CH696744A5 - Sicherheitspapier und Verfahren zu dessen Herstellung. - Google Patents

Description

CH 696 744 A5

Beschreibung Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapiers sowie ein Sicherheitspapier mit in der Masse eingebetteten Sicherheitselementen.

Stand der Technik

[0002] Insbesondere im Bereich von Banknoten werden sehr häufig Sicherheitsmerkmale in die Masse des Papiers eingebracht. Zu nennen sind dabei i.d.R. metallisierte Sicherheitsstreifen, welche entweder vollständig im Papier eingebettet sind und damit in Aufsicht kaum erkennbar und in Durchsicht als schwarzer Streifen wahrzunehmen sind, oder welche bereichsweise an die Oberfläche treten können und gegebenenfalls zusätzlich mit ausgesparten Buchstaben etc. versehen sein können. Ebenfalls wichtig sind so genannte Melierfasern, d.h. in der Masse des Papiers verankerte Fasern, welche normalerweise unter gewöhnlichen Lichtverhältnissen nicht erkennbar sind, welche aber z.B. bei Einstrahlung von UV-Licht hell/farbig erscheinen (Photolumineszenz). Typischerweise werden derartige Melierfasern mit verschiedenen photolumineszenten Farbstoffen eingefärbt, sodass bei Einstrahlung von Licht entsprechender Wellenlänge Melierfasern in unterschiedlichen Farben erscheinen.

Darstellung der Erfindung

[0003] Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Sicherheitspapier mit in der Masse eingebetteten Sicherheitselementen wie beispielsweise Melierfasern vorzuschlagen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben. Dies für Sicherheitselemente, welche über eine Aufschlämmung in der Pulpe eingebracht werden.

[0004] Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, dass ein Verfahren unter Verwendung von zwei separat hergestellten Papierbahnen verwendet wird, wie dies in Anspruch 1 dargelegt ist. Konkret wird so vorgegangen, dass eine erste Papierbahn gebildet wird, und dass z.B. parallel dazu wenigstens eine zweite Papierbahn gebildet wird, wobei während der Blattbildung insbesondere bevorzugt in der Pulpe aufgeschlämmte Sicherheitselemente in die Masse der zweiten Papierbahn eingebettet werden. Dabei weist die zweite Papierbahn typischerweise eine Dicke von 10% bis 50% der Gesamtdicke des Sicherheitspapiers auf. In einem folgenden Verfahrensschritt wird anschliessend die zweite Papierbahn mit der ersten Papierbahn zusammengeführt und mit dieser verbunden. Dieser Vorgang geschieht vorzugsweise im Nassbereich einer einzigen Papiermaschine, und die Verbindung findet bevorzugt zwischen nassen Papierbahnen statt.

[0005] Normalerweise ist es so, dass nur Melierfasern, welche in einem gewissen oberflächennahen Bereich angeordnet sind, tatsächlich einen erkennbaren Effekt ausmachen, da tiefer in der Papiermasse angeordnete Fasern durch die Masse abgedeckt werden. Entsprechend ist es auch für die Erzielung eines vergleichsweise bescheidenen Effekts bereits erforderlich, Melierfasern in der Pulpe in vergleichsweise hoher Konzentration beizumischen. Der Kern der Erfindung besteht entsprechend darin, die bereits im Stand der Technik bekannte Technologie, wenigstens zwei Papierbahnen nebeneinander häufig parallel herzustellen und anschliessend noch im Nassbereich der Papiermaschine miteinander zu verbinden, dazu zu verwenden, in der Pulpe aufgeschlämmte Sicherheitselemente, z.B. Melierfasern, spezifisch nur in einer Schicht anzuordnen, welche separat hergestellt wird und welche beim fertigen Sicherheitspapier an der Oberfläche angeordnet ist. Einerseits können so in überraschender und unerwarteter Weise bei gleicher Effizienz die hohen Kosten der Sicherheitselemente reduziert werden, respektive es können unter Verwendung von z.B. wenig Melierfasern bereits sehr effiziente Effekte erzeugt werden, da die Sicherheitselemente wie z.B. Melierfasern im Wesentlichen ausschliesslich in einem Bereich des Sicherheitspapiers angeordnet sind, welcher für den Effekt wirksam ist. Ausserdem ist es so möglich, bestimmte Sicherheitselemente wie Melierfasern selektiv nur auf einer Seite des Sicherheitspapiers anzuordnen, was bei typischen Verfahren nach dem Stand der Technik nicht möglich ist.

[0006] Es ist so einerseits möglich, eine dicke erste Papierbahn nur mit einer dünnen zweiten Papierbahn mit Sicherheitselementen, d.h. z.B. Melierfasern, zu verbinden, und in der ersten Papierbahn keine Sicherheitselemente vorzusehen. Alternativ ist es möglich, die erste Papierbahn beidseitig mit jeweils zwei dünnen Papierbahnen zu verbinden und in diesen zwei dünnen zweiten Papierbahnen Sicherheitselemente vorzusehen. Ein besonders eindrücklicher Effekt kann so insbesondere dann erzeugt werden, wenn die auf den unterschiedlichen Oberflächen angeordneten zweiten Papierbahnen Sicherheitselemente unterschiedlicher Art, Dichte und/oder Verteilung aufweisen. Ausserdem lassen sich sehr interessante Effekte dadurch erzeugen, dass beispielsweise in der ersten Papierbahn andere Sicherheitsmerkmale wie beispielsweise Wasserzeichen, Sicherheitsstreifen, gegebenenfalls bereichsweise freiliegend (Windows-Verfahren), eingebettet werden. So ergibt sich ein Sicherheitspapier, welches auf der einen Seite einen bereichsweise freiliegenden Sicherheitsstreifen aufweist und ausschliesslich auf der anderen Seite sichtbare Melierfasern zeigt.

[0007] Gemäss einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens geschieht das Verbinden der Papierbahnen im Nassbereich dergleichen Papiermaschine durch einen Gautschvorgang, welcher z.B. durch einfache Umlenkung unmittelbar nach der Zusammenführung der nassen Bahnen um eine Rolle realisiert werden kann. Die zwei Papierbahnen können im Prinzip auch in unterschiedlichen Papiermaschinen hergestellt werden, und es können sowohl Langsiebmaschinen als auch Rundsiebmaschinen Anwendung finden. Insbesondere bevorzugt werden aber zur Herstellung beider Papierbahnen Rundsieb-Einheiten verwendet und die Bahnen in der gleichen Papiermaschine im Nassbe2

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reich verbunden. Bevorzugt wird ausserdem die dünne Papierschicht mit den Sicherheitselementen in einem sogenannten Kurzformer oder Shortformer hergestellt, einer Rundsieb-Einheit, bei welcher das Rundsieb nicht in einem Becken mit Pulpe rotiert, sondern bei welchem die Pulpe über eine Stoffauftragseinheit, ggf. mit einer Rakel, auf das Rundsieb aufgebracht wird. Typischerweise verfügt die zweite Papierbahn über eine Dicke von 10% bis 30%, bevorzugt von 15% bis 25% der Gesamtdicke des Sicherheitspapiers.

[0008] Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den Sicherheitselementen bevorzugt gemäss einerweiteren Ausführungsform um Melierfasern. Möglich sind aber auch Taggants (als Sicherheitselemente wirkende Markierstoffe oder mikroskopische Markierelemente wie Planchetten, häufig sog. up-converters), ganz allgemein als Sicherheitselemente wirksame Pigmente oder Farbstoffe etc.

[0009] Die Melierfasern besitzen bevorzugt photolumineszente Eigenschaften, insbesondere fluoreszierende oder phosphoreszierende Eigenschaften. Als besonders geeignet erweist sich das Verfahren insbesondere dann, wenn die Melierfasern linear polarisierte Absorption und/oder linear polarisierte Photolumineszenz zeigen, wobei insbesondere bevorzugt die Anregung durch Licht im Wesentlichen ausserhalb des sichtbaren Bereichs (UV, IR) möglich ist und die Beobachtung respektive Emission im sichtbaren Bereich geschieht. Gute Effekte lassen sich dann erzielen, wenn in Absorption und/oder Emission ein dichroisches Verhältnis im Bereich von grösser gleich 2, bevorzugt grösser gleich 5 oder sogar grösser gleich 10 vorliegt. Um die Anordnung der Melierfasern im oberflächennahen Bereich in möglichst optisch wirksamer Weise zu unterstützen, können, gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die Melierfasern einen anisotropen Querschnitt besitzen, wobei insbesondere bevorzugt das Verhältnis der kurzen Hauptachse des Querschnitts zur langen Hauptachse des Querschnitts im Bereich von 1:1.5 bis 1:100, bevorzugt im Bereich von 1:2 bis 1:50, insbesondere bevorzugt von 1:2 bis 1:25 oder sogar von 1:8 bis 1:15 liegt. Derartige Melierfasern mit anisotropem Querschnitt zeigen die Tendenz, sich mit ihrer langen Hauptachse im Wesentlichen parallel zu Oberfläche des Papiers anzuordnen, und zeigen so verbesserte Effekte. In Kombination mit dem erfindungsgemässen Verfahren der Anordnung derartiger Fasern ausschliesslich im oberflächennahen Bereich können so erstaunliche Effekte erzeugt werden. Typischerweise verfügen die Melierfasern über eine Länge von weniger als 10 mm, bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 mm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 3 oder 3.5 mm. Die Melierfasern haben normalerweise einen Durchmesser im Bereich von 20 bis 150 jjm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 50 bis 100 jjm, wobei bei anisotropem Querschnitt bevorzugt die kurze Hauptachse eine Länge im Bereich von 5 bis 20 jjm und die lange Hauptachse eine Länge im Bereich von 50 bis 150 jjm aufweist.

[0010] Die Melierfasern können aus unterschiedlichem Material hergestellt sein, wobei dieses Material die Eigenschaft besitzen sollte, sich gut in der Papiermatrix zu verankern. Im Bereich von Banknoten wird dabei typischerweise eine Papiermatrix mit hohem Baumwollanteil verwendet. Es kann sich entsprechend bei der Melierfaser um synthetische Fasern ausgewählt aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen, Aramid, Polyamid, Polyacrylonitril handeln (wobei diese Materialien für den Einbau in das Papier eine hydrophile Oberfläche besitzen sollten, was ggf. über eine chemische Modifikation der Oberfläche realisiert werden kann), oder aber um auf natürlichen oder teil-synthetischen Materialien basierende Fasern ausgewählt aus der Gruppe Holz, Baumwolle, Gras, Zellulose, Viskose, Lyocell, Rayon. Alternativ sind auch Fasern auf Metallbasis möglich (Metallfasern). Auch eine Mischung von Fasern aus unterschiedlichen Materialien ist möglich. Dabei werden die Fasern beispielsweise mit einem photolumineszenten Farbstoff eingefärbt und gegebenenfalls anschliessend gereckt, um die Eigenschaft der polarisierenden Absorption respektive Emission entstehen zu lassen (die Farbstoffe müssen dabei die Eigenschaft besitzen, sich beim Recken der Faser derart auszurichten, dass sich der gewünschte Polarisationseffekt einstellt).

[0011] Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

[0012] Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung, wie bereits oben erwähnt, ein Sicherheitspapier mit in der Masse eingebetteten, insbesondere optisch verifizierbaren, und über Aufschlämmung in der Pulpe eingebrachten Sicherheitselementen. Das Sicherheitspapier ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitselemente, insbesondere Melierfasern, in wenigstens einem oberflächennahen Bereich angeordnet sind, wobei dieser oberflächennahe Bereich 10% bis 30%, bevorzugt 15% bis 25% der Gesamtdicke des Sicherheitspapiers ausmacht. Der oberflächennahe Bereich kann dabei durch eine separate Schicht gestellt werden. Bevorzugt ist ein derartiges Sicherheitspapier herstellbar respektive hergestellt nach einem Verfahren, wie es oben beschrieben ist. Dabei wird insbesondere bevorzugt das Sicherheitselement als eine über die Pulpe eingebrachte photolumineszente Melierfaser vorgesehen, welche insbesondere linear polarisierte Emission und/oder Absorption zeigt. Bei dem oben beschriebenen Verfahren resp. dem Sicherheitspapier sind die Sicherheitselemente über die ganze Breite auf einer Seite in der Papierbahn eingebettet. Es ist aber auch alternativ möglich, diese Elemente nur in Teilbereichen wie z.B. Streifen im Papier einzubetten.

[0013] Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Sicherheitspapiers sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Kurze Erläuterung der Figuren

[0014] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

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Fig. 1a) eine schematische Darstellung des Nassbereichs einer Papiermaschine mit einem möglichen Verfahrensaufbau zur Herstellung eines Sicherheitspapiers,

Fig. 1 b) eine schematische Darstellung eines weiteren möglichen Verfahrensaufbaus zur Herstellung eines Sicherheitspapiers; und

Fig. 2 Schnitte durch Sicherheitspapiere mit eingebetteten Sicherheitselementen, wobei in

Fig. 2a) die Sicherheitselemente ausschliesslich einseitig angeordnet sind, in

Fig. 2b) die Sicherheitselemente auf beiden Seiten verdichtet angeordnet sind, in

Fig. 2c) zusätzlich weitere Sicherheitselemente vorhanden sind,

Fig. 2d) und Sicherheitselemente beidseitig angeordnet sind.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0015] Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Papiermaschine mit zwei Rundsieb-Einheiten, in welcher zwei Papierbahnen 6 und 13 in zwei Rundsieb-Einheiten 1 und 8 parallel und synchron im Nassbereich hergestellt werden. Im Vergleich zu einer Papiermaschine mit nur einem Rundsieb verfügen derartige Doppelrundsieb-Papiermaschinen über die Möglichkeit einer schnelleren Produktion bei gleichzeitig hochstehender Qualität des hergestellten Papiers. Insbesondere im Bereich der Herstellung von Papier für Banknoten finden derartige Maschinen Anwendung, da erstens bei Banknoten Papier sehr grosser Qualität und besonderer Beschaffenheit gefragt ist, und da zweitens nur Rundsieb-Papiermaschinen die Herstellung von fein detaillierten Mehrstufen-Wasserzeichen erlauben, die als Sicherheitsmerkmale bei Banknoten nach wie vor einen sehr hohen Stellenwert aufweisen.

[0016] Eine erste Papierbahn, welche typischerweise die dickere Papierbahn darstellt, d.h. wenigstens 50% der Gesamtdicke des resultierenden Papiers ausmacht, normalerweise sogar im Bereich von 80%, wird auf der ersten Rundsieb-Einheit 1 unter Verwendung des ersten Rundsiebs 2 aufgebaut. Dabei ist das Rundsieb 2 in die Pulpe A eingetaucht und der innere Bereich des rotierenden Rundsiebs verfügt über ein niedrigeres Flüssigkeitsniveau, sodass Flüssigkeit der Pulpe A durch das Sieb 7 hindurchgepresst wird und sich entsprechend auf der Aussenseite des Siebes 7 der Faseranteil der Pulpe konzentriert und das Blatt gebildet wird. Die auf der ersten Rundsieb-Einheit 1 hergestellte erste Papierlage 6 wird aus einer Pulpe A ohne Melierfasern hergestellt, d.h. die erste Papierbahn respektive Papierlage 6 verfügt nicht über Melierfasern.

[0017] Diese erste Papierlage 6 wird anschliessend in jenem Bereich des ersten Siebes 7, welcher aus der Pulpe A herausragt, über ein Abnahmesieb 3 (auch als Abnahmefilz bezeichnet) an einer Rolle 5 vom Sieb 7 aufgenommen und zusammen mit dem Abnahmesieb (Bezugszeichen 4) abgeführt. Um zu verhindern, dass sich die auf der Unterseite des Abnahmesiebs 4 geführte Bahn ablöst, kann ein Saugkopf 18 oder Überkopfsauger angeordnet werden, welcher die Bahn 6 am Sieb 4 hält. Der Saugkopf 18 kann dabei neben der Haltefunktion auch eine Entwässerungsfunktion übernehmen.

[0018] Gleichzeitig wird in der zweiten Rundsieb-Einheit 8 eine zweite Papierlage 13 in analoger Weise unter Verwendung eines zweiten Rundsiebs 8 mit einem zweiten Sieb 11 hergestellt. Diese zweite Papierlage 13 ist nun aber dünner als die erste Papierlage 6, typischerweise macht sie etwa 10 bis 20% der Gesamtdicke des resultierenden Papiers 12 aus. Insbesondere ist aber die in der zweiten Rundsieb-Einheit eingesetzte Pulpe B mit Melierfasern versetzt, was dazu führt, dass die zweite Papierlage 13 in der Masse diese Melierfasern enthält. Die Konzentration an Melierfasern in der Pulpe B ist dabei vergleichsweise hoch, da aber nur eine dünne Papierlage 13 hergestellt wird und entsprechend die Melierfasern selektiv auf der Oberfläche des resultierenden Papiers 12 angeordnet sind, können dennoch die Kosten niedrig gehalten werden.

[0019] Diese zweite Papierlage 13 wird anschliessend in jenem Bereich des zweiten Siebes 11, welcher aus der Pulpe B herausragt, mit der auf dem Abnahmesieb auf der Unterseite angeordneten ersten Papierbahn 6 an der Rolle 10 in Kontakt gebracht und zusammengeführt. Die Rolle 10, um welche die beiden Bahnen um wenigstens ca. 120 ° herumgeführt werden, wirkt somit als Gautschrolle. Anschliessend wird das so hergestellte Laminat respektive resultierende Sicherheitspapier 12 abgeführt. Optional kann dieses Sicherheitspapier 12 anschliessend zwischen weiteren Rollen (nicht dargestellt) gepresst und weiter gegautscht werden, und es entsteht zwischen den beiden Papierlagen eine derart innige Verbindung, dass im fertigen Sicherheitspapier die unterschiedlichen Papierlagen kaum mehr voneinander unterschieden werden können. Ausserdem wird anschliessend das Sicherheitspapier 12 in der Trockenpartie der Papiermaschine getrocknet und üblicherweise in der Beschichtungspartie der Papiermaschine mit Leimungen oder Beschickungen versehen. Dies kann entweder Inline oder auf einer separaten Streichmaschine geschehen.

[0020] Im Zusammenhang mit den beiden Rundsieb-Einheiten muss bemerkt werden, dass grundsätzlich die beiden Einheiten 1 und 8 in ihrer Reihenfolge auch vertauscht werden können, d.h. dass auf der einen zunächst die dünnere zweite Papierlage mit Melierfasern hergestellt werden kann und auf der anderen Einheit die dickere erste Papierlage. Welches Rundsieb für welche Funktion verwendet wird, kann beispielsweise davon abhängig gemacht werden, in welche

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Schicht ggf. zusätzliche Sicherheitsmerkmale wie Wasserzeichen respektive Sicherheitsfäden eingebaut werden sollen, und welches Rundsieb für einen derartigen Einbau bereits vorbereitet ist.

[0021] Fig. 1b) zeigt einen alternativen Aufbau in der Nasspartie einer Papiermaschine. Hierbei wird auf einer ersten Rundsieb-Einheit, welche hier als so genannter Kurzformer oder in Fachkreisen und englisch Shortformer 25 zur Herstellung der zweiten dünnen Papierbahn verwendet. Ein derartiger Kurzformer 25 rotiert nicht in einem Bad von Pulpe, sondern die Pulpe B mit Melierfasern wird über eine Stoffauftragseinheit 21 aufgetragen. Diese Stoffauftragseinheit 21 ist beweglich ausgestaltet, und das Anliegen am Rundsieb kann über einen Hydraulikzylinder 19 eingestellt werden. Die Stoffauftragseinheit 21 trägt die Pulpe nur kurz vor dem Abnahmesieb 3 auf (z.B. Aufspritzen), d.h. die eigentliche Blattbildung geschieht nur in einem kleinen Winkelbereich der Rotation des Rundsiebs 11. Da in diesem Schritt aber ohnehin nur eine dünne Papierlage gebildet werden soll, ist dies nicht nachteilig. In der Stoffauftragseinheit 21 wird z.B. der Stoff (die Pulpe) gewissermassen aufgesprüht oder aufgespritzt und/oder es ist beispielsweise eine Rakel vorgesehen.

[0022] Die dünne erste Papierbahn 13, welche vom Kurzformer 25 hergestellt wird, wird anschliessend vom Abnahmesieb 3 abgegriffen, und damit sich die Papierbahn nicht nach unten vom Sieb 3 abzulösen beginnt (durchhängen bei zu hohem Flächengewicht), kann ein Saugkopf 18 auf der Oberseite des Abnahmesiebes vorgesehen werden. Dieser Saugkopf 18 kann zudem eine Entwässerungsfunktion übernehmen.

[0023] In der anderen Rundsieb-Einheit 1 wird die stärkere Papierbahn 6 aufgebaut. Diese erste Rundsieb-Einheit 1 verfügt über ein Bad, in welcher die Pulpe A gehalten wird, und in welchem das Rundsieb 7 rotiert. Zudem ist in Fig. 1b) dargestellt, wie über eine Fadenzuführungseinheit 22 ein Sicherheitsfaden 15 auf das Rundsieb 7 über einer Rolle 23 geführt wird. Das Band liegt anschliessend während der Blattbildung auf dem Sieb 7 und wird in das Blatt eingebettet. Gegebenenfalls kann auf diesem Sieb 6 eine Struktur aus Höckern vorgesehen sein, wie dies in der EP-A-0 059 056 beschrieben ist, sodass der Sicherheitsfaden anschliessend teilweise eingebettet und teilweise freiliegend in der Bahn vorhanden ist.

[0024] Die dünne Papierbahn 13, welche zusammen mit dem Abnahmefilz 3 im noch nassen Zustand zugeführt wird, wird anschliessend mit der ebenfalls noch nassen Papierbahn 6 zusammengeführt und über die Rolle 10 stark umgelenkt, sodass bereits bei dieser Umleitung um die Rolle 10 der Gautschvorgang abläuft. Das Sicherheitspapier 12 kann anschliessend durch weitere Einheiten der Papiermaschine geführt werden, so beispielsweise Trockeneinheit, Kalander, Streicheinheiten etc.

[0025] Fig. 2 zeigt nun Schnitte durch unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines derart hergestellten Sicherheitspapiers. In Fig. 2a ist die einfachste Form dargestellt. Das Sicherheitspapier 12 verfügt über die erste Papierlage 6, welche keine Melierfasern 14 enthält. Damit verbunden ist die zweite Papierlage 13, welche wesentlich dünner ist als die erste Papierlage 6, und welche Melierfasern 14 enthält. Die einzelnen Papierlagen 6 respektive 13 können, wenn die Papierlagen im Nassbereich der Papiermaschine zusammengeführt und gegautscht werden, im fertigen Sicherheitspapier im Wesentlichen nicht mehr voneinander unterschieden werden (deshalb ist die Trennlinie zwischen den beiden Schichten 6 und 13 gestrichelt dargestellt). Es kann so erkannt werden, dass die Melierfasern 14 in einem dünnen oberflächennahen Bereich selektiv lokalisiert sind, und somit im Wesentlichen so gut wie alle verwendeten Melierfasern 14 zu einem optisch wahrnehmbaren Effekt Anlass geben können.

[0026] Es muss bemerkt werden, dass auch die erste Papierbahn 6 Melierfasern enthalten kann, dies aber beispielsweise in einer geringeren Dichte, und es ist z.B. möglich, in der dünneren Papierlage 13 hochstehende hochwertige Melierfasern (beispielsweise solche mit Photolumineszenz und mit linear polarisierter Absorption und/oder Emission) und in der dickeren Papierlage 6 keine Melierfasern oder einfache kostengünstige Melierfasern vorzusehen. Es ist beispielsweise vorteilhafterweise möglich, in den Papierlagen an sich auf den ersten Blick und ohne Polarisator betrachtet identische Melierfasern zu verwenden, wobei aber die in der dünneren Papierbahn 13 angeordneten Melierfasern zusätzlich Polarisationseffekte zeigen. Bei Betrachtung ohne Polarisator im UV-Licht erscheinen so beide Seiten des Sicherheitspapiers 12 identisch, wird aber beispielsweise UV-Licht mit rotierender Polarisationsrichtung eingestrahlt (linear polarisierte Absorption der Melierfasern), oder durch einen rotierenden Polarisator beobachtet (linear polarisierte Emission der Melierfasern) so erscheint die Seite der ersten Papierbahn 6 ohne besonderen Effekt, während die Seite der zweiten Papierbahn 13 einen Flip-Flop-Effekt der Melierfasern zeigt, je nach relativer Ausrichtung der Polarisationsrichtung der Faser respektive der Polarisationsrichtung des eingestrahlten Lichtes oder der Polarisationsrichtung des Polarisators zur Beobachtung.

[0027] Eine mögliche Melierfaser besteht beispielsweise aus Lyocell als Matrix-Material, ist eingefärbt mit einem fluores-zenten Farbstoff wie beispielsweise Blankophor P (Bayer, Leverkusen), oder Pergasolgelb 8GA (Ciba Speciality Chemicals) und verfügt über eine Länge von: 2.5 mm, bei 17 dtex; oder eine Länge von: 4 mm bei 6.7 dtex. Es handelt sich dabei entweder um gereckte Fasern, bei welchen sich Farbstoffe beim Färben anisotrop einlagern und so Polarisationseffekte ermöglicht werden, oder aber die Fasern werden unter Verwendung einer eingefärbten Masse extrudiert und anschliessend Matrix und Farbstoff des Extrudats gereckt, so dass Orientierung der Farbstoffe auftritt.

[0028] Bei dem oben beschriebenen Verfahren sind die Sicherheitselemente über die ganze Breite in der Papierbahn eingebettet. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Melierfasern nicht über die gesamte Breite der Papierbahn in der Schicht 13 einzubringen, sondern nur in gewissen Bereichen. Beispielsweise ist es möglich, eine so genannte Streifenmelierung vorzunehmen, bei welcher Melierfasern 14 entlang der Laufrichtung der Papierbahn nur in bestimmten Streifen vorhan5

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den sind, wobei je nach Streifen auch in unterschiedlichen Streifen unterschiedliche Melierfasern 14 eingebracht werden können.

[0029] Diese Lokalisierung der Melierfasern in Streifen kann beispielsweise dadurch geschehen, dass im Kurzformer 25 nicht über die ganze Breite der Papierbahn der gleiche Stoff aufgebracht wird. Es können zum Beispiel bei einem Sprühen des Stoffes auf das Rundsieb nur einzelne Düsen mit Stoff beaufschlagt werden, welcher Melierfasern enthält, und/oder es ist möglich, den Stoffauftrag im Bereich der Stoffauftragseinheit 21 über z.B. Trennwände oder ähnliche Mittel in zur Laufrichtung transversaler Richtung zu kompartimentieren, sodass Bereiche entstehen, in welchen Pulpe ohne Melierfasern aufgetragen wird, und andere Bereiche, in welchen Pulpe mit Melierfasern aufgetragen wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, aneinandergrenzende Bereiche mit Pulpen unterschiedlicher Melierfasem vorzusehen.

[0030] Analoges ist bei einem Aufbau gemäss Fig. 1a) möglich, wobei dann die Pulpe B kompartimentiert werden muss. Eine Möglichkeit, selektiv (d.h. z.B. in Streifen) Melierfasern in einem Aufbau gemäss Fig. 1a) einzubringen, besteht darin, im Eintauchbereich (vgl. Position von Pfeil in Fig. 1a)) in den Bereichen, in welchen Streifen mit Melierfasern entstehen sollen, jeweils einen Hilfsstoffauflauf vorzusehen. Dieser Hilfsstoffauflauf (eine Vorrichtung zur Aufbringung von Pulpe auf das Rundsieb, beispielsweise ähnlich der Vorrichtung 21 aus Fig. 1b)) wird dabei von einem Behälter, in welchem sich Pulpe mit aufgeschlämmten Melierfasern befindet, gespiesen. Die Pulpe B ist in diesem speziellen Fall dann zum Beispiel nicht mit Melierfasern versetzt. Der Hilfsstoffauflauf trägt nun in einem Bereich Pulpe mit Melierfasern auf das Rundsieb 11 auf. Je nach Breite dieses Hilfsstoffauflaufes entsteht entsprechend ein Streifen mit Melierfasern. Es können zur Herstellung von mehreren Streifen auch mehrere derartige Hilfsstoffauflauf-Vorrichtungen nebeneinander vorgesehen werden.

[0031] Anschliessend wird durch die Rotation des Rundsiebs dieser Bereich, in welchem der Hilfsstoffauflauf die spezielle Pulpe aufträgt, durch die Pulpe B geführt und dabei wird die gesamte Papierbahn gebildet und damit auch dieser Bereich rückseitig von Pulpe B ohne Melierfasern bedeckt. So bilden sich Streifen aus, in welchen selektiv Melierfasern aus der Pulpe des Hilfsstoffauflaufes enthalten sind.

[0032] Ein derartiger Hilfsstoffauflauf kann übrigens auch über die gesamte Breite der Papierbahn ausgebildet sein. Auf diese Weise werden dann Melierfasern in angereicherter Form im oberflächennahen Bereich, welcher bei der Herstellung auf dem Rundsieb aufliegt, angeordnet. Es muss in diesem Zusammenhang bemerkt werden, dass diese Verwendung eines Hilfsstoffauflaufes zur selektiven Aufbringung von Pulpe mit Melierfasern in einer frühen Phase der Blattbildung (sowohl in Form von Streifen als auch über die gesamte Breite der Papierbahn) auch unabhängig von der Verwendung eines zweiten (Rund-)Siebes Anwendung finden kann und für sich neuen und erfinderischen Charakter besitzt. Es kann so auch bei Verwendung nur eines Rundsiebs ein Papier hergestellt werden, welches auf der einen Seite (bei der Herstellung dem Rundsieb zugewandt) Melierfasern enthält, wie sie vom Hilfsstoffauflauf eingebracht werden, und auf der anderen Seite (bei der Herstellung dem Rundsieb abgewandt) entweder keine Melierfasern enthält oder aber beispielsweise eine andere Art von Melierfasern, welche in der Pulpe, in welche das Rundsieb eintaucht, aufgeschlämmt sind.

[0033] Ein alternatives Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2b) dargestellt, hier sind auf beiden Oberflächen der ersten Papierbahn 6 dünnere zweite Papierbahnen 13 respektive 13' angeordnet, welche jeweils Melierfasern 14 enthalten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in den beiden Papierbahnen 13 respektive 13' unterschiedliche Melierfasern oder die gleichen Melierfasern aber in unterschiedlicher Verteilung oder Dichte angeordnet sind, sodass das resultierende Sicherheitspapier auf unterschiedlichen Seiten unterschiedliche Eigenschaften aufweist. Dies kann als weitere Sicherheitsstufe nutzbringend verwendet werden.

[0034] Ausserdem ist es ganz allgemein möglich, gewissermassen «versteckte» Melierfasern vorzusehen, indem z.B. in Fig. 2b) nur in der Schicht 6 Melierfasern angeordnet werden, und die beiden aussenliegenden Schichten frei von Melierfasern 14 sind. In diesem Fall enthält also nur die mittlere Schicht Melierfasern.

[0035] Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2c) dient insbesondere dazu, zu illustrieren, dass weitere Sicherheitsmerkmale in der Masse des Sicherheitspapiers 12 angeordnet sein können. Als Beispiel kommen unter anderem Sicherheitsfäden 15 oder Wasserzeichen in Frage. Im konkreten Fall ist hier ein Sicherheitsfaden 15 in der ersten Papierbahn 6 angeordnet, und dieser Sicherheitsfaden ist dabei teilweise an der der dünnen Papierschicht 13 mit Melierfasern abgewandten Seite an der Oberfläche freiliegend. Die Einbettung in die Masse der ersten Papierbahn 6 kann am ersten Sieb 7 durchgeführt werden, wie dies in der EP-A-0 059 056 beschrieben ist, und wie dies in Fig. 1b) dargestellt ist.

[0036] Zur weiteren Erhöhung des Effekts auf der Seite der dünnen Papierschicht 13 können Melierfasern 14 mit anisotropem Querschnitt verwendet werden, wobei sich dann die Fasern bevorzugt mit ihrer breiten Seite parallel zu Papieroberfläche ausrichten und so eine deutlichere Sichtbarkeit aufweisen.

[0037] Fig. 2d) zeigt ausserdem ein Ausführungsbeispiel, bei welchem sowohl die erste Schicht 6 als auch die zweite Schicht 13 Melierfasern 14 aufweist. Dabei handelt es sich bei den Melierfasern 14' in der ersten, dickeren Schicht 6 um billige, einfache Melierfasern, da, um überhaupt einen Effekt zu erzielen, eine grosse Menge derartiger Melierfasern beim Herstellungsvorgang in der Pulpe A vorgesehen werden muss. Auf der anderen Seite in der dünnen Schicht 13 sind andere Melierfasern 14 angeordnet, welche spezielle Eigenschaften aufweisen können, und welche insbesondere beispielsweise in einer wesentlich höheren Dichte vorhanden sein können.

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[0038] Die Melierfasern können qualitative Information beinhalten, können aber gleichermassen quantitative Information darstellen, beispielsweise indem sie in einer bestimmten Anordnung oder Dichte in der Masse angeordnet sind.

[0039] Das vorgeschlagene Sicherheitspapier kann neben der Funktion als Papier für eine Banknote auch beispielsweise als Papier für Obligationen, Schecks, Aktienzertifikate, Tickets, Billete oder andere Wertpapiere Verwendung finden, es sind aber auch Verwendungen im Bereich von Verpackungsmaterialien, Einbandmaterialien, Labels, Preisschildern, Tags etc. möglich, wo eine Verifikation der Authentizität wünschenswert ist.

Bezugszeichenliste

[0040]

1

erste Rundsieb-Einheit

2

erstes Rundsieb

3

Abnahmesieb

4

Abnahmesieb mit erster Papierlage

5

Rolle

6

erste Papierlage

7

Oberfläche (Sieb) des ersten Rundsiebs

8

zweite Rundsieb-Einheit

9

zweites Rundsieb

10

Rolle, Gautschrolle

11

Oberfläche (Sieb) des zweiten Rundsiebs

12

Sicherheitspapierbahn

13

zweite Papierlage

14

Sicherheitselement, Melierfasern

15

Sicherheitsfaden

16

freiliegender Bereich von 15

17

eingebetteter Bereich von 15

18

Saugkopf

19

Hydraulikzylinder

20

Achse von 21

21

Stoffauftragseinheit von 25

22

Fadenzuführungseinheit

23

Rolle

24

Abnahmesieb mit zweiter Papierlage

25

Kurzformer, Shortformer

A

Pulpe ohne Melierfasern

B

Pulpe mit Melierfasern

Claims (13)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapiers (12), dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Papierbahn (6) gebildet wird, dass wenigstens eine zweite Papierbahn (13) gebildet wird, wobei während der einer Blattbildung in der Pulpe (B) aufgeschlämmte Sicherheitselemente (14) in die Masse der zweiten Papierbahn (13) eingebettet werden, und wobei die zweite Papierbahn (13) eine Dicke von 10% bis 50% der Gesamtdicke des Sicherheitspapiers (12) aufweist, und dass in einem folgenden Verfahrensschritt die erste Papierbahn (6) mit der zweiten Papierbahn (13) zusammengeführt und mit dieser verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der Papierbahnen (6,13) im Nassbereich der Papiermaschine durch einen Gautschvorgang geschieht und dass insbesondere bevorzugt zur Herstellung der ersten und/oder der zweiten Papierbahn (6,13) eine Rundsieb-Einheit (1, 8) verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Papierbahn (13) eine Dicke von 10% bis 30%, bevorzugt von 15% bis 25% der Gesamtdicke des Sicherheitspapiers (12) aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Sicherheitselementen (14) um Melierfasern, Taggants, als Sicherheitselemente wirkende Pigmente oder Farbstoffe, und/oder Planchetten handelt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Melierfasern (14) photolumineszente Eigenschaften, insbesondere fluoreszierende oder phosphoreszierende Eigenschaften, besitzen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Melierfasern linear polarisierte Absorption und/oder linear polarisierte Photolumineszenz zeigen, wobei insbesondere bevorzugt die Anregung durch Licht ausserhalb des sichtbaren Bereichs (UV, IR) möglich ist und die Beobachtung respektive Emission im sichtbaren

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Bereich geschieht, und wobei insbesondere bevorzugt im Absorption und/oder Emission ein dichroisches Verhältnis im Bereich von grösser gleich 2 bevorzugt grösser gleich 5 oder sogar grösser gleich 10 vorliegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Melierfasern (14) einen anisotropen Querschnitt besitzen, wobei insbesondere bevorzugt das Verhältnis der kurzen Hauptachse des Querschnitts zur langen Hauptachse des Querschnitts im Bereich von 1:1.5 bis 1:100, bevorzugt im Bereich von 1:2 bis 1:50, insbesondere bevorzugt von 1:2 bis 1:25 oder sogar von 1:8 bis 1:15 liegt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Melierfasern (14) eine Länge von weniger als 10 mm, bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 mm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 3 oder 3.5 mm aufweisen, und dass die Melierfasern (14) einen Durchmesser im Bereich von 20 bis 150 jjm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 50 bis 100 jjm aufweisen, wobei bei anisotropem Querschnitt die kurze Hauptachse eine Länge im Bereich von 5 bis 20 jjm und die lange Hauptachse eine Länge im Bereich von 50 bis 150 jjm aufweist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Melierfaser (14) um synthetische Fasern ausgewählt aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen, Aramid, Polyamid, Polyacrylonitril oder um auf natürlichen oder teil-synthetischen Materialien basierende Fasern ausgewählt aus der Gruppe Holz, Baumwolle, Gras, Zellulose, Viskose, Lyocell, Rayon handelt, wobei die Fasern (14) insbesondere bevorzugt mit einem photolu-mineszenten Farbstoff eingefärbt und gegebenenfalls gereckt werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Papierbahn (13) in einem Kurzformer (25) hergestellt wird, in welchem insbesondere bevorzugt der Stoff (B) über eine Stoffauftragseinheit (21) aufgebracht wird.

11. Sicherheitspapier (12), hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit in der Masse eingebetteten insbesondere optisch verifizierbaren, und über Aufschlämmung in der Pulpe (B) eingebrachten Sicherheitselementen (14).

12. Sicherheitspapier (12) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitselemente (14) in wenigstens einem oberflächennahen Bereich (6) im Wesentlichen ausschliesslich oder wenigstens verdichtet angeordnet sind, wobei dieser oberflächennahe Bereich (6) 10% bis 30%, bevorzugt 15% bis 25% der Gesamtdicke des Sicherheitspapiers (12) ausmacht.

13. Sicherheitspapier (12) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (14) eine über die Pulpe eingebrachte photolumineszente Melierfaser mit linear polarisierter Emission und/oder Absorption ist.

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