Die Erfindung betrifft ein Entwässerungssieb für die Herstellung von Papier mit mehrstufigen Wasserzeichen, insbesondere für die Herstellung von Wertpapieren, wie Banknoten, Schecks, Ausweisen und anderen Sicherheitspapieren. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartige Entwässerungssiebs sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Papiers mit einem mehrstufigen Wasserzeichen unter Verwendung eines solchen Entwässerungssiebs.

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 Überprüfung der Echtheit des Sicherheitspapiers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.

Bei der Herstellung von Papier mit Wasserzeichen wird zwischen zweistufigen Wasserzeichen mit einem starken Hell-Dunkel-Effekt und mehrstufigen Wasserzeichen mit weichen Übergängen zwischen Hell und Dunkel und detailreicher Darstellung eines Motivs unterschieden. Der Begriff "mehrstufig" ist dabei in Abgrenzung zu zweistufigen Hell-Dunkel-Wasserzeichen zu verstehen und umfasst alle Wasserzeichen mit mehr als zwei Helligkeitsstufen und schließt insbesondere auch Wasserzeichen mit kontinuierlichen Hell-Dunkel-Übergängen ein.

Zur Erzeugung von zweistufigen Wasserzeichen werden typischerweise Metalldrähte oder Metallformteile, so genannte Elektrotypen, auf die Siebstruktur aufgelötet, um das Entwässerungssieb an diesen Stellen vollständig zu schließen. Dadurch wird die Papieranlagerung in Teilbereichen des Entwässerungssiebs behindert und es bilden sich dünne Stellen im Papier, die im Durchlicht betrachtet sehr hell erscheinen.

In der Druckschrift WO 03/025281 ist vorgeschlagen worden, das Papiersieb in den gewünschten Bereichen mit einer Verschlussmasse, beispielsweise einem strahlungshärtenden Klebstoff, zu verschließen. Dadurch lassen sich nicht nur zweistufige Wasserzeichen, sondern durch eine entsprechende Rasterung der Verschlussmasse auch mehrstufige Wasserzeichen erzeugen.

In der Regel wird allerdings für die Herstellung mehrstufiger Wasserzeichen in das Entwässerungssieb ein dreidimensionales Relief geprägt, so dass die Papierdicke des fertigen Papiers entsprechend dem Relief variiert und im Durchlicht weiche, graduelle Übergänge zwischen helleren und dunkleren Bereichen erkennen lässt. Eine erhöhte Stelle im Sieb führt dabei zu einer dünneren Papierschicht und somit zu einer Hellstelle, während eine tiefere Stelle im Sieb entsprechend zu einer Dunkelstelle führt. Bei den auf diese Weise erzeugten Wasserzeichen wird allerdings oft die geringe Gesamthelligkeit des Erscheinungsbildes der Wasserzeichen bemängelt.

In der Druckschrift DE 100 64 006 A1 ist ein Entwässerungssieb für die Herstellung von Papier mit mehrstufigen Wasserzeichen offenbart, bestehend aus einem Trägersieb und einem damit verbundenem Wasserzeichenblech.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Entwässerungssieb der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Nachteile des Stands der Technik vermeidet und das insbesondere die Herstellung von Papier mit mehrstufigen Wasserzeichen hoher Helligkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch das Entwässerungssieb mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Entwässerungssiebs sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Papiers mit mehrstufigen Wasserzeichen sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung enthält ein Entwässerungssieb der eingangs genannten Art ein Trägersieb und ein mit dem Trägersieb verbundenes perforiertes Wasserzeichenblech, wobei das Trägersieb und das Wasserzeichenblech gemeinsam in Form des zu erzeugenden Wasserzeichens verprägt sind. Die Perforationen des Wasserzeichenblechs stellen dabei die Entwässerung bei der Papierherstellung sicher.

Vorzugsweise ist das Wasserzeichenblech mit Mikroperforation versehen, deren Abmessungen so klein sind, dass in ihnen bei der Papierherstellung keine Fasern anhaften. Das Wasserzeichenblech kann insbesondere mit Mikroperforation mit einem Durchmesser von weniger als 0,6 mm, vorzugsweise von weniger als 0,25 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,2 mm versehen sein. Mikroperforationen mit einem Durchmesser von 0,17 mm sind besonders geeignet.

Das Wasserzeichenblech kann Perforationen mit durchgehend gleichem Durchmesser aufweisen. Selbstverständlich ist es auch möglich, Perforationen mit unterschiedlichen Durchmessern zu kombinieren.

Die Perforationen des Wasserzeichenblechs sind vorzugsweise regelmäßig und matrixförmig in Form von Zeilen und Spalten angeordnet. Untereinander liegende Zeilen können dabei auch jeweils um einen halben Loch-zu-Loch-Abstand gegeneinander versetzt angeordnet sein. Die Oberfläche des Wasserzeichenblechs ist mit Vorteil glatt, so dass sich nur vergleichsweise wenige Fasern anlagern, so dass das spätere Wasserzeichen eine hohe Gesamthelligkeit aufweist. Aufgrund der größeren Helligkeit empfiehlt es sich, das Design der erfindungsgemäßen Wasserzeichen schärfer als bei herkömmlichen Wasserzeichen anzulegen und die Prägung mit einer etwas geringeren Modulation durchzuführen.

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung weist das Wasserzeichenblech darüber hinaus Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen auf. Diese Aussparungen sind im Gegensatz zu den Mikroperforationen mit solchen Abmessungen ausgebildet, dass sich bei der Blattbildung Fasern in ihnen ablagern, so dass die Aussparungen Dunkelstellen im späteren Wasserzeichen erzeugen. Um eine gute Erkennbarkeit zu gewährleisten, betragen die Abmessungen der Aussparungen typischerweise einige Millimeter.

Das Entwässerungssieb kann zusätzlich zumindest ein an das Wasserzeichenblech angrenzendes unperforiertes Metall- oder Kunststoffformteil zur Erzeugung von zweistufigen Wasserzeichen aufweisen. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Wasserzeichenblech, insbesondere die erwähnten Aussparungen des Wasserzeichenblechs und das angrenzende unperforierte Metall-/Kunststoffformteil aufeinander bezogenen Informationen darstellen. Beispielsweise können sich die Aussparungen und die Formteile zu einer zusammenhängenden Ziffernfolge oder einem zusammenhängenden Text ergänzen. Die Ziffernfolge oder der Text können weiter mit einem von dem Wasserzeichenblech dargestellten graphischen Motiv in Beziehung stehen.

Beispielsweise kann das Wasserzeichenblech ein Portrait oder ein architektonisches Motiv zeigen, und die Aussparungen und/oder die Formteile einen zu dem Motiv gehörigen Text, wie einen Name oder eine Unterschrift, darstellen. Selbstverständlich kann die Ziffernfolge auch eine weitere unabhängige Information, wie etwa die Denomination einer Banknote, bilden.

Zur Befestigung wird das Wasserzeichenblech bevorzugt mit dem Trägersieb verklebt, verlötet oder verschweißt.

Das Trägersieb ist in einer bevorzugten Erfindungsvariante durch ein Siebgewebe mit zumindest je einem System von miteinander verwobenen, in Längsrichtung verlaufenden Kettfäden und quer dazu verlaufenden Schussfäden gebildet. Das Siebgewebe kann dabei insbesondere eine einlagige oder doppellagige Bindung aufweisen.

Gemäß einer anderen, ebenfalls bevorzugten Erfindungsvariante ist das Trägersieb durch ein galvanisch hergestelltes Sieb gebildet. Derartige Siebe weisen keine Knotenpunkte auf, wie sie durch Überkreuzungen bei den Siebfäden eines herkömmlichen Siebs entstehen. Die Gesamtdicke des Siebs kann so unter Umständen geringer als bei herkömmlichen Sieben ausfallen. Dadurch kann auch mit geringerem Materialspalt zwischen den Prägestockteilen (Ober- und Unterteil) gearbeitet werden, was die Erhaltung sehr feiner Details im Prägestock/Sieb zur Folge hat. Durch die glattere Sieboberfläche ohne Knotenpunkte kann unter Umständen auch ein sehr viel schärferes Wasserzeichen erhalten werden.

Gemäß einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Erfindungsvariante ist das Trägersieb durch ein mit Entwässerungsöffnungen versehenes Trägerblech gebildet. Wie galvanisch hergestellte Siebe weisen derartige Trägerbleche keine Knotenpunkte auf, so dass die Gesamtdicke des Siebs unter Umständen geringer als bei herkömmlichen Sieben ausfallen kann und mit geringerem Materialspalt beim Fräsen der Prägestöcke gearbeitet werden kann. Die glattere Sieboberfläche kann zu sehr viel schärferen Wasserzeichen führen. Auch lassen sich auf diese Weise Einsätze für ein Modulsieb erzeugen. Es ist dabei nur erforderlich, kleine Einheiten herzustellen und als Modul in Vertiefungen einzusetzen.

Nach einer weiteren Verbesserung wird beispielsweise von einer Computerdatei eine dem gewünschten Wasserzeichen entsprechende Fräsung in Kunststoff durchgeführt. Dann wird mittels drucktechnischer Verfahren mit elektrisch leitfähiger Druckfarbe, wie etwa Silberleitlack, eine hochfeine Siebstruktur auf die Kunststoffmatrix aufgedruckt. Anschließend wird entlang dieser Siebstruktur im galvanischen Bad eine Metallschicht abgeschieden. Alternativ kann die Siebstruktur auch mittels photographischer Verfahren, ähnlich wie bei der Herstellung von Halbleiterbausteinen, auf der Kunststoffmatrix aufgebracht werden. Im galvanischen Bad scheidet sich dann nicht eine entsprechend der Fräsung geformte Blechschicht ab, wie dies bei galvanisch hergestellten Prägestöcken der Fall ist, sondern bereits eine fertige Siebstruktur. Diese kann anschließend auf ein Trägersieb aufgelötet oder geschweißt werden.

Die so hergestellte Siebstruktur weist, wie galvanische Siebe, keine Knotenpunkte auf und erlaubt somit volle Schärfe und feinste Details im Wasserzeichen. Der Vorgang des Prägens kann entfallen. Dadurch entfällt auch der Umsetzungsvorgang von der Computerdatei zum Wasserzeichen, der oft zu einer gewissen Veränderung des Originals führt. Ferner kann schon bei der Erstellung der auf den Kunststoff aufzudruckenden Siebstruktur berücksichtigt werden, wo das spätere Wasserzeichen besonders helle oder dunkle Stellen aufweisen soll, indem die aufzudruckende Strichstärke entsprechend variiert wird. Dies führt zu unterschiedlichem Entwässerungsverhalten im Wasserzeichenbereich und ermöglicht so eine große und genau kontrollierbare Kontraststeigerung gegenüber herkömmlicher Technik.

Bei den beschriebenen Entwässerungssieben kann es sich um Rundsiebe oder um Langsiebe oder Schrägsiebe handeln.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung, eines Entwässerungssiebs für die Papierherstellung, bei dem

1. a) ein Trägersieb und ein perforiertes Wasserzeichenblech bereitgestellt werden,
2. b) das Wasserzeichenblech mit dem Trägersieb verbunden wird; und
3. c) das Trägersieb und das Wasserzeichenblech gemeinsam in Form des zu erzeugenden Wasserzeichens verprägt werden.

Zur Bereitstellung des perforierten Wasserzeichenblechs in Schritt a) wird vorzugsweise ein Blech entsprechend der Kontur des gewünschten Wasserzeichens ausgeschnitten und mit Mikroperforationen versehen, deren Abmessungen so klein sind, dass in ihnen bei der Papierherstellung keine Fasern anhaften. Die Mikroperforationen werden vorteilhaft mittels Ätztechnik oder mit einem Laserstrahl erzeugt.

Anschließend wird das Wasserzeichenblech auf das Trägersieb aufgebracht, vorzugsweise aufgeklebt oder aufgeschweißt.

Als Trägersieb kann in Schritt a) insbesondere ein Siebgewebe bereitgestellt werden. Alternativ kann ein Trägersieb im galvanischen Bad hergestellt werden oder ein Trägerblech kann zur Ausbildung eines Trägersiebs mit Entwässerungsöffnungen versehen werden.

Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Papiers, insbesondere eines Sicherheitspapiers, mit mehrstufigen Wasserzeichen, bei dem die Papieranlagerung auf einem Entwässerungssieb der beschriebenen Art erfolgt.

Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.

Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem mehr- stufigen Wasserzeichen,

Fig. 2

in (a) ein helles mehrstufiges Wasserzeichen nach der Erfin- dung und in (b) ein herkömmliches Wasserzeichen;

Fig. 3

eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Entwässerungssiebs;

Fig. 4

einen Detailausschnitt von Fig. 3; und

Fig. 5

schematisch einen Querschnitt des Entwässerungssiebs der Fig. 3 entlang der Linie V-V.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer Banknote erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die ein helles mehrstufiges Wasserzeichen 12 in Gestalt eines in Fig. 1 nur angedeuteten Portraits enthält.

Das erfindungsgemäß erzeugte, helle Wasserzeichen 12 ist in Fig. 2(a) im Detail dargestellt. Vor allem im Vergleich mit dem herkömmlichen Wasserzeichen 14 der Fig. 2(b) ist die signifikant höhere Gesamthelligkeit des erfindungsgemäßen Wasserzeichens 12 zu erkennen.

Um die erfindungsgemäße Erzeugung des hellen Wasserzeichens 12 zu verdeutlichen, zeigt Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Entwässerungssiebs 20. Fig. 4 stellt den Ausschnitt 40 im Randbereich des Wasserzeichenblechs 24 im Detail dar und Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt des Entwässerungssiebs 20 entlang der Linie V-V der Fig. 3.

Das Entwässerungssieb 20 umfasst ein Trägersieb, das im Ausführungsbeispiel durch ein Siebgewebe 22 gebildet ist, und ein auf das Siebgewebe 22 aufgeschweißtes, mikroperforiertes Wasserzeichenblech 24. Wie am besten in dem Detailausschnitt der Fig. 4 zu erkennen, ist das Wasserzeichenblech 24 entsprechend der Kontur 26 des gewünschten Wasserzeichens, hier des Umrisses des Portraits 12, ausgeschnitten und mit einer regelmäßigen matrixförmigen Anordnung von Mikroperforationen 28 versehen, um die Entwässerung bei der Papierherstellung sicherzustellen.

Die Mikroperforationen 28 weisen im Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 0,18 mm und einen Perforation-zu-Perforation-Abstand von 0,20 mm auf. Bei diesem kleinen Durchmesser können bei der Papierherstellung keine Fasern in den Perforationen 28 anhaften, so dass diese im späteren Wasserzeichen nicht störend in Erscheinung treten können. Die Mikroperforationen 28 können mittels herkömmlicher Techniken, beispielsweise durch Ätztechnik oder mit einem Laser, in das Wasserzeichenblech 24 eingebracht werden.

Das Siebgewebe 22 und das aufgeschweißte Wasserzeichenblech 24 sind erfindungsgemäß gemeinsam entsprechend der Reliefstruktur des gewünschten Wasserzeichens verprägt, wie in der Querschnittsdarstellung der Fig. 5 schematisch gezeigt. Die Modulationshöhe M der Prägung wird dabei etwas geringer als bei herkömmlichen Wasserzeichen gewählt und kann beispielsweise etwa 0,9 mm betragen.

Die hohe Helligkeit der mit dem Entwässerungssieb 20 erzeugten Wasserzeichen entsteht vor allem durch die glatte Oberfläche des Wasserzeichenblechs 24, an der nur vergleichsweise wenige Fasern anhaften können. Wegen der größeren Gesamthelligkeit ist das Design des Wasserzeichens 12 schärfer als bei herkömmlichen Wasserzeichen angelegt.

Wie in den Figuren 3 und 4 ebenfalls gezeigt, kann das Wasserzeichenblech 24 weiter gezielt eingebrachte Aussparungen 30 in Form von Mustern, Zeichen und Codierungen aufweisen, die zu Dunkelstellen im späteren Wasserzeichen führen. Das Wasserzeichenblech 24 kann auch mit unperforierten Formteilen 32 aus Metall oder Kunststoff, insbesondere den so genannten Elektrotypen kombiniert sein, die beispielsweise zur Darstellung der Denomination einer Banknote zweistufige Wasserzeichen erzeugen.

Die Aussparungen 30 und die Formteile 32 können auch aufeinander bezogenen Informationen, beispielsweise zwei Teile einer Gesamtinformation, darstellen. Im Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 besteht die Gesamtinformation aus der Ziffernfolge "1357911", von der die Teilfolge "135" durch Aussparungen 30 im Wasserzeichenblech 24 und die Teilfolge "7911" durch aufgeschweißte Metallformteile 32 gebildet ist. Im späteren Wasserzeichen erscheinen die Ziffern "135" dann als Dunkelstelle, die Ziffern "7911" als unmittelbar angrenzende Hellstelle. Anstelle der Ziffernfolge kann selbstverständlich auch eine alphanumerische Zeichenfolge, beispielsweise eine Unterschrift oder dergleichen, verwendet werden.