EP2935692A1 - Entwässerungssieb für die papierherstellung - Google Patents

Entwässerungssieb für die papierherstellung

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Publication number
EP2935692A1
EP2935692A1 EP13815381.2A EP13815381A EP2935692A1 EP 2935692 A1 EP2935692 A1 EP 2935692A1 EP 13815381 A EP13815381 A EP 13815381A EP 2935692 A1 EP2935692 A1 EP 2935692A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
paper
area
thickening
substructures
recessed area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP13815381.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2935692B1 (de
Inventor
Patrick Renner
André Gregarek
Günther WILD
Bernd Stumbeck
Thomas Mang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient GmbH filed Critical Giesecke and Devrient GmbH
Publication of EP2935692A1 publication Critical patent/EP2935692A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2935692B1 publication Critical patent/EP2935692B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/0027—Screen-cloths
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/10—Wire-cloths
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/44—Watermarking devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines
    • D21F11/006—Making patterned paper

Definitions

  • the invention relates to a dewatering screen for the production of paper with a large-area paper thickening with a substantially constant thickness.
  • the invention also relates to a method for papermaking using such a dewatering screen, a paper produced by such a method, and a paper sheet and a paper substrate having such large-area paper thickenings.
  • Such watermarks, paper tapers or paper thickenings are conventionally produced by corresponding elevations or depressions in the dewatering screen, that is to say by a variation of the screen topography corresponding to the paper feature.
  • no paper thickening can be generated with larger dimensions, since the paper thickness produced with increasing distance to the edge of the low spot again blends the Velinnivau outside the low point.
  • a "thickening frame" is created in the paper, the shape of which is defined by the boundary of the bottom.
  • there may be a need for the process-reliable production of true, large-area paper thickenings which also have a substantially constant paper thickness in the interior.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art and, in particular, to enable process-reliable production of large-area paper thickenings.
  • This object is solved by the features of the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a dewatering screen of the type mentioned in a first aspect of a screen fabric with at least one system of interwoven, longitudinally extending warp threads and transverse thereto weft threads forming Siebmaschen a predetermined Siebmaschen Structure The screen fabric has a screen recess with a contiguous recessed area, the outline shape of which corresponds to the outline shape of the paper thickening to be produced. Further, the recessed area is substantially completely provided with embossed substructures which enlarge the surface of the recessed area and the screen mesh area in the recessed area.
  • a large-area paper thickening is understood to mean a paper thickening which occupies on the paper an area of more than 25 mm 2 , preferably more than 225 mm 2 and particularly preferably more than 600 mm 2 .
  • the embossed substructures increase the surface of the depression region and / or the mesh surface in the depression region by more than 0.2%, preferably by more than 1%.
  • the enlargement of the surface of the recess area and / or of the screen mesh surface in the recess area further leads to an enlargement of the mesh width of the dewatering screen in the area of the embossed substructures.
  • a concave sieve embossing is particularly advantageous, since thereby an enlargement of the surface or an enlargement of the mesh width is ensured substantially in the entire region of the concave sieve embossing.
  • a concave sieve embossing is used in the present case when the embossing is additionally lowered in relation to the base level of the sieve or depression.
  • the increased surface area in the recessed area leads to increased accumulation of paper fibers in the recessed area which, unlike conventional unstructured recesses, increases the desired layer thickness in the thickening area over the entire area of the paper thickening to reach.
  • the present invention has shown that expansion of the meshes results in longer lasting effect of the negative pressure for aspirating the fibers in the widened areas so that more fabric is deposited there for the desired paper thickening can be.
  • the embossed substructures provided according to the invention in the recessed area also lead, according to the current understanding, to a greater roughness in the depression, which results in the deposition / Anchoring of paper fibers favors. Again, this view holds without being in any particular explanation.
  • a dewatering screen of the type mentioned at the outset contains a perforated injection-molded insert which has an insertion recess with a contiguous depression area whose outline shape corresponds to the outline shape of the paper thickening to be produced.
  • the depression region is substantially completely provided with substructures which increase the surface roughness of the depression region.
  • the injection molding insert is welded or glued in a preferred variant of the invention with the support wire of the dewatering screen.
  • the injection-molded insert may, for example, have a knobbed edge on which it is connected to the carrier screen.
  • the injection molding insert is injected directly into the carrier screen.
  • the injection molding insert can be arranged in a cut-out region of the carrier screen and connected to it only in an edge region. The injection molding insert can then be lowered in particular so that the maximum height of the insert essentially corresponds to the screen level.
  • the injection molding insert is expediently formed from a hydrophobic plastic, for example from polyoxymethylene. To reduce wear during operation, the plastic may be added with wear-reducing additives.
  • the injection molding insert has a plurality of perforations that ensure dewatering in papermaking.
  • the dimensions of these drainage perforations are chosen so small that they do not adhere to fibers during papermaking.
  • the rejuvenate Perforations to the top design surface of the injection molding insert.
  • the dimensions of the perforations can also be chosen so large that they are visually recognizable in the finished paper as dark marking points. In this case, it makes sense to arrange the perforations and thus the resulting marking points in the form of characters, patterns or a coding.
  • the perforations are preferably generated by means of a laser beam, in particular by means of an infrared laser, such as a CC laser.
  • the injection-molded insert for generating the perforations is acted upon by its rear side facing away from the design surface with laser radiation, so that the design surface of the injection molding insert tapered perforations arise.
  • the perforations in the recess area have a larger hole diameter than the perforations in the outer area, so that the material deposit is reinforced in the recess area.
  • the perforations in the depression area can also be produced with a higher laser energy than the perforations in the outer area, so that the hole diameter and thus the material accumulation in the depression area is further increased.
  • the design of the substructures can be very diverse.
  • the substructures may advantageously be formed by pyramids, tetrahedrons, cylinders, lenses, subballs, dishes, cubes, cuboids, burls, pimples or strips.
  • the substructures may form a geometric pattern, such as a checkerboard or diamond pattern, may form a graphic motif with a representation of numbers, characters, plants, animals, people, or objects, or may be internal. be distributed randomly over half of the recessed area.
  • the substructures are designed so that they are imperceptible to the human eye without aids.
  • the shape and / or height of the substructures in both aspects of the invention may be the same or may vary within the pit area for all substructures. Such a variation can be, for example, that two or more different types of substructures are provided with different shape and / or height in the recessed area.
  • the substructures have a maximum height that is 50% or less of the depth of the screen recess or insert recess and have a maximum depth that is 100% or less of the depth of the screen recess or the insert recess.
  • a screen recess may have a basic embossing of 0.3 mm in relation to the outside area and the substructures may rise from this level by up to 0.15 mm (ie towards the velvet level, resulting in a reduced embossing) and up to to 0.3 mm downwards (ie away from the velvet level, resulting in an increased deep embossing).
  • the substructures preferably have a minimum length and minimum width of 0.5 mm. Upwards, the size of the substructures is limited only by the sieve size. In particular, in the use of the paper thickenings for edge stabilization of paper sheets, which is explained in more detail below, the substructures can also extend over the entire length or width of the screen fabric. Particularly good results are achieved if the depression area of the dewatering screen is provided with substructures in more than 90%, preferably in more than 95%, particularly preferably in more than 98% of its area.
  • At least one recessed area is provided for generating at least one large-area paper thickening in the form of a machine-readable feature, in particular a barcode.
  • at least one recessed area can be provided for producing large-area paper thickenings in the edge and / or corner area of the paper.
  • the invention also encompasses a method for producing a paper, in particular a security paper, with at least one large-area paper thickening of substantially constant thickness, in which the paper attachment takes place on a dewatering screen of the type described above.
  • the invention further comprises a paper with at least one large-area paper thickening of substantially constant thickness, produced by the method just mentioned, in which the paper is deposited on a dewatering screen of the type described above.
  • the fact that the paper thickening has a substantially constant thickness allows the paper thickening to produce a modulation of the paper thickness produced by the substructures of the dewatering wire.
  • the modulation depth is in any case significantly smaller than the thickening itself and is preferably below 50%, in particular below 25% of the thickening.
  • the modulation depth of the paper in the region of the paper thickening is then in particular below 7.5 ⁇ , so that the paper in the thick place is always at least 122.5 ⁇ ⁇ and at most 137.5 ⁇ thick.
  • the paper thickness in the area of the paper thickening nowhere decreases to the paper thickness in the outer area of the paper thickening.
  • a paper may advantageously have at least one large-area paper thickening in the form of a machine-readable feature.
  • a plurality of such large-area paper thickenings may be provided which form, for example, a machine-readable barcode.
  • the paper has at least one large-area paper thickening in the edge and / or corner region of the paper. This is particularly suitable for paper sheets, which have a predetermined number of individual benefits and the edge stabilization is additionally provided with at least one large-scale paper thickening in the edge and / or corner region of the paper outside the range of individual use.
  • the individual benefits may include paper thickening, for example in the form of a machine-readable barcode.
  • the above-mentioned paper thickenings in the edge and / or corner area are primarily used for the edge stabilization of paper sheets, in particular in the steel printing of hybrid sheets, as explained in more detail below in connection with concrete exemplary embodiments.
  • the invention also encompasses a paper substrate, in particular of paper of the type mentioned, for the production of a paper banknote or a composite film banknote, the paper substrate having at least one large-area paper thickening of essentially constant thickness.
  • the invention also encompasses a document of value, in particular a paper banknote or a foil composite banknote with such a paper substrate.
  • a paper web is produced with a dewatering screen of the type described above, which has at least one large-area paper thickening with a substantially constant thickness. If the paper web is laminated with at least one film, the laminated paper web for laminating adhesive curing hardens wound up a roll and is produced from the cured laminated paper web a film composite banknote.
  • FIG. 1 schematically shows a section of a security paper with a large paper thickening, in (a) in transmitted light and in (b) in cross section along the line BB of (a), a drainage screen according to an embodiment of the invention, in (a) in plan view and in (b) in cross section along the line BB of (a), the detail section III of Fig.
  • FIG. 1 shows a section of a security paper 10 which conveys a large-area paper. has 12.
  • the security paper 10 is shown in Fig. 1 (a) in transmitted light and in Fig. 1 (b) in cross section along the line BB of Fig. 1 (a).
  • the peculiarity of the present invention consists, in particular, in the fact that the paper thickness Sthick of the paper thickening remains substantially constant over a large area.
  • the paper thickening 12 has a dimension of about 15 mm x 20 mm, but it should be understood that the invention is also applicable to larger or smaller thickening areas, as explained in more detail elsewhere.
  • a specially designed sieve recess is provided in the dewatering screen 20 used for papermaking.
  • the dewatering screen 20 is shown in plan view in FIG. 2 (a) and in cross section along the line B-B of FIG. 2 (a) in FIG. 2 (b).
  • FIG. 3 shows the detail section III of the screen fabric of the dewatering screen 20 in the outer region 34, in cross section in FIG. 3 (a) and in plan view in FIG. 3 (b).
  • the screen cloth 22 of the dewatering screen 20 includes at least one system of interlaced longitudinal warp yarns 24 and weft yarns 26 extending transversely thereto.
  • the screen cloth 22 is a metal cloth, namely a bronze cloth.
  • the mesh can also be a metal-plastic mixed fabric, in particular a bronze Plastic blended fabric, or even a pure plastic fabric.
  • the screen fabric may be single-layered or multi-layered, wherein for the sake of simplicity, only one single-layered screen fabric is shown in the figures.
  • the warp yarns 24 and the weft yarns 26 form wire meshes 28 having a certain predetermined mesh size W and a mesh surface W 2 .
  • the screen cloth 22 further has a screen recess 30 with a contiguous recessed area 32, the outline shape of which corresponds to the outline shape of the paper thickening 12 to be produced.
  • the recessed area 32 is substantially completely provided with embossed substructures 36 which enlarge the surface of the recessed area 32 as well as the mesh surface in the recessed area 32.
  • the substructures 36 are designed in the form of parallel strips, which lead to a sinusoidal modulation of the surface topography of the screen fabric 22 in the recessed area 32.
  • FIG. 4 schematically shows a perspective detailed view of the screen fabric 22 provided with embossed substructures 36 in the recessed area 32 and illustrates how the embossing of the substructures 36 and the sinusoidal modulation of the surface topography generated thereby to an enlarged mesh size W 'of the screen fabric 22 and thus to an enlarged Sieve mesh surface W * W leads.
  • W enlarged mesh size
  • W * W Sieve mesh surface
  • the widening of the sieve meshes 28 results in the current understanding that the effect of the negative pressure for sucking the fibers in these areas is longer effective in the paper deposition, so that there deposited more material for the desired paper thickening 12 can be.
  • the shape of the embossed substructures is not limited to the stripe patterns shown in FIG. Fig. 5 shows in (a) to (d) by way of example some further variants of embossed substructures according to the invention.
  • the recessed area 40 of FIG. 5 (a) is provided with a plurality of nub-shaped substructures 42 that occupy substantially the entire area of the recess.
  • nubby-shaped substructures 42 it is also possible, for example, to provide pyramidal, tetrahedral, cuboid, lenticular or partially spherical substructures. In doing so, the substructures can both increase the depth of the depression, preferably by not more than 100%, as well as downsize, preferably by not more than 50%.
  • the recess has a nominal depth of 0.3 mm, from which the knobs extend 0.15 mm upwards, ie in the direction of the velvet level, while the gap between the knobs around 0 , 05 mm downwards, ie away from the Velinmony, is lowered. On average, this results in just the nominal depth of the recessed area.
  • the nub substructures 42 are arranged in a regular grid in FIG. 5 (a), but it is also possible in other configurations that
  • Fig. 5 (b) shows a recessed area 44 with a modification of the stripe pattern of Fig. 2.
  • the stripe-shaped substructures 46 of Fig. 5 (b) are rectilinear within the recessed area, but oblique to the edges of the recessed area 44. Beside vertical and oblique Of course, horizontal course directions for the strips 46 are possible.
  • the stripes can also be curved or wavy in other designs.
  • FIG. 5 (c) shows a further variant in which embossed rectangular substructures 50 are arranged in a recessed area 48 in the form of a checkerboard pattern.
  • the individual rectangles 50 may, for example, have a dimension of 0.5 mm ⁇ 1 mm and be lowered by a further 0.3 mm in relation to the otherwise 0.3 mm deep recess. It is also possible to provide two different depression depths for the rectangles 50 so as to obtain an even more differentiated checkered pattern.
  • the substructures may also be designed in the form of a motif, as shown in the recessed area 52 of FIG. 5 (d) with reference to the boomerang-shaped embossed substructures 56.
  • the figure also illustrates the simultaneous use of different substructures, namely the motif-shaped substructures 56 and the strip-shaped substructures 54.
  • the substructures 54, 56 have different embossing heights or embossing depths. While the strip-shaped substructures 54 are additionally lowered in relation to the base level of the recessed area 52, the motif-shaped substructures 56 rise above the level of the recessed area 52.
  • the geometric cross section of the substructures may, for example, be triangular, quadrangular, convex or concave.
  • the footprint of the substructure ren can be square and / or rounded. It is also possible that the substructures have a further substructure, for example, small triangles may be provided on larger rectangular substructures.
  • the paper thickening area 12 of FIG. 1 can also be produced with a perforated injection-molded insert with a specially designed insert recess.
  • FIG. 6 shows in cross-section a dewatering screen 60 with an injection-molded insert 62, which can be welded or glued to a carrier screen 64 of the dewatering screen 60 or can also be injected directly into the carrier screen.
  • the injection molding insert 62 has a plurality of perforations 66 which ensure dewatering in papermaking.
  • the dimensions of these drainage perforations 66 are chosen to be so small in the exemplary embodiment that they do not adhere to fibers during papermaking.
  • the perforations 66 are tapered towards the uppermost design surface 68 of the injection molding insert 62 and have a hole diameter D outside the insert recess 70 described below.
  • the injection-molded insert 62 contains an insert recess 70 with a contiguous recessed area 72, the outline shape of which corresponds to the outline shape of the paper thickening 12 to be produced.
  • the perforations 66 in the recessed area 72 have a hole diameter D 'due to the taper towards the upper design surface 68, which is larger in size. ßer than the hole diameter D in the outdoor area. Due to the larger hole diameter, the material accumulation in the depression area is enhanced.
  • the recessed area 72 is substantially completely provided with substructures 74 which increase the surface roughness of the injection molding insert in the recessed area.
  • the increased surface roughness leads to a further increase in the material accumulation in the recessed area 72, so that overall sufficient material for the desired paper thickening 12 is deposited.
  • the use of the subunit injection mold inserts according to the invention makes it possible to produce even finer motifs in the paper produced with such an injection molding insert, since the substructures of the injection mold inserts are up to 50% smaller than the embossed substructures arranged in the screen groove could be.
  • FIG. 7 shows a modification of the dewatering screen 60 of FIG. 6, in which the perforations of the injection molding insert 62 in the recess area 72 are enlarged relative to the exterior area.
  • the perforation was generated by laser application 76 from the rear side of the injection molding insert 62, a higher laser energy was used in the recessed area 72 than in the outer area, so that the perforations 78 of the recessed area have an enlarged diameter.
  • a hole diameter D " which is even greater than the hole diameter D 'of FIG. 6, results on the upper design surface 68. The further increase in the hole diameter reinforces the material accumulation in the recess region.
  • the paper thickenings produced by the processes described can in particular form functional thick spots in the paper.
  • NEN barcodes formed from large paper thickening represent a machine-readable authenticity mark.
  • a paper layer of a security paper may include a hole track in which the paper layer has a thinned area and in the thinned area a hole through the paper layer.
  • a reduced winding pressure which leads to different process defects, arises in the hole tracks due to the lack of substance there.
  • the quantity of substance missing in the hole track can be compensated for by the excess amount of substance of a correspondingly designed paper thickening, so that a virtually uniform and homogeneous winding pressure is established overall in the production roller.
  • FIG. 8 schematically shows a security paper sheet 80 carrying a plurality of individual utilities 82 corresponding to the later cut banknotes.
  • the security paper sheet 80 is provided with a large-area, circumferential paper thickening 84 which, as described above, can be produced by means of a suitably designed dewatering screen.
  • the circulating paper thickening 84 stabilizes the paper sheet and avoids parachuting during processing.
  • the paper thickening 84 lies outside of the individual end 82 and is removed in a later method step when cutting the sheet 80.
  • Fig. 9 shows two further paper sheet stabilized shapes of paper sheets.
  • only the corner portions 86 of the paper sheet 80 are provided with large-area paper thickenings. These paper thickenings also lie outside the individual use 82 and are removed in a later method step.
  • the paper thickenings can, for example, also capture the two upper corners and the edge region extending between these corners. This stabilizes the leading edge of the sheet for the tray.
  • Fig. 9 (b) Although the paper thickenings 88 of the paper sheet are still large in area, they are made smaller in size than in the above-described configurations.
  • the oblique strips 88 run around the individual ends 82 at the edge of the paper sheet 80 and thereby stabilize the sheet edge. Due to the width and spacing of the individual strips 88 from one another, the additional weight per unit area and thus the effect of the paper thickenings can be varied and adjusted as desired, so that a different chen storage behavior of various paper sheet can be readily taken into account.

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  • Paper (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Entwässerungssieb (20) für die Herstellung von Papier (10) mit einer großflächigen Papierverdickung (12) mit im Wesentlichen konstanter Dicke, wobei das Entwässerungssieb (20) ein Siebgewebe (22) mit zumindest je einem System von miteinander verwobenen, in Längsrichtung verlaufenden Kettfäden (24) und quer dazu verlaufenden Schussfäden (26) aufweist, die Siebmaschen (28) einer vorgegebenen Siebmaschenfläche bilden. In einem Erfindungsaspekt ist dabei vorgesehen, dass das Siebgewebe (22) eine Siebvertiefung (30) mit einem zusammenhängenden Vertiefungsbereich (32) aufweist, dessen Umrissform der Umrissform der zu erzeugenden Papierverdickung (12) entspricht, und der im Wesentlichen vollständig mit geprägten Substrukturen (36) versehen ist, welche die Oberfläche des Vertiefungsbereichs und die Siebmaschenfläche im Vertiefungsbereich vergrößern.

Description

Entwässerungssieb für die Papierherstellung
Die Erfindung betrifft ein Entwässerungssieb für die Herstellung von Papier mit einer großflächigen Papierverdickung mit im Wesentlichen konstanter Dicke. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Papierherstellung unter Verwendung eines solchen Entwässerungssiebs, ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Papier sowie einen Papierbogen und ein Papiersubstrat mit solchen großflächigen Papierverdickungen.
Bei der Papierherstellung auf Rundsiebmaschinen oder Langsiebmaschinen lagert sich Papiermasse kontinuierlich auf einem bewegten Entwässerungssieb an und wird soweit verfestigt, dass sie als feuchte Papierbahn zur Weiterbearbeitung vom Entwässerungssieb abgezogen werden kann. Vor allem Sicherheitspapiere für Banknoten, Ausweisdokumente und dergleichen werden zur Absicherung oft bei der Papierherstellung mit Wasserzeichen, Papierverjüngungen oder Papierverdickungen ausgestattet, die als Echtheitskennzeichen und damit dem Schutz des Sicherheitspapiers vor unerlaubter Reproduktion dienen.
Derartige Wasserzeichen, Papierverjüngungen oder Papierverdickungen werden herkömmlich durch entsprechende Erhebungen oder Vertiefungen im Entwässerungssieb, also durch eine dem Papiermerkmal entsprechende Variation der Siebtopographie erzeugt. Allerdings können beispielsweise mit herkömmlichen Tiefstellen im Entwässerungssieb keine Papierverdickungen mit größeren Abmessungen erzeugt werden, da sich die erzeugte Papierdicke dabei mit zunehmendem Abstand zum Rand der Tiefstelle wieder dem Velinnivau außerhalb der Tiefstelle angleicht. Anstatt der gewünschten großflächigen Papierverdickung wird so nur ein„Verdickungsrahmen" im Papier erzeugt, dessen Form durch den Randverlauf der Tiefstelle definiert ist. Während solche Rahmen in manchen Gestaltungen aus Designgesichts- punkten erwünscht sein können, besteht doch ein Bedürfnis nach der prozesssicheren Erzeugung echter, großflächiger Papierverdickungen, die auch im Innenbereich eine im Wesentlichen gleich bleibende Papierdicke aufweisen.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden und insbesondere eine prozesssichere Erzeugung großflächiger Papierverdickungen zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung weist ein Entwässerungssieb der eingangs genannten Art in einem ersten Aspekt ein Siebgewebe mit zumindest je einem System von miteinander verwobenen, in Längsrichtung verlaufenden Kettfäden und quer dazu verlaufenden Schussfäden auf, die Siebmaschen einer vorgegebenen Siebmaschenfläche bilden. Das Siebgewebe weist eine Siebvertiefung mit einem zusammenhängenden Vertiefungsbereich auf, dessen Umrissform der Umrissform der zu erzeugenden Papierverdickung entspricht. Weiter ist der Vertiefungsbereich im Wesentlichen vollständig mit geprägten Substrukturen versehen, welche die Oberfläche des Vertiefungsbereichs und die Siebmaschenfläche im Vertiefungsbereich vergrößern. Unter einer großflächigen Papierverdickung wird im Rahmen dieser Beschreibung eine Papierverdickung verstanden, die auf dem Papier eine Fläche von mehr als 25 mm2, bevorzugt von mehr als 225 mm2 und besonders bevorzugt von mehr als 600 mm2 einnimmt. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass die geprägten Substrukturen die Oberfläche des Vertiefungsbereichs und/ oder die Siebmaschenfläche im Vertiefungsbereich um mehr als 0,2 %, vorzugsweise um mehr als 1 % vergrößern. Die Vergrößerung der Oberfläche des Vertiefungs- bereichs und/ oder der Siebmaschenfläche im Vertiefungsbereich führt des Weiteren zu einer Vergrößerung der Maschenweite des Entwässerungssiebs im Bereiche der geprägten Substrukturen. Demzufolge kann in diesem Zusammenhang sowohl von einer Vergrößerung der Oberfläche des Vertiefungsbereichs und/ oder der Siebmaschenfläche, aber auch von einer Ver- größerung der Maschenweite durch die geprägten Strukturen gesprochen werden. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang eine konkave Siebprägung, da dadurch eine Vergrößerung der Oberfläche bzw. eine Vergrößerung der Maschenweite im Wesentlichen im gesamten Bereich der konkaven Siebprägung sichergestellt wird. Von einer konkaven Siebprägung wird im vorliegenden Fall dann gesprochen, wenn die Prägung gegenüber dem Basisniveau des Siebs bzw. der Vertiefung zusätzlich abgesenkt ist. Die vergrößerte Oberfläche im Vertiefungsbereich und insbesondere die größere Siebmaschenfläche bzw. Siebmaschenweite des Siebgewebes führt zu einer verstärkten Anlagerung von Papierfasern im Vertiefungsbereich, die es an- ders als bei herkömmlichen, unstrukturierten Vertiefungen gestattet, die gewünschte Schichtdicke im Verdickungsbereich über die gesamte Fläche der Papierverdickung zu erreichen. Ohne an eine bestimmte Erklärung gebunden sein zu wollen, führt die Aufweitung der Siebmaschen nach gegenwärtigem Verständnis dazu, dass bei der Papieranlagerung die Wirkung des Unterdrucks zum Ansaugen der Fasern in den aufgeweiteten Bereichen länger wirksam ist, so dass dort mehr Stoff für die gewünschte Papierverdickung angelagert werden kann. Die erfindungsgemäß im Vertiefungsbereich vorgesehenen geprägten Substrukturen führen nach derzeitiger Auffassung auch zu einer größeren Rauigkeit in der Vertiefung, was die Ablagerung/ Verankerung von Papierfasern begünstigt. Auch diese Auffassung gilt, ohne an eine bestimmte Erklärung zu sein.
In einem zweiten Aspekt enthält ein Entwässerungssieb der eingangs ge- nannten Art einen perforierten Spritzgusseinsatz, welcher eine Einsatzvertiefung mit einem zusammenhängenden Vertiefungsbereich aufweist, dessen Umrissform der Umrissform der zu erzeugenden Papierverdickung entspricht. Der Vertiefungsbereich ist im Wesentlichen vollständig mit Substrukturen versehen, welche die Oberflächenrauigkeit des Vertiefungsbe- reichs vergrößern.
Der Spritzgusseinsatz ist dabei in einer bevorzugten Erfindungsvariante mit dem Trägersieb des Entwässerungssiebs verschweißt oder verklebt. Zu diesem Zweck kann der Spritzgusseinsatz beispielsweise einen Noppenrand aufweisen, an dem er mit dem Trägersieb verbunden ist. In einer alternativen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante ist der Spritzgusseinsatz direkt in das Trägersieb eingespritzt. In allen Varianten kann der Spritzgusseinsatz in einem ausgeschnittenen Bereich des Trägersiebs angeordnet und nur in einem Randbereich mit diesem verbunden sein. Der Spritzgusseinsatz kann dann insbesondere abgesenkt sein, so dass die maximale Höhe des Einsatzes im Wesentlichen dem Siebniveau entspricht. Der Spritzgusseinsatz ist zweckmäßig aus einem hydrophoben Kunststoff, beispielsweise aus Po- lyoxymethylen gebildet. Zur Verringerung der Abnutzung im Betrieb können dem Kunststoff verschleißreduzierende Additive zugesetzt sein.
Weiter weist der Spritzgusseinsatz eine Vielzahl von Perforationen auf, die die Entwässerung bei der Papierherstellung sicherstellen. Die Abmessungen dieser Entwässerungs-Perforationen sind so klein gewählt, dass in ihnen bei der Papierherstellung keine Fasern anhaften. Bevorzugt verjüngen sich die Perforationen zur oben liegenden Designfläche des Spritzgusseinsatzes hin. Die Abmessungen der Perforationen können auch so groß gewählt sein, dass sie im fertigen Papier als dunkle Markierungspunkte visuell erkennbar sind. In diesem Fall bietet es sich an, die Perforationen und damit die entstehen- den Markierungspunkte in Form von Zeichen, Mustern oder einer Codierung anzuordnen.
Die Perforationen werden vorzugsweise mittels Laserstrahl erzeugt, insbesondere mittels eines Infrarot-Lasers, wie beispielsweise eines CC Lasers. Vorzugsweise wird der Spritzgusseinsatz zur Erzeugung der Perforationen von seiner der Designfläche abgewandten Rückseite mit Laserstrahlung beaufschlagt, so dass sich zur Designfläche des Spritzgusseinsatzes hin verjüngende Perforationen entstehen. Durch diese Verjüngung weisen die Perforationen im Vertiefungsbereich einen größeren Lochdurchmesser als die Perforationen im Außenbereich auf, so dass die Stoff anlagerung im Vertiefungsbereich verstärkt wird. Die Perforationen im Vertiefungsbereich können auch mit einer höheren Laserenergie erzeugt werden als die Perforationen im Außenbereich, so dass der Lochdurchmesser und damit die Stoffanlagerung im Vertiefungsbereich weiter erhöht wird.
In beiden Erfindungsaspekten kann das Design der Substrukturen sehr vielfältig sein. Insbesondere können die Substrukturen mit Vorteil durch Pyramiden, Tetraeder, Zylinder, Linsen, Teilkugeln, Schüsseln, Würfel, Quader, Noppen, Pickel oder Streifen gebildet sein.
Auch können die Substrukturen in beiden Erfindungsaspekten ein geometrisches Muster, beispielsweise ein Schachbrett- oder Rautenmuster bilden, können ein graphisches Motiv mit einer Darstellung von Zahlen, Zeichen, Pflanzen, Tieren, Menschen oder Gegenständen bilden, oder können inner- halb des Vertiefungsbereichs zufällig verteilt sein. In weiteren Erfindungsgestaltungen ist es bevorzugt, wenn die Substrukturen so gestaltet sind, dass sie für das menschliche Auge ohne Hilfsmittel nicht wahrnehmbar sind. Die Form und/ oder die Höhe der Substrukturen können in beiden Erfindungsaspekten innerhalb des Vertiefungsbereichs für alle Substrukturen gleich sein oder können variieren. Eine solche Variation kann beispielsweise darin bestehen, dass zwei oder mehr unterschiedliche Substrukturarten mit unterschiedlicher Form und/ oder Höhe im Vertiefungsbereich vorgesehen sind.
Mit Vorteil weisen die Substrukturen eine maximale Höhe auf, die 50 % oder weniger der Tiefe der Siebvertiefung bzw. der Einsatzvertiefung beträgt und weisen eine maximale Tiefe auf, die 100 % oder weniger der Tiefe der Sieb- Vertiefung bzw. der Einsatzvertiefung beträgt.
Beispielsweise kann eine Siebvertiefung eine grundsätzliche Tiefprägung von 0,3 mm bezogen auf den Außenbereich aufweisen und die Substrukturen können sich von diesem Niveau um bis zu 0,15 mm nach oben (also in Richtung Velinniveau, resultierend in einer verringerten Tief prägung) und um bis zu 0,3 mm nach unten (also vom Velinniveau weg, resultierend in einer erhöhten Tiefprägung) erstrecken.
Die Substrukturen weisen vorzugsweise eine Mindestlänge und Mindest- breite von 0,5 mm auf. Nach oben ist die Größe der Substrukturen nur durch die Siebgröße beschränkt. Insbesondere bei dem weiter unten genauer erläuterten Einsatz der Papierverdickungen zur Randstabilisierung von Papierbogen können sich die Substrukturen auch über die gesamte Länge oder Breite des Siebgewebes erstrecken. Besonders gute Ergebnisse werden erreicht, wenn der Vertiefungsbereich des Entwässerungssiebs in mehr als 90 %, vorzugsweise in mehr als 95 %, besonders bevorzugt in mehr als 98 % seiner Fläche mit Substrukturen versehen ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest ein Vertiefungsbereich zur Erzeugung zumindest einer großflächigen Papierverdickungen in Form eines maschinenlesbaren Merkmals, insbesondere eines Barcodes vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Vertiefungsbereich zur Erzeugung großflächiger Papierverdickungen im Rand- und/ oder Eckenbereich des Papiers vorgesehen sein.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung eines Papiers, insbesondere eines Sicherheitspapiers, mit zumindest einer großflächigen Papierverdickung mit im Wesentlichen konstanter Dicke, bei dem die Papieranlagerung auf einem Entwässerungssieb der oben beschriebenen Art erfolgt.
Die Erfindung umfasst weiter ein Papier mit zumindest einer großflächigen Papierverdickung mit im Wesentlichen konstanter Dicke, hergestellt nach dem eben genannten Verfahren, bei dem die Papieranlagerung auf einem Entwässerungssieb der oben beschriebenen Art erfolgt.
Die Wendung, dass die Papierverdickung eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist, lässt dabei zu, dass sich im Bereich der Papierverdickung eine von den Substrukturen des Entwässerungssiebs erzeugte Modulation der Papierdicke ergibt. Die Modulationstiefe ist dabei in jedem Fall deutlich kleiner als die Verdickung selbst und liegt vorzugsweise unterhalb von 50 %, insbesondere unterhalb von 25 % der Verdickung. Beispielsweise kann in einem Papierbogen mit Papierdicke So = 90 μιη eine großflächige Papierverdickung mit einer nominellen Dicke von Sthick = 120 μπι vorgesehen sein, so dass die Verdickung AS = 30 μιη beträgt. Die Modulationstiefe des Papiers im Bereich der Papierverdickung liegt dann insbesondere unterhalb von 7,5 μιτι, so dass das Papier in der Dickstelle stets mindestens 122,5 μπ\ und höchstens 137,5 μπι dick ist. In jedem Fall nimmt die Papierdicke im Bereich der Papierverdickung nirgends auf die Papierdicke im Außenbereich der Papierverdickung ab. Ein solches Papier kann mit Vorteil zumindest eine großflächige Papierverdickung in Form eines maschinenlesbaren Merkmals aufweisen. Insbesondere können mehrere derartige großflächige Papierverdickungen vorgesehen sein, die beispielsweise einen maschinenlesbaren Barcode bilden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Papier zumindest eine großflächige Papierverdickung im Rand- und/ oder Eckenbereich des Papiers auf. Dies bietet sich insbesondere für Papierbogen an, die eine vorgegebene Anzahl an Einzelnutzen aufweisen und die zur Randstabilisierung zusätzlich mit zumindest einer großflächigen Papierverdickung im Rand- und/ oder Eckenbereich des Papier bogens außerhalb des Bereichs der Einzelnutzen versehen ist. Selbstverständlich können auch die Einzelnutzen Papierverdickungen enthalten, beispielsweise in Form eines maschinenlesbaren Barcodes. Die genannten Papierverdickungen im Rand- und/ oder Eckenbereich dienen vor allem der Randstabilisierung von Papierbogen, insbesondere bei der Stahldruckverarbeitung von Hybridbogen, wie weiter unten im Zusammenhang mit konkreten Ausführungsbeispielen genauer erläutert. Die Erfindung umfasst auch ein Papiersubstrat, insbesondere aus Papier der genannten Art, für die Herstellung einer Papierbanknote oder einer Folien- Verbund-Banknote, wobei das Papiersubstrat zumindest eine großflächige Papierverdickung mit im Wesentlichen konstanter Dicke aufweist. Schließ- lieh umfasst die Erfindung auch ein Wertdokument, insbesondere eine Papierbanknote oder eine Folienverbund-Banknote mit einem derartigen Papiersubstrat.
Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Folienverbund-Banknote wird mit einem Entwässerungssieb der oben beschriebenen Art eine Papier bahn hergestellt, die zumindest eine großflächige Papierverdickung mit im Wesentlichen konstanter Dicke aufweist, wird die Papierbahn mit zumindest einer Folie kaschiert, wird die kaschierte Papierbahn zur Kaschierkleberaushärtung auf einer Rolle aufgewickelt und wird aus der ausgehärteten kaschier- ten Papierbahn eine Folienverbund-Banknote erzeugt.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die An- schaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:
Fig. l schematisch einen Ausschnitt eines Sicherheitspapiers mit einer großflächigen Papierverdickung, in (a) im Durchlicht und in (b) im Querschnitt entlang der Linie B-B von (a), ein Entwässerungssieb nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, in (a) in Aufsicht und in (b) im Querschnitt entlang der Linie B-B von (a), den Detailausschnitt III der Fig. 2(b) des Entwässerungssiebs, in (a) im Querschnitt und in (b) in Aufsicht, schematisch eine perspektivische Detailansicht des mit geprägten Substrukturen versehenen Siebgewebes im Vertiefungsbereich, in (a) bis (d) beispielhaft weitere Varianten geprägter Substruk turen nach der Erfindung, ein Entwässerungssieb nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt, eine Abwandlung des Entwässerungssiebs von Fig. 6, einen Sicherheitspapierbogen, der eine Vielzahl von Einzelnutzen trägt und mit einer großflächigen, umlaufenden Papierverdickung versehen ist, und zwei weitere durch Papierverdickungen stabilisierte Papierbogen nach der Erfindung.
Die Erfindung wird nun am Beispiel der Herstellung von Sicherheitspapier für Banknoten und andere Wertdokumente erläutert. Fig. 1 zeigt dazu einen Ausschnitt eines Sicherheitspapiers 10, das eine großflächige Papier verdi- ckung 12 aufweist. Das Sicherheitspapier 10 ist in Fig. 1(a) im Durchlicht und in Fig. 1(b) im Querschnitt entlang der Linie B-B von Fig. 1(a) dargestellt.
Im Außenbereich 14 außerhalb der Papierverdickung beträgt die Schichtdi- cke So des Sicherheitspapiers des gezeigten Ausführungsbeispiels So = 90 μιη. Im Bereich der Papierverdickung 12 beträgt die Schichtdicke des Sicherheitspapiers im Wesentlichen gleich bleibend Sthick = 120 μηι, so dass sich eine Verdickung AS = 30 μπι ergibt. Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung besteht dabei insbesondere darin, dass die Papierdicke Sthick der Pa- pierverdickung über einen großflächigen Bereich im Wesentlichen konstant bleibt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 hat die Papierverdickung 12 etwa eine Abmessung von 15 mm x 20 mm, es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch für größere oder kleinere Verdickungsbereiche anwendbar ist, wie an anderer Stelle genauer ausgeführt.
Um einen Papierverdickungsbereich 12, wie in Fig. 1 gezeigt, zu erzeugen, ist nach einem ersten Aspekt der Erfindung eine besonders gestaltete Siebvertiefung in dem zur Papierherstellung verwendeten Entwässerungssieb 20 vorgesehen. Das Entwässerungssieb 20 ist in Fig. 2(a) in Aufsicht und in Fig. 2(b) im Querschnitt entlang der Linie B-B von Fig. 2(a) dargestellt. Fig. 3 zeigt den Detailausschnitt III des Siebgewebes des Entwässerungssiebs 20 im Außenbereich 34, in Fig. 3(a) im Querschnitt und in Fig. 3(b) in Aufsicht.
Mit Bezug zunächst auf Fig. 3(a) enthält das Siebgewebe 22 des Entwässe- rungssiebs 20 zumindest ein System von miteinander verwobenen in Längsrichtung verlaufenden Kettfäden 24 und quer dazu verlaufenden Schussfäden 26. Im Ausführungsbeispiel ist das Siebgewebe 22 ein Metallgewebe, nämlich ein Bronzegewebe, in anderen Gestaltungen kann das Siebgewebe jedoch auch ein Metall-Kunststoff-Mischgewebe, insbesondere ein Bronze- Kunststoff-Mischgewebe, oder auch ein reines Kunststoff gewebe sein. Das Siebgewebe kann einlagig oder mehrlagig sein, wobei der einfacheren Darstellung halber in den Figuren jeweils nur ein einlagiges Siebgewebe gezeigt ist. Wie am besten in der Aufsicht der Fig. 3(b) zu erkennen, bilden die Kett- fäden 24 und die Schussfäden 26 Siebmaschen 28 mit einer bestimmten vorgegebenen Siebmaschenweite W und einer Siebmaschenfläche W2.
Zurückkommend auf die Darstellung der Fig. 2 weist das Siebgewebe 22 weiter eine Siebvertiefung 30 mit einem zusammenhängenden Vertiefungs- bereich 32 auf, dessen Umrissform der Umrissform der zu erzeugenden Papierverdickung 12 entspricht. Der Vertiefungsbereich 32 ist im Wesentlichen vollständig mit geprägten Substrukturen 36 versehen, welche die Oberfläche des Vertiefungsbereichs 32 und auch die Siebmaschenfläche im Vertiefungsbereich 32 vergrößern. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Substruk- turen 36 in Form paralleler Streifen ausgeführt, die zu einer sinusartigen Modulation der Oberflächentopographie des Siebgewebes 22 im Vertiefungsbereich 32 führen.
Fig. 4 zeigt schematisch eine perspektivische Detailansicht des mit geprägten Substrukturen 36 versehenen Siebgewebes 22 im Vertiefungsbereich 32 und illustriert, wie die Prägung der Substrukturen 36 und die dadurch erzeugte sinusartige Modulation der Oberflächentopographie zu einer vergrößerten Maschenweite W' des Siebgewebes 22 und damit zu einer vergrößerten Siebmaschenfläche W*W führt. Der klareren Darstellung halber ist dabei nur die Oberfläche des Siebgewebes 22 dargestellt.
Bei der Anlagerung von Papier am Entwässerungssieb ermöglicht die vergrößerte Oberfläche im Vertiefungsbereich 32 und insbesondere die größere Siebmaschenfläche W*W' des Siebgewebes 22 eine verstärkte Anlagerung von Papierfasern im Vertiefungsbereich 32. Die Aufweitung der Siebmaschen 28 führt nämlich nach gegenwärtigem Verständnis dazu, dass bei der Papieranlagerung die Wirkung des Unterdrucks zum Ansaugen der Fasern in diesen Bereichen länger wirksam ist, so dass dort mehr Stoff für die ge- wünschte Papierverdickung 12 angelagert werden kann.
Die Form der geprägten Substrukturen ist selbstverständlich nicht auf die in Fig. 2 gezeigten Streifenmuster beschränkt. Fig. 5 zeigt in (a) bis (d) beispielhaft einige weitere Varianten geprägter Substrukturen nach der Erfindung. Der Vertiefungsbereich 40 der Fig. 5(a) ist mit einer Vielzahl von noppen- f örmig geprägten Substrukturen 42 versehen, die im Wesentlichen den gesamten Bereich der Vertiefung einnehmen. Anstelle noppenf örmiger Substrukturen 42 können beispielsweise auch pyramidenförmige, tetraederf ör- mige, quaderförmige, linsenförmige oder teilkugelförmige Substrukturen vorgesehen sein. Die Substrukturen können dabei die Tiefe der Vertiefung sowohl vergrößern, vorzugsweise um nicht mehr als 100%, als auch verkleinern, vorzugsweise um nicht mehr als 50%. Beispielsweise hat die Vertiefung bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5(a) eine nominelle Tiefe von 0,3 mm, von der sich die Noppen um 0,15 mm nach oben, also in Richtung Velinniveau erstrecken, während der Zwischenraum zwischen den Noppen um 0,05 mm nach unten, also vom Velinniveau weg, abgesenkt ist. Im Mittel ergibt sich dabei gerade die nominelle Tiefe des Vertiefungsbereichs.
Die Noppen-Substrukturen 42 sind in Fig. 5(a) in einem regelmäßigen Raster angeordnet, es ist in anderen Gestaltungen allerdings auch möglich, die
Noppen-Substrukturen 42 oder andere Substrukturen zufällig über die Fläche des Vertiefungsbereichs 40 zu verteilen. Fig. 5(b) zeigt einen Vertiefungsbereich 44 mit einer Abwandlung des Streifenmusters der Fig. 2. Die streifenförmigen Substrukturen 46 der Fig. 5(b) verlaufen innerhalb des Vertiefungsbereichs geradlinig, aber schräg zu den Rändern des Vertiefungsbereichs 44. Neben senkrechten und schrägen sind selbstverständlich auch waagrechte Verlaufsrichtungen für die Streifen 46 möglich. Die Streifen können in anderen Gestaltungen auch gekrümmt oder wellenförmig verlaufen.
Fig. 5(c) zeigt eine weitere Variante, in der geprägte rechteckige Substruktu- ren 50 in einem Vertiefungsbereich 48 in Form eines Schachbrettmusters angeordnet sind. Die einzelnen Rechtecke 50 können beispielsweise eine Abmessung von 0,5 mm x 1 mm haben und gegenüber der ansonsten 0,3 mm tiefen Vertiefung um weitere 0,3 mm abgesenkt sein. Es ist auch möglich, zwei verschiedene Absenkungstiefen für die Rechtecke 50 vorzusehen, um so ein noch stärker differenziertes schachbrettartiges Muster zu erhalten.
Die Substrukturen können auch in Form eines Motivs gestaltet sein, wie im Vertiefungsbereich 52 der Fig. 5(d) anhand der bumerangförmig geprägten Substrukturen 56 gezeigt. Die Figur illustriert auch den gleichzeitigen Ein- satz verschiedener Substrukturen, nämlich der motivförmigen Substrukturen 56 und der streifenförmigen Substrukturen 54. Wie durch die unterschiedliche Schraffur in der Figur angedeutet, weisen die Substrukturen 54, 56 unterschiedliche Prägehöhen bzw. Prägetiefen auf. Während die streifenförmigen Substrukturen 54 gegenüber dem Basisniveau des Vertiefungsbe- reichs 52 zusätzlich abgesenkt sind, erheben sich die motivförmigen Substrukturen 56 über das Niveau des Vertiefungsbereichs 52.
Der geometrische Querschnitt der Substrukturen kann beispielsweise dreieckig, viereckig, konvex oder konkav sein. Die Grundfläche der Substruktu- ren kann eckig und/ oder abgerundet sein. Es ist auch möglich, dass die Substrukturen eine weitere Unterstruktur aufweisen, beispielsweise können kleine Dreiecke auf größeren rechteckigen Substrukturen vorgesehen sein. Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung kann der Papierverdickungsbe- reich 12 der Fig. 1 auch mit einem perforierten Spritzgusseinsatz mit einer besonders gestalteten Einsatzvertiefung erzeugt werden.
Fig. 6 zeigt dazu im Querschnitt ein Entwässerungssieb 60 mit einem Spritz- gusseinsatz 62, der mit einem Trägersieb 64 des Entwässerungssiebs 60 verschweißt oder verklebt sein kann oder auch direkt in das Trägersieb eingespritzt sein kann. Der Spritzgusseinsatz 62 weist eine Vielzahl von Perforationen 66 auf, die die Entwässerung bei der Papierherstellung sicherstellen. Die Abmessungen dieser Entwässerungs-Perforationen 66 sind im Ausfüh- rungsbeispiel so klein gewählt, dass in ihnen bei der Papierherstellung keine Fasern anhaften.
Wie ebenfalls in Fig. 6 gezeigt, verjüngen sich die Perforationen 66 zur oben liegenden Designfläche 68 des Spritzgusseinsatzes 62 hin und weisen außer- halb der nachfolgend beschriebenen Einsatzvertiefung 70 einen Lochdurchmesser D auf.
Zur Erzeugung der gewünschten Papierverdickung 12 enthält der Spritzgusseinsatz 62 eine Einsatzvertiefung 70 mit einem zusammenhängenden Vertiefungsbereich 72, dessen Umrissform der Umrissform der zu erzeugenden Papierverdickung 12 entspricht. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, weisen die Perforationen 66 im Vertiefungsbereich 72 aufgrund der Verjüngung zur oben liegenden Designfläche 68 hin einen Lochdurchmesser D' auf, der grö- ßer als der Lochdurchmesser D im Außenbereich ist. Durch den größeren Lochdurchmesser wird die Stoffanlagerung im Vertiefungsbereich verstärkt.
Zusätzlich ist der Vertiefungsbereich 72 im Wesentlichen vollständig mit Substrukturen 74 versehen, welche die Oberflächenrauigkeit des Spritzgusseinsatzes im Vertiefungsbereich vergrößern. Die erhöhte Oberflächenrauigkeit führt zu einer weiteren Steigerung der Stoffanlagerung im Vertiefungsbereich 72, so dass insgesamt ausreichend Stoff für die gewünschte Papierverdickung 12 angelagert wird. Zusätzlich zu den bei den geprägten Substrukturen angeführten Vorteilen ermöglicht der Einsatz der erfindungsgemäßen Spritzgusseinsätze mit Substrukturen die Erzeugung noch feinerer Motive in dem mit einem solchen Spritzgusseinsatz hergestellten Papier, da die Substrukturen der Spritzgusseinsätze um bis zu 50 % kleiner als die in der Siebvertiefung angeordneten geprägten Substrukturen sein können.
Fig. 7 zeigt eine Abwandlung des Entwässerungssiebs 60 der Fig. 6, bei dem die Perforationen des Spritzgusseinsatzes 62 im Vertiefungsbereich 72 gegenüber dem Außenbereich vergrößert sind. Dazu wurde bei der Erzeugung der Perforation durch Laserbeaufschlagung 76 von der Rückseite des Spritz- gusseinsatzes 62 her im Vertiefungsbereich 72 mit einer höheren Laserenergie gearbeitet als im Außenbereich, so dass die Perforationen 78 des Vertiefungsbereichs einen vergrößerten Durchmesser aufweisen. Dadurch ergibt sich auf der oben liegenden Designfläche 68 ein Lochdurchmesser D", der noch größer als der Lochdurchmesser D' der Fig. 6 ist. Durch den weiter vergrößerten Lochdurchmesser wird die Stoffanlagerung im Vertiefungsbereich nochmals verstärkt.
Die mit den beschriebenen Verfahren erzeugen Papierverdickungen können insbesondere funktionale Dickstellen im Papier bilden. Beispielsweise kön- nen aus großflächigen Papierverdickungen gebildete Barcodes ein maschinenlesbares Echtheitskennzeichen darstellen.
Eine weitere Anwendung der großflächigen Papierverdickungen besteht in der Erhöhung der Prozesssicherheit bei der Papierherstellung, insbesondere durch Stoffausgleich in einer Lochspur. Beispielsweise kann eine Papierlage eines Sicherheitspapiers eine Lochspur enthalten, in der die Papierlage einen verdünnten Bereich und in dem verdünnten Bereich ein durch die Papierlage durchgehendes Loch aufweist. Wird, wie üblich, eine Vielzahl von Ein- zelnutzen auf einem Papierbogen erzeugt und auf einer Produktionsrolle aufgerollt, so stellt sich in den Lochspuren wegen der dort fehlenden Stoffmenge ein gegenüber den Außenbereichen reduzierter Wickeldruck ein, der zu verschiedenen Prozessfehlern führen kann. Die in der Lochspur fehlende Stoffmenge kann durch die überschießende Stoffmenge einer entsprechend gestalteten Papierverdickung kompensiert werden, so sich in der Produktionsrolle insgesamt ein nahezu einheitlicher und homogener Wickeldruck einstellt.
Eine weitere Anwendung der beschriebenen Papierverdickungen besteht in der Randstabilisierung von Papierbogen, insbesondere bei der Stahldruckverarbeitung von Hybridbogen. Herkömmlich zeigen Hybridbogen bei der Bedruckung im Stahldruck oft eine sogenannte Fallschirmbildung in der Auslage, bei der der Bogen nicht plan in die Auslage segelt, sondern die Ecken zuerst nach unten fallen. Dies hat Nachteile für das Ablegeverhalten der Bogen, da die Ecken mit relativ hohem Druck über die frische Farbe des darunterliegenden Bogens gleiten. Dies birgt die Gefahr, dass die Farben verschmieren und auf dem gegenüberliegenden Bogen ablegen. Fig. 8 zeigt schematisch einen Sicherheitspapierbogen 80, der eine Vielzahl von Einzelnutzen 82 trägt, die den späteren geschnittenen Banknoten entsprechen. Der Sicherheitspapierbogen 80 ist mit einer großflächigen, umlaufenden Papierverdickung 84 versehen, die, wie oben beschrieben, mit Hilfe eines geeignet gestalteten Entwässerungssiebs erzeugt werden kann. Durch die umlaufenden Papierverdickung 84 wird der Papierbogen stabilisiert und eine Fallschirmbildung bei der Verarbeitung vermieden. Die Papierverdickung 84 liegt außerhalb der Einzelnutzen 82 und wird in einem späteren Verfahrensschritt beim Schneiden des Bogens 80 entfernt.
Fig. 9 zeigt zwei weitere, durch Papierverdickungen stabilisierte Gestaltungen von Papierbogen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9(a) sind nur die Eckbereiche 86 des Papierbogens 80 mit großflächigen Papierverdickungen versehen. Auch diese Papierverdickungen liegt außerhalb der Einzel- nutzen 82 und werden in einem späteren Verfahrensschritt entfernt. Die Papierverdickungen können in einer weiteren Abwandlung beispielsweise auch die beiden oben Ecken und den zwischen diesen Ecken verlaufenden Randbereich erfassen. Dadurch wird die Vorderkante des Papierbogens für die Ablage stabilisiert.
In einer weiteren, in Fig. 9(b) gezeigten Gestaltung sind die Papierverdickungen 88 des Papierbogens zwar immer noch großflächig, aber mit geringerer Abmessung als bei den oben beschriebenen Gestaltungen ausgeführt. Die schrägen Streifen 88 laufen am Rand des Papierbogens 80 um die Ein- zelnutzen 82 herum und stabilisieren dadurch den Bogenrand. Durch die Breite und den Abstand der einzelnen Streifen 88 voneinander kann das zusätzliche Flächengewicht und damit die Wirkung der Papierverdickungen nach Wunsch variiert und eingestellt werden, so dass einem unterschiedli- chen Ablageverhalten verschiedener Papierbogen ohne weiteres Rechnung getragen werden kann.
Bezugszeichenliste
10 Sicherheitspapier
12 großflächige Papierverdickung
14 Außenbereich
20 Entwässerungssieb
22 Siebgewebe
24 Kettfäden
26 Schussfäden
28 Siebmaschen
30 Siebvertiefung
32 Vertiefungsbereich
34 Außenbereich
36 Substrukturen
40, 44, 48, 52 Vertiefungsbereich
42, 46, 50, 54, 56 Substrukturen
60 Entwässerungssieb
62 Spritzgusseinsatz
64 Trägersieb
66 Perforationen
68 Designfläche
70 Einsatzvertiefung
72 Vertiefungsbereich
74 Substrukturen
76 Laserbeaufschlagung
80 Sicherheitspapierbogen
82 Einzelnutzen
84 Papierverdickung Eckbereiche
Papierverdickungen
Papierbogen

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Entwässerungssieb für die Herstellung von Papier mit einer großflä- chigen Papierverdickung mit im Wesentlichen konstanter Dicke, wobei das
Entwässerungssieb ein Siebgewebe mit zumindest je einem System von miteinander verwobenen, in Längsrichtung verlaufenden Kettfäden und quer dazu verlaufenden Schussfäden aufweist, die Siebmaschen einer vorgegebenen Siebmaschenfläche bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebge- webe eine Sieb Vertiefung mit einem zusammenhängenden Vertiefungsbereich aufweist, dessen Umrissform der Umrissform der zu erzeugenden Papierverdickung entspricht, und der im Wesentlichen vollständig mit geprägten Substrukturen versehen ist, welche die Oberfläche des Vertiefungsbereichs und die Siebmaschenfläche im Vertiefungsbereich vergrößern.
2. Entwässerungssieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geprägten Substrukturen die Oberfläche des Vertiefungsbereichs und/ oder die Siebmaschenfläche im Vertiefungsbereich um mehr als 0,2 %, vorzugsweise um mehr als 1 % vergrößern.
3. Entwässerungssieb für die Herstellung von Papier mit einer großflächigen Papierverdickung mit im Wesentlichen konstanter Dicke, wobei das Entwässerungssieb einen perforierten Spritzgusseinsatz aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzgusseinsatz eine Einsatzvertiefung mit ei- nem zusammenhängenden Vertiefungsbereich aufweist, dessen Umrissform der Umrissform der zu erzeugenden Papierverdickung entspricht, und der im Wesentlichen vollständig mit Substrukturen versehen ist, welche die Oberflächenrauigkeit des Vertiefungsbereichs vergrößern.
4. Entwässerungssieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrukturen durch Pyramiden, Tetraeder, Zylinder, Linsen, Teilkugeln, Schüsseln, Würfel, Quader, Noppen, Pickel oder Streifen gebildet sind.
5. Entwässerungssieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrukturen ein geometrisches Muster bilden, ein graphisches Motiv bilden, oder innerhalb des Vertiefungsbereichs zufällig verteilt sind.
6. Entwässerungssieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Form und/ oder die Höhe der Substrukturen innerhalb des Vertiefungsbereichs variieren.
7. Entwässerungssieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrukturen eine maximale Höhe aufweisen, die 50 % oder weniger der Tiefe der Siebvertiefung bzw. der Einsatzvertiefung beträgt und dass die Substrukturen eine maximale Tiefe aufweisen, die 100 % oder weniger der Tiefe der Siebvertiefung bzw. der Ein- satzvertiefung beträgt.
8. Entwässerungssieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertiefungsbereich in mehr als 90 %, vorzugsweise in mehr als 95 %, besonders bevorzugt in mehr als 98 % seiner Fläche mit Substrukturen versehen ist.
9. Entwässerungssieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertiefungsbereich eine Fläche von mehr als 25 mm2, bevorzugt von mehr als 225 mm2 und ganz besonders bevorzugt von 600 mm2 einnimmt.
10. Entwässerungssieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Vertiefungsbereich zur Erzeugung zumindest einer großflächigen Papierverdickung in Form eines maschinenlesbaren Merkmals, insbesondere eines Barcodes vorgesehen ist.
11. Entwässerungssieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Vertiefungsbereich zur Erzeugung großflächiger Papierverdickungen im Rand- und/ oder Eckenbereich des Papiers vorgesehen ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Papiers, insbesondere eines Sicher- heitspapiers, mit zumindest einer großflächigen Papierverdickung mit im
Wesentlichen konstanter Dicke, bei dem die Papieranlagerung auf einem Entwässerungssieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11 erfolgt.
13. Papier mit zumindest einer großflächigen Papierverdickung mit im Wesentlichen konstanter Dicke, hergestellt nach dem Verfahren des Anspruchs 12.
14. Papier nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier zumindest eine großflächige Papierverdickung in Form eines maschinenles- baren Merkmals, insbesondere eines Barcodes aufweist.
15. Papier nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier zumindest eine großflächige Papierverdickung im Rand- und/ oder Eckenbereich des Papiers aufweist.
16. Papierbogen, insbesondere aus Papier, nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Papierbogen eine vorgegebene Anzahl an Einzelnutzen und zumindest eine großflächige Papierverdickung im Rand- und/ oder Eckenbereich des Papierbogens außer- halb des Bereichs der Einzelnutzen aufweist.
17. Papiersubstrat, insbesondere aus Papier, nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 15, zur Herstellung einer Papierbanknote oder einer Folien-Verbund-Banknote, dadurch gekennzeichnet, dass das Papiersubstrat zumindest eine großflächige Papierverdickung mit im Wesentlichen konstanter Dicke aufweist.
18. Wertdokument, insbesondere Papierbanknote oder Folien- Verbund- Banknote mit einem Papiersubstrat nach Anspruch 17.
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