei eine Dispersion in die Papiermasse eindringt, bevor diese zu einer Papierbahn trocknet.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das die Durchlässigkeit beeinflussende Material ein Füllstoff ist, der die Lichtundurchlässigkeit erhöht.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Titandioxyd ist.

   ^. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Durchlässigkeit beeinflussende Material ein Material ist, welches die Lichtdurchlässigkeit erhöht.

   7098S1 /0838

   ORIQrNAL INSPECTED

   7369/09/Ch/Fr - 2 - 26. Mai 1977

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet , daß das die Durchlässigkeit beeinflussende Material mindestens ein chromogenes Material aufweist.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das die Durchlässigkeit beeinflussende Material die Dispersion eines Pigments oder Füllstoffes in einem wäßrigen Medium, oder eine Lösung einer Chemikalie, oder einer Farbverbindung oder einer Farbe ist.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Pigment Titandioxyd, CaI-ciumkarbonat oder Schlemmkreide ist.

   8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e -kennze ichnet, daß die Dispersion weiterhin ein Verdickungsmittel zur Vergrößerung der Viskosität enthält.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -ze ichnet, daß das Verdickungsmittel Carboxymethylcellulose ist.

   10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Dispersion mittels eines Schaummittels aufgeschäumt wird.

   709851/0838

   7369/09/Ch/Fr - 3 - 26. Mai 1977

   11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die Durchlässigkeit beeinflussende Material mindestens ein chromogenes Material aufweist.

   12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die auf der sich bewegenden wasserabsaugenden Oberfläche aufgebrachte Papiermasse in Kontakt mit einer sich drehenden Walze steht, deren Oberfläche mit Auftragsstellen zum Auftragen der die Durchlässigkeit beeinflussenden Dispersion versehen ist, deren Form der Form der gewünschten Markierungen entspricht.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Walze hohl ist und der Walzenmantel mit Öffnungen versehen ist, über die die aufzubringende Dispersion austritt, wobei im Innern der Walze ein Abstreifer vorgesehen ist, der die Dispersion über die Öffnungen nach außen drückt.

   1*»·. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Walze mit Erhebungen versehen ist, die die Dispersion auf die Papierbahn übertragen .

   15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß die mit der Papierbahn in Kontakt stehende Oberfläche der Walze aufgerauht ist.

   70985 1 /08?P

   7369/09/Ch/Fr - 4 - 26. Mai 1977

   16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Walze vor einem Saugkasten angeordnet ist.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck im Saugkasten ei nstellbar ist.

   7098 5 1/0838