Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines Substrats mit Sicherheitselementen, wobei aus dem Substrat wenigstens zwei Sicherheitsdokumente gebildet werden können, die jeweils mindestens eines der Sicherheitselemente aufweisen.

Banknoten, Briefmarken, Scheckkarten und andere Sicherheitsdokumente werden üblicherweise aus Substraten hergestellt, die während der Fertigstellung des Schichtaufbaus bzw. der Bedruckung ein Vielfaches der Breite und Länge eines Sicherheitsdokuments aufweisen. Erst in einem letzten Verfahrensschritt wird dieses Substrat in die einzelnen Sicherheitsdokumente zerschnitten oder gestanzt. Diese so genannte Mehrnutzentechnik hat den Vorteil, dass während der Herstellung des Substrats Sicherheitselemente auf oder in dem Substrat auf sehr wirtschaftliche Weise vorgesehen werden können.

Banknoten weisen beispielsweise häufig einen Sicherheitsfaden auf, der über die gesamte Breite der Banknote verläuft und entweder vollständig oder zumindest teilweise in das Banknotenpapier eingebettet ist. Für die Herstellung dieser Banknoten wird in einem kontinuierlichen Verfahren eine breite und quasi endlose Papierbahn gebildet, in die während der Blattbildung die Sicherheitsfäden ebenfalls kontinuierlich eingebettet werden. Dieses Verfahren wird beispielsweise in der EP 0 625 431 A1 näher erläutert. Die Breite der Papierbahn entspricht einem Vielfachen der Länge einer Banknote, so dass entsprechend viele Sicherheitsfäden während der Papierherstellung parallel an die Papierbahn herangeführt werden müssen. Die mit den Sicherheitsfäden versehene Papierbahn wird schließlich in Mehrnutzenbögen geschnitten, die mit dem entsprechenden Aufdruck versehen werden. In einem letzten Schritt werden diese Bögen in die einzelnen Banknoten geschnitten.

Die Herstellung der Sicherheitsfäden erfolgt dabei völlig unabhängig von der Papierherstellung in separaten Fertigungslinien. Dort werden Endlosfolien verarbeitet, deren Breite ein Vielfaches der Breite eines Sicherheitsfadens beträgt und die anschließend in die einzelnen Sicherheitsfäden geschnitten werden (EP 0 381 112 A1). Die Sicherheitsfäden werden auf Vorratspulen gewickelt und bis zur Verwendung in der Papiermaschine zwischengespeichert.

Sicherheitsdokumente, wie Banknoten können alternativ auch mit Sicher- . heitselementen versehen werden, die vollständig an der Oberfläche des Sicherheitsdokuments liegen. Hierfür können die Sicherheitselemente ebenfalls in Form von Streifen an das Substrat herangeführt und durch Aufkleben, Laminieren oder Transferieren mit dem Substrat verbunden werden. Dabei kann das streifenförmige Sicherheitselement als Selbstklebefolie oder auch als Prägefolie ausgebildet sein, bei welcher nach dem Verbinden der Kleberschicht mit dem Substrat die Trägerfolie abgezogen wird und nur der Schichtaufbau des Sicherheitselements auf dem Substrat verbleibt (DE 198 53 444 A1). Die Herstellung der streifenförmigen Sicherheitselemente erfolgt dabei ähnlich zu den bereits erläuterten Sicherheitsfäden. Der Schichtaufbau der Sicherheitselemente wird auf einer Endlosfolie, deren Breite ein Vielfaches der Breite des Sicherheitselements entspricht, vorbereitet. Anschließend wird die Endlosfolie in einzelne Endlosbänder geschnitten, deren Breite üblicherweise der Breite eines Sicherheitselements entspricht. Diese Endlosbänder werden kontinuierlich an das Substrat herangeführt und die Sicherheitselemente je nach verwendetem Verfahren übertragen.

Auf ähnliche Weise werden etikettenförmige Sicherheitselemente auf das Substrat übertragen. Hier werden aus dem Endlosband, wie es bei der Erzeugung streifenförmiger Sicherheitselemente verwendet wird, entsprechende Etiketten ausgestanzt und auf das Substrat aufgeklebt. Bei Verwendung einer Prägefolie wird lediglich bereichsweise der Schichtaufbau des Sicherheitselements übertragen.

All diesen bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass das Substrat eine Breite und Länge besitzt, die einem Vielfachen der Breite und Länge eines Sicherheitsdokuments entspricht, so dass immer eine größere Anzahl von schmalen Endlosbändern, auf denen die Sicherheitselemente vorliegen oder die selbst die Sicherheitselemente bilden, parallel und eng zu einander benachbart zugeführt werden müssen. Die Endlosbänder werden hierbei von Spulen abgerollt und mittels eines komplizierten Transportmechanismus über Transport- und Umlenkrollen an das Substrat herangeführt. Obwohl diese kontinuierliche und parallele Einbringung von Sicherheitselementen große wirtschaftliche Vorteile bietet, besitzt dieses Verfahren je nach Art des Sicherheitsdokuments und/oder Sicherheitselements auch verschiedene Nachteile.

Endlosbänder, die als Sicherheitsfäden verwendet werden und somit meist lediglich eine Breite von 1 bis 2 mm aufweisen, verklemmen sich beispielsweise leicht in der Spulenwicklung oder Verdrehen sich beim Auf- oder Abspulen, was bei seitenrichtig zuzuführenden Endlosbändern problematisch ist.

Bei der Herstellung von sehr kleinen Sicherheitsdokumenten, wie z.B. Briefmarken, sind sehr viele Nutzenreihen des Substrats mit Sicherheitselementen auszustatten, so dass entsprechend viele Spulen erforderlich sind, die alle registerhaltig gesteuert und platzsparend untergebracht werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Substrats mit Sicherheitselementen zur Verfügung zu stellen, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung liegen die Sicherheitselemente in Form einer Endlosfolie, deren Breite ein Mehrfaches der Breite eines Sicherheitselements beträgt, in einer Vorratseinrichtung vor. Von dort wird die Endlosfolie über eine Zuführvorrichtung an das Substrat herangeführt, wobei die Endlosfolie erst kurz vor dem Zusammenführen von Substrat und Endlosfolie mittels einer Aufteileinrichtung in Endlosbänder aufgeteilt wird. Damit entfällt das separate Vorschneiden der Endlosfolie und Zwischenspeichern der Endlosbänder auf Spulen. Die erfindungsgemäßen Endlosbänder bilden entweder selbst die Sicherheitselemente oder dienen als Zwischenträger für die endgültigen Sicherheitselemente. Dies ist insbesondere der Fall, wenn es sich bei den Endlosbändern um Prägefolien oder Etikettenmaterial handelt.

Endlosfolie wird kurz vor dem Zusammenführen über ihre Breite mittels Schneidmessern in Endlosbänder aufgeteilt. Die Breite dieser Endlosbänder entspricht dabei vorzugsweise der Breite eines Sicherheitselements. Jeweils eines der Endlosbänder wird einer bestimmten Nutzenreihe des Substrats zugeordnet und an diese über eine mehrspurig ausgeführte Zuführeinrichtung herangeführt. Die Verbindung zwischen Sicherheitselement und Substrat erfolgt, wie bereits einleitend erläutert, je nach verwendetem Verfahren mittels Laminieren, Kleben bzw. Einbetten in das Substratmaterial. Ein besonderer Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass alle Endlosbänder die gleiche Länge haben und daher zum gleichen Zeitpunkt enden, wodurch der Anschluss an die nächste Endlosfolie besonders einfach ist.

Auch die registergenaue Zuführung ist wesentlich unkomplizierter als im Stand der Technik, da lediglich ein einziges Endlosband auf Registerhaltigkeit überwacht werden muss. Die Zuführung der übrigen Endlosbänder erfolgt automatisch ebenfalls registergenau.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat eine Papierbahn, in die während ihrer Herstellung parallel mehrere Sicherheitsfäden vollständig oder bereichsweise eingebettet werden. Gemäß der Erfindung werden die Sicherheitsfäden in Form einer Endlosfolie vorgegebener Breite vorbereitet. Je nach Ausgestaltung des Sicherheitsfadens sind hierbei verschiedenste Ausgestaltungen der Endlosfolie möglich. Soll der Sicherheitsfaden lediglich eine bestimmte maschinell prüfbare Eigenschaft aufweisen, so wird die Endlosfolie im einfachsten Fall aus einer Kunststofffolie bestehen, die vollflächig mit einer entsprechenden maschinell prüfbaren Schicht, wie beispielsweise einer Magnetschicht, Metallschicht etc. versehen ist. Häufig werden Sicherheitsfäden jedoch auch mit Druckbildern versehen, die in Fadenlängsrichtung verlaufen, wobei unter Druckbildern jegliche Form von Mustern oder alphanumerischen Zeichen, optisch wirksamen Strukturen und/oder visuell sichtbaren und/oder nur maschinell lesbaren Codierungen, Zusätzen oder Beschichtungen zu verstehen sind. Es können auch beliebige Kombinationen solcher Druckbilder und Beschichtungen auf die Folie aufgebracht werden.

Die Druckbilder erstrecken sich in gleich bleibender Form über die gesamte Fadenlänge, wobei sich Muster oder Schriftbilder beliebig oft wiederholen. In diesem Fall wird die Endlosfolie im einfachsten Fall aus einer Kunststofffolie bestehen, die über ihre Breite in parallel laufender Anordnung mit den Druckmustern bzw. Schriftzügen bedruckt ist. Dabei können zwischen den parallelen Mustern kleinere oder größere unbedruckte Zwischenräume vorgesehen werden. Die Endlosfolie kann auch mehrere Kunststofffolien aufweisen, wenn der Aufbau des Sicherheitselements bzw. Sicherheitsfadens dies erfordert. Die Gestaltung der Endlosfolie ist in keiner Weise beschränkt.

Diese Endlosfolie wird von einer Spule abgewickelt und an die Papiermaschine herangeführt. Kurz vor der Papiermaschine wird die Endlosfolie mit Hilfe von Schneidmessern über ihre Breite in Endlosbänder geschnitten, die den einzelnen Sicherheitsfäden entsprechen. Die aus dem Messerwerk laufenden geschnittenen Endlosbänder werden direkt an das Papiersieb herangeführt und in die Papierbahn eingebettet. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, die Endlosbänder bzw. Sicherheitselemente auf der Oberfläche der fertigen Papierbahn zu befestigen, wie beispielsweise aufzukleben. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass lediglich eine Spulstelle für sämtliche Fäden erforderlich ist, und auf dieser Spule noch die gesamte Endlosfolie vorliegt, die sich nicht verklemmen oder verdrehen kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bilden die Endlosbänder Transferbänder, die aus einer Trägerfolie und dem Schichtaufbau des Sicherheitselements bestehen, wobei der Schichtaufbau des Sicherheitselements beim Zusammenführen des Transferbandes mit dem Substrat auf das Substrat zumindest teilweise übertragen und die Trägerfolie üblicherweise anschließend wieder abgezogen wird. Auch hier wird zuerst eine Endlosfolie vorbereitet, deren Breite ein Mehrfaches der Breite der Endlosbänder bzw. der zu transferierenden Sicherheitselemente aufweist. Analog zu dem anhand der Sicherheitsfäden beschriebenen Beispiel wird die Endlosfolie kurz vor dem Zusammenführen mit dem Substrat in die einzelnen Endlosbänder geschnitten und diese den jeweiligen Nutzenreihen auf dem Substrat zugeführt. Bei dem Substrat kann es sich um bahnförmige oder bogenförmige Materialien aus Papier und Kunststoff oder dergleichen handeln. Die nach dem Zerteilen der Endlosfolie an das Substrat herangeführten Endlosbänder können dafür benutzt werden, Sicherheitselemente in Form von kontinuierlichen Streifen oder in Form von Etiketten vorbestimmter Umrissformen zu übertragen.

Gemäß einer weiteren Alternative können die Endlosbänder statt als Transfermaterial als Etikettenmaterial ausgeführt sein, wobei Etiketten aus den Endlosbändern herausgestanzt und auf das Substrat übertragen werden.

Weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1

eine Vorrichtung zum registergenauen Aufbringen von Etiketten auf ein Substrat,

Fig. 2

schematisch die Einbettung von Sicherheitsfäden in ein Papier-substrat auf einer Rundsiebpapiermaschine.

Anhand von Fig. 1 wird nachfolgend erläutert, wie Beugungsstrukturen 15 in Etikettenform registergenau auf ein Substrat übertragen werden. Bei dem Substrat handelt es sich im vorliegenden Fall um Banknotenpapier mit fünf Nutzenreihen, wobei jede Banknote eine Beugungsstruktur 15 aufweisen soll.

Die Endlosfolie 2 besteht aus einer Trägerfolie, auf der bereichsweise der Schichtaufbau eines beugungsoptischen Sicherheitselements 15 vorgesehen ist. Die Herstellung einer derartigen Folie wird beispielsweise in der EP 0 675 006 B1 (51 0330) beschrieben.

Die Endlosfolie wird von einer Spule 3 abgewickelt. Während des Abwickelvorgangs kann die Endlosfolie 2 entlang den Kanten der später aus der Endlosfolie 2 herauszuteilenden Endlosbänder 14 mittels Perforierscheiben 4 perforiert werden. Die Endlosfolie 2 wird über einen Messerblock 5 geführt, der die Endlosfolie 2 in Endlosbänder 14 aufteilt. Wurde die Endlosfolie 2 beim Abwickeln perforiert, so stellt die Perforation der Endlosfolie 2 eine Führung für die Schneidmesser des Messerblocks 5 dar.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Messer 6 auf dem Messerblock 5 um 1 größer als die Anzahl der Endlosbänder 14, in die die Endlosfolie 2 aufgeteilt wird, so dass zwei Randstreifen 16,17 verbleiben, die auf Abfallrollen 18 aufgespult werden. Die Endlosbänder 14 gelangen schließlich zu einer Einrichtung 7, die dafür sorgt, dass die Endlosbänder 14 in einem exakt definierten Abstand zueinander und einer exakt definierten Position mit dem Substrat 1 zusammengeführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Zusammenführungseinrichtung 7 als Zuführrolle ausgebildet, welche Spuren 7a besitzt, in denen die einzelnen Endlosbänder 14 laufen. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen dieser Zusammenführeinrichtung denkbar.

Die Endlosbänder 14 werden auf einer Umlenkrolle 8 mit dem kontinuierlich von einer Vorratsrolle 9a abgerollten Substrat 1 zusammengeführt. Während das Substrat 1 gemeinsam mit den Endlosbändern 14 über die Transferrolle 8 läuft, werden die Beugungsstrukturen 15 im Transferverfahren von den Endlosbändern 14 auf das Substrat übertragen. Üblicherweise wird die Transferrolle 8 erhitzt, um so eine auf den Endlosbändern befindliche Kleberschicht zu aktivieren.

Die Beugungsstrukturen 15 sind dabei so über das Substrat 1 verteilt, dass nach dem Zerschneiden des Substrats 1 in einzelne Sicherheitsdokumente jedes dieser Sicherheitsdokumente mit einem Sicherheitselement, bestehend aus den Beugungsstrukturen 15, versehen ist. Das mit den Beugungsstrukturen 15 ausgerüstete Substrat wird anschließend auf eine zweite Vorratsrolle 9b aufgewickelt. Die verbleibende Trägerfolie 30 der Endlosbänder 14 wird auf einer Abfallspule 10 aufgespult.

Während die Zuführrolle 7 mit Ihren Spuren 7a für eine registerhaltige Zusammenführung der Endlosbänder 14 mit dem Substrat 1 in Bezug auf die Querausrichtung verantwortlich ist, wird die Längsregisterhaltigkeit der Beugungsstrukturen 15, bezogen auf die einzelnen Sicherheitsdokumente des Substrats 1 mittels einer Registersteuerungsvorrichtung 11 ermittelt und gesteuert, die hier lediglich prinzipiell dargestellt ist. Eine festgestellte Abweichung zur vorgegebenen Registerlage wird durch Dehnung der Endlosfolie 2 ausgeglichen. Dazu dient im dargestellten Ausführungsbeispiel eine in ihrer vertikalen Position (Doppelpfeil) verlagerbare Dehnungsrolle 12. Andere konstruktive Lösungen zur Dehnung der Endlosfolie 2 sind selbstverständlich ebenso einsetzbar. Dies gilt auch für die Registersteuerungsvorrichtung 11, die insbesondere auch an einer anderen Stelle, als der in der Figur dargestellten, angeordnet sein kann.

Auch die Übertragungsvorrichtung für die einzelnen Sicherheitselemente kann völlig anders gestaltet werden, wenn z.B. der Aufbau der Endlosfolie dies erfordert. Anders als im vorliegenden Beispiel kann die Endlosfolie beispielsweise auch aus einer Trägerfolie bestehen, die über ihre gesamte Oberfläche mit dem Schichtaufbau des Sicherheitselements, wie beispielsweise Beugungsstrukturen versehen sein. Sollen aus dieser Endlosfolie ebenfalls Etiketten auf das Substrat 1 übertragen werden, so ist eine Übertragungsvorrichtung notwendig, die den Klebstoff der Transferfolie lediglich bereichsweise aktiviert und damit dafür sorgt, dass der Schichtaufbau nur in diesem Bereich am Substrat haften bleibt und sich aus dem Endlosband löst.

Die Erfindung lässt sich jedoch auch sehr vorteilhaft bei der Herstellung von sehr kleinen Gegenständen, wie beispielsweise Briefmarken einsetzen. Geht man beispielsweise von einem Papiersubstrat mit 20 Nutzenreihen ä 20 mm Breite aus und soll jeder Nutzen mit einer 10 mm breiten Beugungsstruktur versehen werden, so müssen gemäß dem Stand der Technik entweder 20 Endlosbänder abgespult werden oder es muss von einer 400 mm breiten Endlosfolie heruntertransferiert werden, wobei 50 % der Endlosfolie ungenutzt bleiben. Mit der Erfindung ist es nun möglich, eine 200 mm breite Endlosfolie zu verwenden, die kurz vor dem Zusammenführen mit dem Substrat in 10 mm breite Endlosbänder aufgeteilt wird. Auf diese Weise sind weder eine Vielzahl von Spulstellen notwendig, noch muss Folienmaterial verschwendet werden.

In Fig. 2 wird schematisch dargestellt, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von Sicherheitspapier mit zumindest teilweise eingebetteten Sicherheitsfäden eingesetzt werden kann. Der Schichtaufbau der Sicherheitsfäden wird hierbei als Endlosfolie 2 vorbereitet und an die Papiermaschine 35 herangeführt. Kurz vor der Papiermaschine 35 wird die Endlosfolie 2 über einen Messerblock 5 geführt und dort in die einzelnen Sicherheitsfäden 30 geschnitten. Diese einzelnen Sicherheitsfäden 30 werden über ein entsprechendes Tränsportsystem, das hier lediglich durch eine Umlenkrolle 31 angedeutet wird, an das Papiersieb 32 herangeführt. Bei diesem Papiersieb 32 handelt es sich um ein Rundsieb, das in einem mit Papiermasse gefüllten Bottich rotiert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf eine Darstellung dieses Bottichs verzichtet. Das Prinzip der Papierherstellung mit Sicherheitsfäden wird beispielsweise in der bereits erwähnten EP 0 625 431 A1 näher erläutert. Nach dem Heranführen der Sicherheitsfäden 30 an das Papiersieb 32 werden diese in die sich bildende Papierbahn 33 eingebettet. Im gezeigten Beispiel werden die Sicherheitsfäden 30 lediglich bereichsweise in die Papierbahn 33 eingebettet und treten in bestimmten Bereichen, den Fenstern 34, direkt an die Oberfläche. Derartige eingebettete Sicherheitsfäden 30 werden "Fenstersicherheitsfäden" genannt. Auch hier liegt der Vorteil der Erfindung darin, dass eine Vielzahl von Spulstellen für die einzelnen Sicherheitsfäden 30 eingespart werden kann.

Falls notwendig, können zwischen der Aufteileinrichtung und dem Auf- bzw. Einbringungspunkt zusätzliche Vorrichtungen, wie Umlenkrollen oder dergleichen, vorgesehen werden, die für gleich lange Zuführwege für jedes Endlosband sorgen.

Das Substrat muss selbstverständlich nicht notwendigerweise eine Papierbahn sein, sondern kann aus einem beliebigen anderen Material, wie beispielsweise auch einer Kunststofffolie bestehen. Ebenso ist es nicht zwingend, dass das Substrat bahnförmig ausgebildet wird. Es können ebenso bogenförmige Substrate verwendet werden. Wesentlich ist lediglich, dass das Substrat eine Breite und/oder Länge aufweist, die ein Vielfaches eines einzelnen Sicherheitsdokuments beträgt.

Auch die in den Figuren als Messerblock dargestellte Zerteilvorrichtung für die Endlosfolie kann beliebig gestaltet sein. So kann es sich beispielsweise um rotierende Messer oder dergleichen handeln.