Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Ausstatten eines Entwässerungssiebs mit perforierten Wasserzeicheneinsätzen.

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 mit Wasserzeichen ausgestattet, die eine Über- prüfung der Echtheit des Sicherheitspapiers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.

Herkömmlich werden zur Herstellung von Wasserzeichenpapier Bronzesiebgewebe mit Messingprägestempeln in Reliefform gebracht um bei der Papierherstellung unterschiedliche Ablagerungsschichtdicken der Fasern zu erhalten. Diese führen zu einem strukturierten Halbtonbild in Durchsicht, dem sogenannten Wasserzeichen. Um hochauflösende Wasserzeichen zu erhalten ist es beispielsweise aus der WO 2014/040706 AI auch bekannt, die Spritzgusstechnologie mit anschließender Laserlochung der Spritzlinge für die Entwässerung einzusetzen, um Wasserzeicheneinsätze mit einem hochgenauen Spritzgussrelief zu erzeugen.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit und hohem Durchsatz anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung enthält eine Anordnung zum Ausstatten eines Entwässe- rungssiebs mit perforierten Wasserzeicheneinsätzen, die ein mehrstufiges Spritzgussrelief tragen, mit einer Spritzgussanlage, die eingerichtet und ausgestattet ist, ein Entwässerungssieb mit einer Mehrzahl von Wasserzeicheneinsätzen mit einem mehrstufigen Spritzgussrelief zu versehen, und einer separaten Perforationsanlage, der das mit den Wasserzeicheneinsätzen versehene Entwässerungssieb zuführbar ist und die eine Perforations-Laservorrichtung zur Erzeugung von Entwässerungsper- forationen in den Wasserzeicheneinsätzen des Entwässerungssiebs aufweist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Perforations-Laservorrichtung mehrere, insbesondere zwei, drei oder vier unabhängig voneinander positi- onierbare Perforationslaser auf. Die Perforations-Laservorrichtung kann insbesondere Laserquellen im mittleren Infrarot mit einer Wellenlänge zwischen 5 μπ und 20 μιη, wie etwa CCh-Laserquellen umfassen.

Die Spritzgussanlage weist mit Vorteil eine Siebbearbeitungsfläche zur Auf- nähme des Entwässerungssiebs, eine Laserschneidvorrichtung zur Erzeugung von Aussparungen in dem Entwässerungssieb und ein Spritzgusswerkzeug zur Erzeugung von Wasserzeicheneinsätzen mit einem mehrstufigen Spritzgussrelief in den mit Aussparungen versehenen Bereichen des Entwässerungssiebs auf. Das Spritzgusswerkzeug kann beispielsweise ge- maß der Druckschrift WO 2014/040706 AI ausgebildet sein, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst bevorzugt weiter einen Förder- tisch, der der Aufnahme des Entwässerungssiebs nach der Bearbeitung in der Spritzgussanlage und der Zuführung des Entwässerungssiebs in die Perforationsanlage zur Bearbeitung durch die Perforations-Laservorrichtung dient. Die Perforationsanlage enthält mit Vorteil eine Grobpositionierung zur mechanischen Positionierung des Entwässerungssiebs und eine Feinpositionierung mit einem Bilderkennungssystem zur Feinsteuerung der Perforationslaser. Der Begriff "mehrstufig" schließt im Sinne der Erfindung auch "zweistufig" ein, vorteilhafterweise ist ein mehrstufiges Spritzgussrelief aber ein Relief mit mehr als zwei Stufen.

Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Ausstatten eines Entwässe- rungssiebs mit perforierten Wasserzeicheneinsätzen, die ein mehrstufiges Spritzgussrelief tragen, mit Hilfe einer Anordnung der oben beschriebenen Art. Bei dem Verfahren wird ein Entwässerungssieb bereitgestellt und in der Spritzgussanlage mit einer Mehrzahl von Wasserzeicheneinsätzen mit einem mehrstufigen

Spritzgussrelief versehen, und wird das mit den Wasserzeicheneinsätzen versehene Entwässerungssieb von der Spritzgussanlage in die separate Perforationsanlage über- führt, wo durch die Perforations-Laservorrichtung Entwässerungsperforationen in den Wasserzeicheneinsätzen des Entwässerungssiebs erzeugt werden. In einer vorteilhaften Verfahrensvariante, in der die Perforations-Laservorrichtung mehrere unabhängig voneinander positionierbare Perforationslaser aufweist werden in der Perforationsanlage durch die Perforationslaser gleichzeitig mehrere Wasserzeicheneinsätze mit Entwässerungsperforationen versehen. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Perforationsanlage wird durch die parallele Bearbeitung erhöht, was einerseits einen hohen

Durchsatz erlaubt, andererseits aber auch Spielraum schafft, die Perforationen schonend und mit geringem Wärmeeintrag einzulasern, auch wenn dadurch die Bearbeitungsdauer pro Perforation steigt. Mit Vorteil wird als Entwässerungssieb ein Rundsieb bereitgestellt und das Rundsieb wird in der Anordnung mit mehr als 500, vorzugsweise mehr als 600, insbesondere mehr als 750 perforierten Wasserzeicheneinsätzen ausgestattet. 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 Anschaulichkeit zu erhöhen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Bronze-Entwässerungssieb für die Herstellung von Banknotenpapier, und Fig. 2 schematisch den Verfahrensablauf beim Ausstatten eines Entwässerungssiebs mit perforierten Wasserzeicheneinsätzen in einer erfindungsgemäßen Anordnung. Die Erfindung wird nun am Beispiel von Entwässerungssieben für die Herstellung von Papier mit mehrstufigen Wasserzeichen erläutert. Figur 1 zeigt hierzu schematisch ein Bronze-Entwässerungssieb 10 für die Herstellung von Banknotenpapier, das eine Mehrzahl von spritzgegossenen Wasserzeicheneinsätzen 12 enthält, die jeweils im Bereich einer Aussparung des Ent- wässerungssiebs direkt in das Siebgewebe eingespritzt sind. Typischerweise ist wie in Fig. 1 für jeden Banknotennutzen ein Wasserzeicheneinsatz vorgesehen, es können allerdings auch mehrere Wasserzeicheneinsätze pro Nutzen vorliegen. Im Ausführungsbeispiel ist das Entwässerungssieb 10 ein Bronze-Rundsieb für 800 Banknotennutzen und mit einen Wasserzeichenein- satz 12 pro Nutzen.

Die Wasserzeicheneinsätze 12 weisen ein mehrstufiges Spritzgussrelief auf, das eine sehr detailreiche Darstellung graphischer Motive, wie etwa des in Fig. 1 gezeigten Portraits erlaubt. Um die Entwässerung bei der Papierher- Stellung auch im Bereich der Wasserzeicheneinsätze 12 sicherzustellen, sind diese jeweils mit einer Mehrzahl von Perforationen 14 versehen. Der Durchmesser der Perforationen 14 ist dabei so klein gewählt, dass in ihnen bei der Papierherstellung keine Fasern anhaften. Typische Perforationsdurchmesser liegen zwischen 50 μιη und einigen 100 μπι, beispielsweise bei etwa 500 μιτι.

Um Entwässerungssiebe wie das Entwässerungssiebs 10 mit hohem Durchsatz herstellen zu können, erfolgt die Ausstattung der Entwässerungssiebe 10 mit den perforierten Wasserzeicheneinsätzen 12 mit Bezug auf Fig. 2 in einer erfindungsgemäßen Anordnung 20,die eine Spritzgussanlage 30 und eine separate Perforationsanlage 40 aufweist.

Die Spritzgussanlage 30 umfasst dabei eine nicht dargestellte Laserschneid- Vorrichtung, beispielsweise in Form eines Nd:YAG-Laserschneiders zur Erzeugung von Aussparungen in dem Entwässerungssieb 10, sowie ein Spritzgusswerkzeug zur Erzeugung der Wasserzeicheneinsätze. Der Nd:YAG- Laserschneider und das Spritzgusswerkzeug können beispielsweise über ein Portal in x- und y-Richtung über der Siebbearbeitungsfläche verfahren wer- den, in der das Entwässerungssieb 10 für die Bearbeitung in einem Rahmen ortsfest eingespannt ist. Alternativ kann das Entwässerungssieb 10 auch in einer Transportrichtung, beispielsweise der x-Richtung über der Siebbearbeitungsfläche verfahren werden, während die Bearbeitungseinrichtungen auf einem Schlitten entlang eines die Siebbearbeitungsfläche über- bzw. unter- greifenden Querholms in y-Richtung verfahren wird.

Die separate Perforationsanlage 40 enthält eine Perforations-Laservor- richtung aus drei unabhängig voneinander positionierbaren Perforationslasern 42, die jeweils etwa ein Drittel der Siebbreite bearbeiten können. Selbst- verständlich kann je nach den konkreten Anforderungen auch eine andere Anzahl von Perforationslasern zum Einsatz kommen, die Verwendung von gerade drei Perforationslasern hat sich aber besonders vorteilhaft herausgestellt, weil erfahrungsgemäß auf der Mehrzahl der benötigten Entwässerungssiebe drei Druckbögen nebeneinander angeordnet sind und diese mit drei Perforationslasern somit gleichzeitig bearbeitet werden können.

Um die Wasserzeicheneinsätze 12 an den gewünschten Stellen mit Laserstrahlung beaufschlagen zu können, enthält die Perforationsanlage 40 eine Grobpositionierung zur mechanischen Positionierung des Entwässerungs- siebs 10 und eine Feinpositionierung mit einem Bilderkennungssystem 44 zur Feinsteuerung der Perforationslaser 42.

Zur Herstellung des mit perforierten Wasserzeicheneinsätzen versehenen Entwässerungssiebs 10 der Fig. 1 wird ein blankes Entwässerungssieb 50 in Form eines Siebgewebes 16, beispielsweise ein Bronzesiebgewebe aus Bronze-Kettfäden und Bronze-Schussfäden bereitgestellt. Das Siebgewebe 16 kann auch ein Metall-Kunststoff-Mischgewebe oder auch ein reines Kunststoffgewebe sein.

Das bereitgestellte Siebgewebe 16 wird von einer Siebbearbeitungsfläche aufgenommen und zunächst der Spritzgussanlage 30 zugeführt. In der Spritzgussanlage 30 wird die Laserschneidvorrichtung an diejenigen Stellen des Siebgewebes 16 verfahren, an denen Wasserzeicheneinsätze 12 erzeugt werden sollen. Durch die Einwirkung von Laserstrahlung werden an diesen Stellen Aussparungen im Siebgewebe 16 erzeugt, die etwas kleiner als die gewünschte Form der Wasserzeicheneinsätze 12 sind. Die Laserschneidvorrichtung ist bei Metallsieben, wie etwa dem genannten Bronzesieb beispielsweise durch einen Nd:Y AG-Laser gebildet sein, bei Kunststoff - Siebgeweben kann auch ein CC -Laser zum Einsatz kommen.

Im Bereich der erzeugten Aussparungen werden dann die Wasserzeicheneinsätze mit Hilfe des genannten Spritzgusswerkzeugs in der gewünschten Form der mehrstufigen Spritzgussreliefs erzeugt. Die Erzeugung der Spritz- gussreliefs ist grundsätzlich bereits in der Druckschrift WO 2014/040706 AI beschrieben, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Nach Abschluss der Bearbeitung in der Spritzgussanlage 30 ist das Entwässerungssieb 52 mit der gewünschten Anzahl an Spritzguss- Wasserzeicheneinsätzen 12 versehen. Das mit den Wasserzeicheneinsätzen ausgestattete Entwässerungssieb 52 wird dann in die separate Perforationsanlage 40 über- führt und die Spritzgussanlage 30 steht sofort für die Bearbeitung eines weiteren Entwässerungssiebs bereit.

Zur Überführung wird das Entwässerungssieb 52 aus dem Rahmen entnommen, in dem es für die Bearbeitung in der Spritzgussanlage 30 einge- spannt war, und locker liegend auf einen Fördertisch 54 mit Rollen oder Bändern platziert. Alternativ zur locker liegenden Verarbeitung kann das Entwässerungssieb in einen zur Perforationsanlage passenden Spannrahmen gesetzt und in die Perforationsanlage eingeführt werden. Nach der Einführung des Siebs in die Perforationsanlage 40 wird dort der Startpunkt für die Laserperforation ermittelt. Durch eine Grobpositionierung wird die erste Reihe von Wasserzeicheneinsätzen 52 in Y-Richtung in Position gebracht. Dann werden die drei Perforationslaser 42 in X-Richtung zu dem jeweils als nächstem zu bearbeitenden Wasserzeicheneinsatz 12 gefahren. Das Bilderkennungssystem 44 erfasst die Wasserzeicheneinsätze und verarbeitet zur Feinsteuerung der Perforationslaser 42 mögliche Offsets in X- und Y-Richtung.

Nach der korrekten Positionierung erzeugen die drei Perforationslaser 42 gleichzeitig Entwässerungsperforationen 14 in drei Wasserzeicheneinsätzen 12. Durch die parallele Bearbeitung ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit ausreichend hoch, um die eigentliche Perforation schonend und mit geringem Wärmeeintrag vornehmen zu können. Nach dem Perforieren der aktuell bearbeiteten Wasserzeicheneinsätze 12 werden die Perforationslaser und/ oder das Entwässerungssieb weiterbewegt, bis alle gewünschten Wasserzeicheneinsätze 12 bearbeitet sind und das Entwässerungssieb 56 mit den perforierten Wasserzeicheneinsätzen fer- tiggestellt ist.

Bezugszeichenliste

10 Entwässerungssieb

12 Wasserzeicheneinsätze

14 Perforationen

16 Siebgewebe

20 Anordnung

30 Spritzgussanlage

40 Perforationsanlage

42 Perforationslaser

44 Bilderkennungssystem

50 blankes Entwässerungssieb

52 Entwässerungssieb mit Wasserzeicheneinsätzen

54 Fördertisch

56 Entwässerungssieb mit perforierten Wasserzeichen- einsätzen