WO2024013208A2 - Verfahren zum fördern eines fadenstrangs, verfahren zum synchronisieren eines fadenstrangs mit einer papierbahn, verfahren zum synchronisieren eines fadens mit einer papierbahn, vorrichtung zum durchführen der verfahren - Google Patents

Verfahren zum fördern eines fadenstrangs, verfahren zum synchronisieren eines fadenstrangs mit einer papierbahn, verfahren zum synchronisieren eines fadens mit einer papierbahn, vorrichtung zum durchführen der verfahren Download PDF

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Definitions

  • Method for conveying a thread strand Method for conveying a thread strand, method for synchronizing a thread strand with a paper web, method for synchronizing a thread with a paper web, device for carrying out the methods
  • the invention relates to a method for conveying a thread strand, a method for synchronizing a thread strand with a paper web to be produced in a paper machine, a further method for synchronizing a thread with a paper web to be produced in a paper machine, and a device for carrying out the methods.
  • Methods for conveying a thread strand and connecting it to a paper web are known in the art.
  • a strand of thread is applied to the surface of a paper web, the paper web already being in the form of a finished paper web and the thread being connected in register to a surface of the paper web.
  • To embed a thread into the volume of a paper web this is done from a paper pulp during paper production. This procedure is relatively time-consuming and complicated.
  • the invention is based on the task of eliminating the disadvantages of the prior art.
  • methods and devices for carrying out the methods should be specified allow improved embedding of a security thread in a paper web in register with window openings.
  • this object is achieved by a method according to the subject matter of claim 1, by a method according to the subject matter of claim 6, by a method according to the subject matter of claim 11, by a device according to the subject matter of claim 20, by a device according to the subject matter of claim 21 and solved by a device according to the subject matter of claim 22.
  • One advantage is that the thread is embedded in the paper web in precise register while the paper mash or paper pulp is still liquid on the paper screen. The liquid paper mash or paper pulp can enclose the thread on the paper sieve, so that subsequent embedding of the thread is not necessary.
  • a method for conveying a thread strand in particular an endless thread strand, is claimed. At least a moving first thread and a second thread are connected to produce the thread strand. An end section of the first thread takes along an initial section of the second thread.
  • the first and second threads each have a repeatedly repeated sequence of features, with the two threads being arranged in register with one another.
  • the method comprises the following steps, in particular in the following order: a) detecting the register position of at least the first thread by means of a sensor, preferably by means of a first sensor. b) bringing the second thread held, in particular held or braked, into contact by a holding device with the first thread. c) generating a control signal for releasing the holding device on the basis of the register position of at least the first thread detected by means of the sensor, preferably by means of the first sensor, such that the register position of the first thread and the register position of the second thread pass through when the second thread is taken along the first thread must be brought into exact position.
  • the strand of thread is preferably fed to a paper screen without interruption.
  • a slurry made from a paper pulp or a paper mash is applied to the paper sieve or is continuously applied to the paper sieve.
  • the paper web is created by drying or hardening the paper pulp or paper mash. In particular, the drying already takes place, at least in part, on the paper screen.
  • the thread strand is preferably conveyed onto the paper sieve, on which the paper web is formed from the liquid paper mash or paper pulp.
  • the thread can either be applied to the paper screen on which the paper pulp is deposited as a paper web, or the thread can be inserted, in particular on the paper screen, between at least two partial paper webs.
  • the paper mash or paper pulp can at least partially enclose the thread strand, in particular in such a way that the thread strand is arranged within the paper web to be produced.
  • Detecting the register position of at least the first thread by means of a sensor is preferably carried out continuously or continuously and in particular during the entire process of integrating the thread into the paper substrate.
  • the second thread is preferably arranged parallel to the first thread in an area in front of or upstream of the paper screen. This can result in a partial overlap on the top or bottom with the first thread.
  • the control signal preferably synchronizes the movement between the second and first threads.
  • One advantage is that a register-accurate change from the first thread to the second thread is possible during ongoing operation. This means that if the first thread runs out during operation, a new thread can be introduced and fed to the paper screen without interrupting production and without losing register accuracy.
  • the second thread is preferably held with a known position of the features along the longitudinal extent of the second thread, preferably kept stationary, while the first thread is conveyed at a certain speed.
  • the known position is stationary.
  • the first conveyed thread already exerts a tensile force on the second thread when the second thread is brought into contact with the first thread.
  • the hold of the second thread can be switched off via the control signal, so that the second thread is taken along by the first thread.
  • the register accuracy between the first thread and the second thread can be maintained. This makes it possible to change the thread during operation while maintaining the register accuracy between the first thread and the second thread.
  • thread is understood to mean an endless flat substrate web, in particular made of a plastic, which can be integrated into a paper web.
  • This substrate web is referred to as a thread or a ribbon or a ribbon or a strip.
  • the width of the Substrate web can be 1 mm to 25 mm, preferably 2 mm to 15 mm, particularly preferably 3 mm to 10 mm.
  • the thread can have a PET carrier. In this case it is called a semi-thread.
  • the thread can have two PET carriers. In this case it is called a full thread.
  • a half-thread is preferably used, that is to say a thread with a PET carrier.
  • the thread has one or more carriers which are based on cellulose.
  • the carrier can alternatively or additionally contain components selected individually or in combination from the following materials: cellulose, cotton, wood, plastic, plant fibers, mottled fibers, dyes, pigments.
  • the thread By introducing the thread into the paper mash or paper pulp, the thread can be embedded in the paper web at least in some areas and/or can be enclosed by the paper web at least in some areas.
  • the thread preferably extends continuously over a width or a length of the paper web.
  • the thread is not limited to just one window.
  • the thickness of the thread is small compared to its width.
  • a thread strand is an arrangement of two or more threads joined together. This means that if a thread is connected at the end of its length to a new thread, which then takes over the tasks of the first thread, this is a strand of thread.
  • a window is a recess in the paper surface, which is created in particular during paper production.
  • a window is completely surrounded by paper throughout its surface area.
  • Windows are used to make the thread visible from one or both sides, i.e. the thread is embedded so that it passes through the windows.
  • a sequence of features is understood to mean a sequence of optically readable features and/or sensory readable features and/or machine readable features attached along the thread.
  • These features can be designed as, or include, patterns and/or registration marks and/or control marks and/or position markings.
  • a repeat is the distance at which a pattern repeats itself.
  • the repeat length of the thread is the length of an area on the thread until the immediately adjacent area begins.
  • An area can include a design area and tax stamps or registration marks.
  • a design area is an optically or sensorically or machine-readable pattern, for example a lettering and/or a hologram and/or a particularly partial metallization and/or a colored decoration.
  • the repeat length therefore extends in the running direction of the thread between the outer boundaries of an area.
  • the repeat length of the thread in particular after introduction into the paper substrate, is in particular as long as a repeat length within the paper substrate or within the paper web is long in the feed direction of the paper substrate or the paper web.
  • register refers in particular to a positional accuracy of two or more elements and/or Layers understood relative to each other.
  • register accuracy or “registration accuracy” or “registration accuracy” or “position accuracy” can be used.
  • the register accuracy should preferably be within a predetermined tolerance and should preferably be as high as possible.
  • the register accuracy of several elements and/or layers to one another is an important feature in particular in order to increase process reliability.
  • the precise positioning is carried out in particular by means of sensory, preferably optically detectable, registration marks or control marks or position markings. In particular, these registration marks or control marks or position markings either represent special separate elements or areas or layers or are themselves part of the elements or areas or layers to be positioned.
  • process steps and sub-steps can be carried out once or several times.
  • process steps and sub-steps can be repeated.
  • the preferred sequence of the method steps has at least the order of step a) - step b) - step c), with further steps or sub-steps being able to be inserted in particular between these steps.
  • the thread can advantageously be embedded in the paper web in register with the windows provided in the paper web, the thread already being introduced into the paper web that is being formed.
  • the thread can either be placed on the paper sieve be applied, on which the paper pulp is deposited as a paper web, or the thread can be inserted, in particular on the paper screen, between at least two partial paper webs.
  • the thread can thereby become an integral part of the paper web or the paper substrate, which is arranged in particular in the exact position of the window openings in the paper.
  • a subsequent manipulation or a subsequent replacement of the thread in the paper substrate is made more difficult because, in particular, it is more difficult to reintroduce the thread into the paper in precise register or position.
  • the method comprises the following additional step.
  • the additional step is preferably carried out after step c): d) cutting off the first thread.
  • the remainder of the first thread can be removed early during operation.
  • the first thread can be left to run empty.
  • Thread initially, preferably with a known location of the features along the longitudinal extent of the second thread, and is only set in motion due to the entrainment by the first thread after the holding device has been released in step c).
  • this enables precise synchronization of the features between the two threads without the conveying process having to be interrupted or slowed down.
  • the second thread is held in a known register position in the holding device before the release in step c).
  • the register position of the second thread can preferably be detected by sensors.
  • the register position of the first thread and/or the register position of the second thread can be detected by means of the sensor, preferably by means of the first sensor.
  • the register position of the second thread can be detected using another thread sensor.
  • the control signal for releasing the holding device is preferably based on the register position of the first thread and/or the register position of the second thread and/or the further thread sensor for the register position of the second thread recorded register positions are generated.
  • the advantage is that the position of the register is recorded via the sensor and any position tolerances can be corrected.
  • two sensors are provided for detecting the register position, preferably for detecting the register marks, of the first thread.
  • the sensor preferably the first sensor, is preferably after the holding device and another sensor is preferably a fifth sensor is preferably arranged in front of the holding device.
  • the further sensor preferably the fifth sensor, preferably additionally records the register position in the running first thread. This can provide additional support for splicing, ie attaching the second thread to the end of the first thread near the register.
  • a connecting medium is applied to the first and/or second thread before or during or after the second thread is brought into contact with the first thread.
  • the second thread is carried along by the first thread due to adhesion of the second thread to the first thread caused by the connecting medium.
  • the connecting medium is preferably a liquid. Water is particularly preferably provided as the connecting medium.
  • the connecting medium can serve to connect the first thread to the second thread, in particular to connect by adhesion.
  • the liquid connecting medium creates an adhesion layer between the two threads.
  • the length of the adhesion layer and/or the thickness of the adhesion layer is dimensioned such that the adhesion forces are sufficient to take the initially stationary second thread along with the moving or conveyed first thread.
  • the start of the entrainment of the second thread can be controlled via the synchronization signal.
  • a method for synchronizing a thread strand with a paper web to be produced in a paper machine is also claimed.
  • the paper web includes a repeatedly repeated sequence of initial features.
  • the first features can be design features and/or security features and/or windows and/or functional features, such as register marks.
  • the thread strand has at least one leader thread and one original thread.
  • the original thread includes a sequence of second features repeated many times.
  • the second features can be design features and/or security features and/or functional features, such as register marks.
  • the leading thread does not include any security features.
  • the leader thread preferably has a maximum width of 5 mm. It is preferred that the leader thread has the same width as the original thread.
  • the width of the original thread and the leader thread can preferably be 1 mm to 25 mm, particularly preferably 2 mm to 15 mm, more preferably 3 mm to 10 mm.
  • the leader thread can have a PET carrier.
  • the leader thread can have at least one carrier, which is based in particular on cellulose.
  • the at least one carrier of the leader thread can alternatively or additionally contain components selected individually or in combination from the following materials: cellulose, cellulose fibers, cotton, cotton fibers, wood fibers, plastic, plastic fibers, plant fibers, mottled fibers, dyes, pigments.
  • a leading thread designed in this way can easily be further processed together with the scrap paper web in a paper recycling process without causing a disturbing high proportion of foreign matter that would have to be sorted out.
  • a second repeat length of the original thread is shorter than a first repeat length of the paper web.
  • the second repeat length of the original thread is preferably 0.1% to 10%, preferably 0.1% to 5%, more preferably 0.2% to 3%, particularly preferably 0.3% to 1% shorter than one first repeat length of the paper web.
  • the second repeat length of the original thread is 2% shorter than a first repeat length of the paper web.
  • the length factor is obtained from the percentage values mentioned by subtracting these percentage values from the number 1. In the above example of 2%, this results in a length factor of 0.98.
  • the length factor can also be referred to as a stretch reserve.
  • the method comprises the following steps, in particular in the following order: a) Dispensing a pulp onto a paper wire to produce the paper web. b) introducing and/or shooting the leader thread into the pulp applied to the paper screen, so that the leader thread is connected to the paper web after at least partial drying of the pulp, the paper web and/or pulp at least partially enclosing the leader thread. c) After the leading thread is conveyed from the paper web: bringing the original thread held, in particular held or braked, into contact by a holding device with the leading thread. d) Detecting the register position of the paper web.
  • step e) the original thread is preferably stretched in such a way that the second repeat length corresponds to the stretch of the first repeat length.
  • the original thread is released from the holding device in such a way that the register position of the original thread and the register position of the paper web are brought into agreement.
  • the thread is conveyed by applying the thread to the paper screen on which the liquid paper pulp is deposited as a paper web, or the thread is conveyed by inserting the thread, in particular on the paper screen, between at least two partial paper webs .
  • the paper pulp or paper mash or the at least two paper partial webs is/are dried, becomes/become increasingly solid and the solid or dried paper pulp or paper mash or the at least two paper partial webs takes/takes the thread with them.
  • the paper sieve is advantageously designed as a cylinder, the circumference of the cylinder being dimensioned such that the paper pulp or paper mash becomes sufficiently solid on the paper sieve through at least partial drying to take the thread with it.
  • the paper web can be removed from the paper screen together with the thread embedded in register and processed further.
  • the paper screen has elevations and/or depressions in order to form windows in the paper web that specify the register position for the thread.
  • the elevations and/or depressions of the paper screen are in particular dimensioned so that they are not covered by the paper pulp or paper mash.
  • the original thread is preferably held in a known position (“in register”) before step e).
  • process steps and sub-steps can be carried out once or several times.
  • process steps and sub-steps can be repeated.
  • the preferred sequence of the method steps has at least one sequence of step a) - step b) - step c) - step d) - step e) - step f), in which further steps or sub-steps can be inserted in particular between these steps.
  • the thread can advantageously be embedded in the paper web in register with windows or other elements provided in the paper web.
  • the thread is already inserted into the paper web that is being formed.
  • the thread can either be applied to the paper screen on which the paper pulp is deposited as a paper web, or the thread can be inserted, in particular on the paper screen, between at least two partial paper webs. This has the advantage that the thread can be surrounded by the paper at least in some areas, while a solid paper web is formed from the paper pulp and/or from the at least two partial paper webs.
  • an infeed material is used for the initial gripping of the thread in the paper pulp or on the paper wire.
  • This inlet material is in particular available as a separate roll material.
  • the starting material is called the leader thread.
  • the actual thread can have the inlet material in a leading area.
  • the position of the thread in relation to the front and back of the thread relative to the paper substrate can be carried out with a leading thread as an alternative or in addition to the register-accurate introduction of the thread relative to the paper substrate into the paper substrate. That is, as previously mentioned, the leader thread can be used to achieve register-accurate insertion of the thread relative to the paper substrate and/or the leader thread can be used to achieve correct positional insertion of the thread with respect to its front and back relative to the paper substrate to reach.
  • the register position of the paper web is detected after step d) by means of a second sensor which detects the paper sieve and/or by means of a third sensor which detects the resulting paper web and/or by means of a rotary encoder of the paper sieve and/or by means of a rotary encoder of the paper screen drive.
  • the third sensor that detects the resulting paper web is arranged before or after drying.
  • the third sensor that detects the resulting paper web preferably detects the sequence of features of the paper web.
  • the desired register position of the original thread is detected by means of a further sensor on the paper screen.
  • the control signal for releasing the holding device is preferably generated based on the detected register position of the paper web or the paper screen.
  • the leading thread has functional features, in particular in the form of register marks.
  • these register marks can be detected by means of a sensor, preferably by means of the first sensor, and converted into sensor signals, these sensor signals can be used to set a register, i.e. a positional accuracy between the leading thread and the paper web.
  • a register is then created between the paper web and the thread.
  • the functional features of the leading thread in particular the register marks, can also be suitable for detecting the front and/or the back of the thread and thus its position using sensors.
  • a connecting medium is applied to the leading thread and/or original thread before or during or after the original thread is brought into contact with the leading thread.
  • the original thread is carried along by the leading thread caused by the connecting medium Adhesion of the original thread to the leader thread.
  • the connecting medium is preferably a liquid. Water is particularly preferred as the connecting medium.
  • the connecting medium can serve to connect the first thread to the second thread, in particular to connect by adhesion.
  • the liquid connecting medium creates an adhesion layer between the two threads.
  • the length of the adhesion layer is dimensioned such that the adhesion forces are sufficient to take the initially stationary second thread along with the moving or conveyed first thread.
  • the start of the entrainment of the second thread can be controlled via the synchronization signal.
  • a time period from the introduction and/or shooting of the leader thread into the paper pulp according to step b) to the generation of a control signal for releasing the holding device according to step e) is between 1 s and 600 s, preferably 10 s to 300 s, particularly preferably 30 s to 60 s.
  • This period of time can also be called the anchoring phase. If multiple tracks are provided, the anchoring phase can last a different length of time for each track.
  • the leader thread kept ready on each track has a length of between 50 m and 50,000 m, particularly preferably 500 m to 5,000 m.
  • the leader thread can be arranged on a roll with a length of 10 to 50 km, so that this roll can be reused several times for several anchoring phases.
  • the thread and/or the first thread and/or the second thread and/or the leading thread and/or the original thread are operated at a speed in the range from 30 m/min to 150 m/min, preferably in the range from 50 m/min to 150 m/min, particularly preferably in the range from 50 m/min to 110 m/min.
  • a method for synchronizing a thread with a paper web to be produced in a paper machine is also claimed.
  • the paper web includes a repeatedly repeated sequence of initial features.
  • the first features can be design features and/or security features and/or windows and/or functional features, such as register marks.
  • the thread comprises a sequence of second features repeated many times.
  • the second features can be design features and/or security features and/or functional features, such as register marks.
  • the first features and/or the second features are designed to be optically readable, and/or designed to be machine-readable, and/or designed to be readable by sensors.
  • a second repeat length of the thread is shorter than a first repeat length of the paper web.
  • the second repeat length of the thread is preferably 0.1% to 10%, preferably 0.1% to 5%, more preferably 0.2% to 3%, particularly preferably 0.3% to 1% shorter than one first repeat length of the paper web.
  • the second repeat length of the thread is 2% shorter than a first repeat length of the paper web.
  • the length factor is obtained from the percentage values mentioned by subtracting these percentage values from the number 1. In the above example of 2%, this results in a length factor of 0.98.
  • the length factor can also be referred to as a stretch reserve.
  • the procedure includes the following steps, specifically in the following order: a) Dispensing a pulp onto a paper screen to produce the paper web. b) introducing and/or shooting the thread into the pulp applied to the paper screen, so that the thread is connected to the paper web after at least partial drying of the pulp, the paper web at least partially enclosing the thread. c) Detecting the register position of the paper web. d) Detecting the register position of the thread using a sensor, preferably using a first sensor.
  • the method for synchronizing a thread with a paper web to be produced in a paper machine preferably comprises at least one of the methods according to the invention already mentioned above, that is to say the “method for conveying a thread strand” according to the invention and/or the “method for synchronizing a thread strand with a thread strand” according to the invention paper web to be produced by the paper machine”.
  • the paper web corresponds to the paper web from the “method for synchronizing a thread strand with a paper web to be produced in a paper machine” according to the invention. Therefore the same Terminology used: first rapport length.
  • the thread corresponds to the original thread from the “method for synchronizing a thread strand with a paper web to be produced in a paper machine” according to the invention. Therefore the same terms are used: second repeat length.
  • Detecting the register position of the thread by means of a sensor is preferably carried out continuously or continuously and in particular during the entire process of integrating the thread into the paper substrate.
  • process steps and sub-steps can be carried out once or several times.
  • process steps and sub-steps can be repeated.
  • the preferred sequence of the method steps has at least the order of step a) - step b) - step c) - step d) - step e), with further steps or sub-steps being able to be inserted in particular between these steps.
  • the thread can advantageously be embedded in the paper web in register with the windows provided in the paper web, the thread already being introduced into the paper web that is being formed.
  • the thread can either be applied to the paper screen on which the paper pulp is deposited as a paper web, or the thread can be inserted, in particular on the paper screen, between at least two partial paper webs. This has the advantage that the thread can be surrounded by the paper at least in some areas, while a solid paper web is formed from the paper pulp and/or from the at least two partial paper webs.
  • the register position of the paper web is detected after step c) by means of a second sensor which detects the paper sieve and/or by means of a third sensor which detects the resulting paper web and/or by means of a rotary encoder of the paper sieve and/or by means of a rotary encoder of the paper screen drive.
  • the third sensor that detects the resulting paper web is arranged before or after drying.
  • the third sensor that detects the resulting paper web preferably detects the sequence of features of the paper web.
  • the features are design features and/or security features and/or functional features, such as register marks.
  • the features are visible and/or machine-readable.
  • the features can be designed accordingly optically or magnetically.
  • Thread and/or the first thread and/or the second thread and/or the Lead thread and/or the original thread have a width of 1 mm to 25 mm, preferably 2 mm to 15 mm, particularly preferably 3 mm to 10 mm.
  • the thread and/or the first thread and/or the second thread and/or the leading thread and/or the original thread have a thickness of 6 pm to 75 pm, preferably a thickness of 15 pm to 50 pm , particularly preferably a thickness of 20 pm to 40 pm.
  • the thread and/or the first thread and/or the second thread and/or the leading thread and/or the original thread have an elastic modulus in the range from 2500 N/mm 2 to 5000 N/mm 2 , preferably in the range from 3000 N/mm 2 to 4500 N/mm 2 .
  • tensile force can also be expressed by the terms tension or pre-tension or pre-stretch of the thread.
  • a tensile force exerted on the thread on the paper machine to form a window in the paper web is preferably at least 10 cN, preferably at least 100 cN. If the tensile force is too low, there is a risk that paper pulp will get caught between the paper sieve and the thread. This can result in the window not forming or not forming cleanly.
  • the tensile force exerted on the thread preferably determines how strongly the thread is pressed against the paper screen.
  • the maximum possible tensile force is 1000 cN, preferably 800 cN.
  • the shortening of the repeat length of the thread, and the extensibility of the thread and/or the tensile force when integrating the thread are preferably the parameters of the thread that influence the process. Further parameters influencing the process can be the basis weight of the paper mass lying on the paper screen, the number of window openings per repeat and/or per sheet and/or the speed of the paper machine.
  • the tensile force can be increased for register control in a start-up phase and for register control when changing a thread roll.
  • the tensile force for maintaining the register can preferably be kept constant.
  • the tensile force given here in cN results from the tensile force that acts on the thread during unwinding, which is approximately 10 cN to 400 cN.
  • cN centinewtons
  • several rollers in particular free-running rollers without their own drive, over which the thread is guided, can be provided.
  • There is an additional tensile force per roller (as a braking effect due to the friction forces in the Storage of the roller and/or due to the frictional forces between the thread and the roller and/or due to the deformation energy when the thread is deflected) on the thread by 3 cN to 5 cN each. This means that the inlet pull on the paper screen is 10 cN to 1000 cN.
  • the pull mechanism is preferably arranged between the unwinder (thread roll) and the paper sieve. Depending on the size of the pulling force that the pulling mechanism itself exerts on the thread, the unwinder (thread reel) must be readjusted. If the traction mechanism pulls more, the unwinder (thread roller) must run correspondingly slower so that not too much thread is fed. The unwinder (thread roller) therefore preferably compensates for the change in tension in front of the tension mechanism. The pull mechanism thus defines the inlet pull on the paper screen.
  • the thread is stretched to reach the register with a force of more than 30 cN, particularly in the start-up phase or in the lead-in phase when changing the thread roll. If the tensile forces acting on the thread are too great, the resulting paper is often scrap. Once the register has reached the desired tolerance, significantly lower tensile forces are sufficient to keep the register within the desired tolerance.
  • one thread per track is conveyed to the paper web in several tracks and is introduced into the paper web in precise register.
  • the individual threads are preferably conveyed parallel to one another and independently of one another and introduced into the paper web parallel to one another and independently of one another.
  • a device for carrying out a method for conveying a thread strand, in particular an endless thread strand is claimed.
  • the device according to the invention is preferably used to carry out the corresponding method according to the invention.
  • At least a moving first thread and a second thread are connected to produce the thread strand.
  • the first and second threads each include a sequence of features repeated many times.
  • the device comprises at least one sensor, preferably at least a first sensor, for detecting the register position of at least the first thread, a thread connecting device for connecting the first thread and the second thread, and a control unit for generating a control signal based on the sensor, preferably Register position detected by the first sensor.
  • the register position of the first thread and the register position of the second thread are brought into agreement when connecting the first thread and the second thread based on the control signal or signals.
  • sequence of features can be design features and/or security features and/or functional features, e.g. register marks.
  • the sequence of features of the first thread is in particular identical to the sequence of features of the second thread.
  • the structure and features of the first thread are identical to the structure and features of the second thread.
  • the thread can advantageously be embedded in the paper web in register with the windows provided in the paper web, the thread already being introduced into the paper web that is being formed.
  • the thread can either be applied to the paper sieve, on which the paper pulp is deposited as a paper web, or the thread can be inserted, in particular on the paper screen, between at least two partial paper webs. This has the advantage that the thread can be surrounded by the paper at least in some areas, while a solid paper web is formed from the paper pulp and/or from the at least two partial paper webs.
  • the thread connecting device comprises a holding device for holding the second thread, preferably for holding the second thread with a known position of the features along the longitudinal extent of the second thread, and / or a device for bringing the second thread into contact with the first thread .
  • a device for carrying out a method for synchronizing a thread strand with a paper web is claimed.
  • the device according to the invention is preferably used to carry out the corresponding method according to the invention.
  • the paper web includes a sequence of initial features repeated many times.
  • the first features can be design features and/or security features and/or windows and/or functional features, such as register marks.
  • the thread strand has at least one leader thread and one original thread.
  • the original thread includes a sequence of second features repeated many times.
  • the second features can be design features and/or security features and/or functional features, such as register marks.
  • the leading thread can at least have functional features, such as. B. have register marks.
  • the device includes a pulling device for generating pulling force on the thread. Due to the tensile force, the thread stretches in the thread path before it is inserted into the paper web.
  • the device comprises a paper machine with a paper screen for discharging a pulp to produce the paper web and a device for detecting the register position of the paper web.
  • the device comprises a device for introducing and/or shooting the leader thread into the pulp applied to the paper screen, so that the leader thread is connected to the paper web after at least partial drying of the pulp, the paper web at least partially enclosing the leader thread.
  • the device comprises a thread connecting device for connecting the leading thread and the original thread and a control unit for generating a control signal based on the detected register position of the paper web, the original thread being carried along by the leading thread and subsequently stretched in such a way that the register position of the original thread and the register position of the Paper web are brought into agreement, the original thread being connected to the paper web after at least partial drying of the pulp, the paper web at least partially enclosing the original thread.
  • the registration position of the paper web can be detected by means of a second sensor which detects the paper screen and/or by means of a third sensor which detects the resulting paper web and/or by means of a Rotary encoder of the paper sieve and / or by means of a rotary encoder of the paper sieve drive.
  • the third sensor that detects the resulting paper web can be arranged before or after drying.
  • the third sensor that detects the resulting paper web can detect the sequence of features of the paper web.
  • the thread can advantageously be embedded in the paper web in register with windows provided in the paper web.
  • the thread is already inserted into the paper web that is being formed.
  • the thread can either be applied to the paper screen on which the paper pulp is deposited as a paper web, or the thread can be inserted, in particular on the paper screen, between at least two partial paper webs. This has the advantage that the thread can be surrounded by the paper at least in some areas, while a solid paper web is formed from the paper pulp and/or from the at least two partial paper webs.
  • This inlet material is in particular available as a separate roll material.
  • the starting material is called the leader thread.
  • the actual thread can have the inlet material in a leading area.
  • the position of the thread in relation to the front and back of the thread relative to the paper substrate can be carried out with a leading thread as an alternative or in addition to the register-accurate introduction of the thread relative to the paper substrate into the paper substrate. That is, as previously mentioned, the leader thread can be used to achieve register-accurate insertion of the thread relative to the paper substrate and/or the leader thread can be used to achieve correct positional insertion of the thread with respect to its front and back relative to the paper substrate to reach.
  • the thread connecting device comprises a holding device for holding the original thread, preferably for holding the original thread with a known position of the features along the longitudinal extent of the original thread, and / or a device for bringing the original thread into contact with the leading thread.
  • a second repeat length of the original thread is shorter than a first repeat length of the paper web.
  • the second repeat length of the original thread is preferably 0.1% to 10%, preferably 0.1% to 5%, more preferably 0.2% to 3%, particularly preferably 0.3% to 1% shorter than one first repeat length of the paper web.
  • the second repeat length of the original thread is 2% shorter than a first repeat length of the paper web.
  • the length factor is obtained from the percentage values mentioned by subtracting these percentage values from the number 1. In the above example of 2%, this results in a length factor of 0.98.
  • the length factor can also be referred to as a stretch reserve.
  • a device for carrying out a method for synchronizing a thread with a paper web is claimed.
  • the device according to the invention is preferably used to carry out the corresponding method according to the invention.
  • the paper web includes a sequence of initial features repeated many times.
  • the first features can be design features and/or security features and/or windows and/or functional features, such as register marks.
  • the thread comprises a sequence of second features repeated many times.
  • the second features can be design features and/or security features and/or functional features, such as register marks.
  • the device comprises a paper machine with a paper screen for discharging a pulp to produce the paper web and a device for detecting the register position of the paper web.
  • the device comprises a device for introducing and/or shooting the thread into the pulp applied to the paper screen, so that the thread is connected to the paper web after the pulp has at least partially dried, the paper web at least partially enclosing the thread.
  • the device includes a pulling device for generating pulling force on the thread. Due to the tensile force, the thread is stretched before it is inserted into the paper web.
  • the device comprises a sensor, preferably a first sensor, for detecting the register position of the thread and a control unit for generating a control signal based on the detected register position of the paper web and based on the register position by means of the sensor, preferably register position of the thread detected by means of the first sensor, the thread being stretched based on the control signal in such a way that the second register position of the thread and the register position of the paper web are brought into agreement.
  • a sensor preferably a first sensor
  • a control unit for generating a control signal based on the detected register position of the paper web and based on the register position by means of the sensor, preferably register position of the thread detected by means of the first sensor, the thread being stretched based on the control signal in such a way that the second register position of the thread and the register position of the paper web are brought into agreement.
  • the register position of the paper web can be detected by means of a second sensor that detects the paper screen, and/or by means of a third sensor that detects the resulting paper web, and/or by means of a rotary encoder of the paper screen and/or by means of a rotary encoder of the paper screen drive.
  • the third sensor that detects the resulting paper web can be arranged before or after drying.
  • the third sensor that detects the resulting paper web can detect a sequence of the features of the paper web.
  • the thread can advantageously be embedded in the paper web in register with windows or other features provided in the paper web.
  • the thread is already inserted into the paper web that is being formed.
  • the thread can either be applied to the paper screen on which the paper pulp is deposited as a paper web, or the thread can be inserted, in particular on the paper screen, between at least two partial paper webs. This has the advantage that the thread can be surrounded by the paper at least in some areas, while a solid paper web is formed from the paper pulp and/or from the at least two partial paper webs.
  • a second repeat length of the thread is shorter than a first repeat length of the paper web.
  • the second repeat length of the thread is preferably 0.1% to 10%, preferably 0.1% to 5%, more preferably 0.2% to 3%, particularly preferably 0.3% to 1% shorter than one first repeat length of the paper web.
  • the second repeat length of the thread is 2% shorter than a first repeat length of the paper web.
  • the length factor is obtained from the percentage values mentioned by subtracting these percentage values from the number 1. In the above example of 2%, this results in a length factor of 0.98.
  • the length factor can also be referred to as a stretch reserve.
  • the devices according to the invention can be arranged next to one another in order to introduce one thread per track into the paper web in precise register, or the methods according to the invention can be carried out in parallel next to one another in order to introduce one thread per track into the paper web in precise register.
  • the thread is preferably from one Thread roll unrolled and fed to the paper sieve.
  • the thread preferably runs from the thread roll over various deflection rollers via a pull mechanism and a sensor roller onto the paper sieve forming the main former.
  • the sensor roller is part of a measuring unit for thread tension.
  • the tension mechanism regulates the stretch of the thread.
  • the elongation of the thread can be measured using the measuring unit.
  • the stretching of the thread can also be determined via the first sensor by comparing the thread speed, for example from the surface speed of the paper mesh with the time interval between two features of the thread and the unstretched interval between two features of the thread.
  • the pulling mechanism can be controlled via an electronic control using the signals from the first sensor related to the thread and/or the second sensor related to the paper screen.
  • the first sensor related to the thread preferably detects the register marks of the thread.
  • the second sensor related to the paper screen preferably detects positional features on the paper screen.
  • the signal from the second sensor related to the paper sieve can also come from the paper web itself and/or from one or more sensors which are arranged downstream of the paper sieve on the paper web instead of on the paper sieve.
  • the second sensor related to the paper screen preferably detects position features directly on the paper screen and/or elements arranged there and firmly connected to the paper screen for generating the windows and/or the watermarks in the paper web.
  • the second sensor preferably forwards these signals to the electronic control.
  • the second sensor related to the paper sieve is preferably arranged on the circumference of the paper sieve.
  • An optional third sensor can be arranged downstream of the paper screen on the paper web and, in one embodiment, represents an alternative to the second sensor related to the paper screen. This is advantageous because the paper screen and the elements connected to it Generation of the windows and/or the watermarks in the paper web may have positional tolerances that arise during the production of the paper screen and/or arise during production due to temperature fluctuations and/or due to signs of aging or wear on the paper screen.
  • the optional third sensor can also be provided downstream of the paper screen on the paper web in addition to the second sensor related to the paper screen. This can be provided in particular for control in a closed loop control (closed-loop control) by comparing the actual values on the paper web present after the paper sieve with the signals from the sensors arranged on or upstream of the paper sieve in the electronic control, that is with the signals from the second sensor related to the paper mesh and the signals from the first sensor related to the thread.
  • the third sensor detects in particular the signals of a window and/or a watermark in the paper web.
  • a further optional fourth sensor can also be provided downstream of the paper screen on the paper substrate, which detects the position of the thread in the paper web. In the electronic control, the signals from the third and/or the fourth sensor can be compared with the signals from the first and/or the second sensor and if the signals deviate, the thread tension or the stretch of the thread can be adjusted.
  • At least one dryer device is preferably arranged downstream of the paper sieve.
  • the paper substrate with the embedded thread can be dried in the dryer device. During this drying, the paper substrate shrinks in length and width while the paper substrate is dried to a desired residual moisture level. It is advantageous if the paper substrate with the embedded thread is stretched, in particular during drying, in order to counteract the shrinkage somewhat and in particular to allow the shrinkage process to proceed in a more controlled manner by acting on the paper substrate in the feed direction.
  • Such an elongation of the paper substrate with the embedded thread can be, for example, 0.5% to 5%, preferably 1% to 3%.
  • the third and/or the fourth sensor downstream of the drying device. It is also possible to arrange the third and/or the fourth sensor upstream of the dryer device and/or downstream of the dryer device.
  • a marking device is preferably arranged downstream of the dryer device. Using the marking device, markings can be applied and/or introduced onto the dried paper substrate.
  • the register marks of the thread are preferably brought into line or synchronization with the register marks on the paper wire, including a tolerance range.
  • higher tensile forces and therefore greater thread stretching may be required than during operation when the register is “standstill”.
  • a further fifth sensor related to the thread can be arranged upstream, that is to say in the direction of travel, in front of the splicing device.
  • the fifth sensor which is related to the thread, records the register mark of the thread used upstream of the splicing device.
  • the further fifth sensor related to the thread can be provided as an alternative to the first sensor related to the thread or in addition to the first sensor related to the thread.
  • the first sensor related to the thread is preferably arranged downstream of the splicing device.
  • the fifth sensor related to the thread can support splicing near the register.
  • two sensors are provided for detecting the register marks of the thread.
  • the fifth sensor arranged in front of the splicing device picks up register marks provided in the running and/or lower and/or first thread. This can support splicing close to the register.
  • the first sensor related to the thread is arranged after the splicing device and is used to adjust the stretch of the thread in order to establish or maintain registration with respect to the paper web.
  • the thread and/or the first thread and/or the second thread and/or the leading thread and/or the original thread have an elastic modulus in the range from 2500 N/mm 2 to 5000 N/mm 2 , preferably in the range from 3000 N/mm 2 to 4500 N/mm 2 .
  • the threads used differed in their structures, in particular the thickness and number of PET carrier films, with so-called full threads with two PET carrier films as well as so-called half-threads with one PET carrier film being measured.
  • the threads used also differed in the number of layers as well as in the chemical formulation of the layers on the PET carrier film(s).
  • the modulus of elasticity was determined in accordance with DIN ISO 527-1-3. For this purpose, 100 mm long thread sections with a width of 3 mm, 4.5 mm and 5 mm and a thickness in the range between 25 pm and 37 pm were measured in a Zwick measuring device (Zwick Z005 from Zwick GmbH & Co. KG, Ulm). clamped and measured.
  • a thread preferably a leading thread
  • the thread is “pulled into register” in each track.
  • the threads in all tracks are spliced in register, i.e. connected to newly tapered thread rolls.
  • the leading thread is connected to an original thread.
  • the leading thread preferably corresponds to the first thread.
  • the leading thread also generates a register signal or the leading thread has register marks but no security features. This means that after gripping, the leading thread can also be used to set a register to the paper web and save original thread.
  • the register marks can also be suitable for detecting the front and/or back of the thread and thus its position using sensors.
  • the original thread preferably corresponds to the second thread and is preferably manually clamped in the holding device with a known position.
  • the trigger signal for the holding device now comes, if the leading thread has no register marks, preferably from a sensor on the paper sieve (something less precise signal than a register signal from a thread sensor), so that the original thread can enter “close to the register”.
  • an infeed material is used for the initial gripping of the thread in the paper pulp or on the paper wire.
  • This inlet material is in particular available as a separate roll material.
  • the starting material is called the leader thread.
  • the actual thread can have the inlet material in a leading area.
  • leading thread can be designed in a version without register marks and/or without other functional and/or without decorative features.
  • leading thread can have at least functional features, in particular in the form of register marks.
  • the leading thread preferably has a clearly recognizable pattern (for example a label “Vorlaut / Preload” and/or a clearly recognizable pattern).
  • the leader thread preferably has a surface whose adhesion properties do not differ from those of the original thread.
  • the original thread means the thread used in normal operation.
  • the original thread therefore includes in particular design features and/or security features and/or functional features, such as. B. Register marks. While the leading thread runs into the paper pulp forming the paper web or into the paper pulp forming the paper substrate, an initial anchoring of the respective leading thread is produced on all tracks in the paper substrate, but in one embodiment still without register in relation to the windows in the paper substrate. This anchoring phase can last different lengths for each track, in particular between 1 second and 600 seconds.
  • the leading thread preferably has a length of between 50 m and 50,000 m, particularly preferably 500 m to 5,000 m, on each track or on each roll.
  • This initial anchoring phase occurs in particular when the paper machine starts up and/or during a job change or in situations in which the continuous process flow is disrupted to such an extent that a restart of the process is necessary.
  • the thread is inserted into the paper pulp forming the paper web or the paper substrate and the register is readjusted.
  • the leading thread can have register marks which can be detected during and/or before and/or after the leading thread is gripped in the paper pulp by means of a sensor, preferably by means of the first sensor, and converted into sensor signals. These sensor signals can be used to set a register, ie a positional accuracy between the leading thread and the paper web.
  • a register ie a positional accuracy between the leading thread and the paper web.
  • the register marks can also be suitable for detecting the front and/or back of the thread and thus its position using sensors. As soon as all tracks have taken hold and in particular the register between the leading thread and the paper web is reached, an original thread is spliced close to the register in all tracks at the same time or at different times to the leading thread and then the register between the thread and windows in the paper substrate is adjusted with the help of the original thread.
  • the leading thread can be arranged on a roll with a very long running length, so that this roll can be reused several times for several anchoring phases and in particular also positioning phases.
  • each thread roll has a lead area.
  • This lead area does not have any safety-relevant features, but only registration marks and/or other functional and/or decorative features.
  • the lead area has a label “Preload / Preload” and/or a clearly recognizable pattern.
  • the leading area preferably has a surface whose adhesion properties do not differ from those of the original thread.
  • the lead area is preferably between 100 m and 1500 m long, particularly preferably between 200 m and 1000 m long.
  • the register is created with the help of the register marks in the leading area, so that when the end of the leading area is reached, the register between the thread and the paper sieve is in the desired tolerance and when the thread runs in, there is only very little or no security features no more waste occurs.
  • the position of the thread with respect to the front and back of the thread can also be adjusted relative to the paper substrate, in particular to avoid and/or correct undesirable twisting of the thread, so that when the end of the leading area is reached the position of the thread in relation to the front and back of the thread is correct relative to the paper substrate and when the thread with security features is fed in, there is very little or no waste at all.
  • leading area has optical and/or magnetic and/or other features, whereby the paper substrate with an embedded leading area can be easily detected and sorted out.
  • the paper substrate produced in this start-up phase which represents rejects, then preferably only contains inlet material (i.e. leading thread or leading area) and can be easily detected and selected, particularly sensorily, via its marking or via its other optical or functional appearance or behavior.
  • inlet material i.e. leading thread or leading area
  • a marking device is provided in the conveying path of the paper substrate downstream to the paper wire and more preferably downstream to the dryer device.
  • This marking device is controlled by the electronic control in such a way that an optically recognizable marking is created on the paper substrate if there is no sufficiently precise register between the thread and the paper substrate and/or during the start-up phase with infeed material embedded in the paper substrate.
  • the marking device can preferably be an inkjet print head or another electronically controllable printing module for releasing optically and/or electrically detectable substances onto the paper substrate.
  • edge regions of the paper web are drier and therefore shortened compared to paper web regions arranged between the edges. These edge areas therefore shrink less during the subsequent drying process.
  • the tensile force exerted on the relevant threads in these edge areas is adjusted accordingly when adjusting the register between thread and paper web. For example, an offset value for the tensile force can be stored in the control for these edge areas.
  • Fig. 1 shows a schematic drawing of an arch.
  • Fig. 2 shows a schematic drawing to explain the
  • Fig. 3 shows a schematic drawing of the arrangement of windows within a single benefit, for example a banknote.
  • Fig. 4 shows a schematic drawing of the arrangement of an im
  • Fig. 5 shows a schematic drawing of the arrangement of an im
  • FIG. 6 shows a schematic drawing of a first
  • Fig. 7 shows a schematic drawing of a second one
  • Fig. 8 shows a schematic drawing of a third
  • Fig. 9 shows a schematic drawing of an exemplary one
  • Fig. 10 shows a thread connecting device with a
  • Traction device and a first sensor in a front view when winding a first thread.
  • Fig. 11 shows the thread connecting device with a
  • Pulling device and a first sensor in a front view when applying a second thread to the first thread.
  • Fig. 12 shows the thread connecting device with a
  • Pulling device and a first sensor in a front view when laying down the second thread and taking the second thread with it through the first thread.
  • Fig. 13 shows the thread connecting device with a
  • FIG. 14 shows schematically the steps of a method for
  • Fig. 15 shows a schematic drawing of a first variant
  • Fig. 16 shows a schematic drawing of a second variant
  • Fig. 17 shows a schematic drawing of a paper machine for the first variant from Fig. 15.
  • Fig. 18 shows a schematic drawing of a paper machine for the second variant from Fig. 16.
  • Fig. 1 shows a schematic drawing of a sheet 1.
  • a sheet is produced by spreading a paper pulp or a paper mash onto a paper screen and drying it.
  • a thread is inserted in register into the paper pulp or paper mash.
  • a large number of sheets can then be cut from the paper web, with FIG. 1 showing such a sheet 1 as an example.
  • the sheet 1 has a gripper edge 2 and a rear edge 3 in the running direction L.
  • the gripper edge 2 preferably has an extension of 20 mm to 50 mm in the running direction L, for example an extension of 25 mm.
  • the rear edge 3 preferably has an extension of 10 mm to 30 mm in the running direction L, for example an extension of 15 mm.
  • the sheet 1 has a large number of individual uses 4.
  • the individual benefits 4 are, for example, banknotes.
  • the gripper edge 2 and the rear edge 3 form an overhang on at least two opposite sides of the sheet in the running direction L.
  • the embedded thread also has to have the same protrusion. This ensures that the embedded thread and the paper web have the same repeat length.
  • the repeat length RP of the paper web preferably corresponds to the length of a sheet 1 in the running direction L including the gripper edge 2 and trailing edge 3.
  • Fig. 2 shows a schematic drawing to explain the repeat length.
  • the sheet length 1a on the paper web 100 corresponds at most to the repeat length RP on the paper web 100.
  • the sheet length 1a can also be shorter than the repeat length RP the paper web 100.
  • the sheets are made as a so-called “double cut”. This creates a short area of paper that needs to be disposed of.
  • the register of the thread 10 to the paper web 100 is created in sheets.
  • the register of the thread 10 is therefore created relative to the sheet and therefore not relative to individual windows or to an individual benefit 4, for example to a single banknote 8 within the sheet.
  • the repeat gap 5 is the area consisting of the gripper edge 2 and the rear edge 3 and possibly also consisting of the paper area to be disposed of by double cutting.
  • the entirety of the individual benefits 4 is also referred to as the banknote area 7.
  • the tax stamp can be designed as a watermark 6 on the paper web 100.
  • the arch cut is also carried out to separate the arches, i.e. to form individual arches.
  • the bow cut will preferably carried out simply.
  • the curved cut can be carried out twice, as explained above.
  • the thread 10 also has functional features, in particular register marks.
  • the register marks serve as alignment marks in the manufacturing process of the thread, but above all in the application process for the register-accurate arrangement of the threads 10 in the paper web 100 to the windows created there.
  • the particular challenge here is that the windows are created practically at the same time as the thread is embedded and the paper web 100 is still very flexible and “imprecise”, so keeping it in register is challenging.
  • the repeat length RF of the embedded thread 10 and the repeat length RP of the paper web 100 match. Accordingly, the repeat of the embedded thread 10 is divided into a design area 11 and the repeat gap 5.
  • the reference number 11a denotes the length of the design area in the running direction.
  • the position of the design area 11a preferably corresponds to the position of the banknote area 7 of the corresponding sheet 1.
  • the embedded thread 10 preferably has at least one register mark 12.
  • the position of the register mark 12 preferably corresponds to the position of the control mark of the corresponding sheet 1.
  • exactly one register mark 12 is arranged on the thread 10 per repeat length RF, that is, per sheet 1.
  • a position signal from the paper screen is measured per sheet 1 and a position signal from the register mark 12 on the thread 10.
  • several register marks 12 are arranged on the thread 10 per repeat length RF. Accordingly, it is also possible for more than one position signal per repeat length RF to be measured, particularly on the thread 10. Accordingly, it is also possible for there to be more than one position signal per sheet 1 on the paper screen is measured.
  • a position signal from the thread 10 and a position signal from the paper screen are measured.
  • the register mark 12 is preferably arranged on the thread 10 in the running direction L within the repeat gap 5.
  • at least one register mark 12 can be arranged in the window area in the form of a structure and/or a motif as part of the design.
  • at least one register mark 12 in the form of a UV feature can be arranged in the window area as part of the design.
  • at least one register mark 12 in the form of a magnetic code can be arranged as part of the design at any position within the repeat length RF.
  • a window is provided in the paper substrate, which reveals a register mark of the thread.
  • Fig. 3 shows a schematic drawing for the arrangement of several windows 9 within a single sheet 4, for example a banknote 8.
  • the banknote 8 has an upper note edge 8a and a lower note edge 8b in the running direction L of the paper web 100.
  • the windows 9 are preferably at a distance of 4 mm to 10 mm, particularly preferably a distance of 5 to 7 mm, from the upper edge of the note 8a.
  • the distance between the windows 9 and the upper edge of the note 8a is, for example, 5 mm.
  • the windows 9 are preferably at a distance of 4 mm to 10 mm, particularly preferably a distance of 5 mm to 7 mm, from the lower edge of the note 8b.
  • the distance between the windows 9 and the lower note edge 8b is, for example, 5 mm.
  • a web 9a is preferably formed between two adjacent windows 9.
  • the web height that is to say the height of the web or the distance between two adjacent windows 9, is preferably 4 mm to 10 mm, particularly preferably 5 mm to 7 mm. In the example shown, the bar height is 5 mm.
  • the window height that is to say the height of a window 9 or the distance between two adjacent webs 9a, is preferably 5 mm to 25 mm, particularly preferably 6 mm to 15 mm.
  • Fig. 4 shows a schematic drawing of the arrangement of an image motif provided in the thread 10 with respect to a window 9 provided in the paper web 100 after the thread 10 has been embedded. It is assumed that the window 9 is formed at the target position.
  • the thread 10 preferably has an individual image which is arranged in register with the window 9.
  • a different individual image can be provided in each window 9 on an individual sheet 4, for example a banknote 8.
  • the individual images can have different optical and/or machine-readable features.
  • Identical first features can be provided, for example an endless design or even identical individual images.
  • different second features such as: B. a UV feature and / or a magnetic code may be provided.
  • D is the nominal window size.
  • the length of the areas C1, C2 cannot be fully controlled and therefore the nominal window size D cannot be fully controlled either.
  • the image motif created in the window after embedding may therefore have the following maximum length:
  • the thread 10 is stretched during the integration process. For example, the thread 10 is stretched by 2%. This means that the design or the repeat length RF of the incoming thread must be shortened by 2%.
  • X is the length factor
  • the image motif Z on the thread that has not yet been embedded is shorter by the length factor X than the image motif A after embedding.
  • Z X x A with X ⁇ 1 or
  • the length factor Z of 0.98 corresponds to a “stretch reserve” of 2%.
  • FIG 5 shows a schematic drawing of the arrangement of an image motif provided in the thread 10 with respect to a web 9a provided in the paper web 100 after the thread 10 has been embedded.
  • the image motif A remains 100% visible.
  • the position tolerance B for the image subject is usually less than 100% visible.
  • S denotes the area of the thread that is never visible under the web 9a.
  • the area consisting of B, S and B again forms the maximum possible area 9b over which the web 9a may extend.
  • Fig. 6 shows a schematic drawing of a window 9 for a first, second and third example design in areas A and B.
  • the image motif A is an individual image that is 100% visible.
  • the position tolerance B includes a design in which it is not noticeable if there is an offset.
  • the first example design shows a shading in position tolerance B.
  • the second example design shows a pattern in position tolerance B.
  • the third example design shows an open space in position tolerance B.
  • Fig. 7 shows a schematic drawing of a banknote 8 for a fourth example design.
  • the banknote 8 has three windows 9. Each of the windows 9 shows a different individual image which is provided on the thread 10.
  • Fig. 8 shows an enlarged section of the banknote 8 for the fourth example design from Fig. 7.
  • the two upper windows 9 are shown and the extent of the image motif A as well as the extent of the area B ', which is formed from B, S and B again , marked.
  • FIG. 9 shows a schematic drawing of an exemplary sheet 1, more precisely a banknote sheet with banknote 8 according to FIG. 7.
  • the sheet 1 has 3 x 6 banknotes 8 as individual sheets 4.
  • Each banknote 8 has three windows 9, each of which allows a different individual image to appear.
  • Three threads 10 are embedded in the bow 1.
  • Each of the three threads 10 has the same sequence of the three individual images.
  • the sheet 1 has a gripper edge 2 and a rear edge 3, in each of which windows 9 are provided, in which areas of the thread 10 are visible and here in particular show register marks 12, on which the register accuracy of the thread 10 to the sheet 1 can be detected particularly well, for example by optical sensors.
  • the aim is to design integrate the thread 10 into a document, for example into a banknote 8, in register with other design features on the document. If there are defined motifs in the individual windows 9 that always remain the same and have the same position, these motifs can be an integrated part of an overall design of the document (e.g. banknote). In particular, at least one motif in a window 9 and at least one further motif or design feature of the document can form a composite design or motif.
  • the thread 10 preferably has a design which is aligned and/or adapted to the windows 9 in the paper web 100 and/or to the intermediate paper bridges in the form of the webs 9a.
  • Figures 10 to 13 show a thread connecting device 20 in a front view when winding a first thread 10b.
  • the thread connecting device 20 has a plate-like support structure 21.
  • the support structure 21 is arranged between a provision station for threads and a processing device in which the thread strand is processed into a product (not shown here).
  • the support structure 21 can be arranged to be stationary or movable.
  • the support structure 21 can be attached to the z. B. the handle visible in Fig. 10 can be swiveled down/forward to make it easier to insert the threads.
  • the support structure 21 can, for example, be located above head height.
  • the threads are fed to the thread connecting device 20 by a supply device.
  • the provision device can be a first spool for providing a first thread and a second spool for providing the second thread (possibly with a plurality of further spools with further threads).
  • the provision station it is also possible for the provision station to be a manufacturing device which, on the one hand, produces a first thread and, on the other hand, a second thread.
  • the thread connecting device 20 can switch between two different thread types, e.g. B. with different design features and/or security features and/or functional features. In particular, this can also be used Switching between a leading thread and an original thread can be made possible.
  • the processing device is, for example, a production device for a security document such as a banknote, in which the thread strand formed with the threads is a security thread which is embedded in the base material of the banknote.
  • a conveying path 22 for a first thread 4 is formed in the thread connecting device 20.
  • the first thread 10b is conveyed without interruption along the conveying path 22, which can be done at a constant speed, a changing speed greater than zero or intermittently with a regular pattern of different speeds.
  • a path 24 (see FIGS. 11 to 13) for a second thread 10c is formed in the thread connecting device 20. In the path 24, there is initially no conveying movement of the second thread 10c before the threads 10b, 10c are connected. However, there is an approaching or merging movement of the path 24 in the direction of the conveying path 22.
  • the thread connecting device 20 has a guide device 26, a wetting device 27, a cutting device 28, a guide device 29, a guide device 30 and a guide device 31, which in this direction in the conveying direction of the first thread 10b in the conveying path 22 interacts with the first thread 10b step.
  • the thread connecting device 20 has the guide device 26, a clamping device 32, a combining device 33, which Guide device 31 and a holding device 34, which in this
  • Sequence are arranged along the path 24 of the second thread 10c.
  • the guide device 26 arranged at the beginning of the thread connecting device 20 consists of two cylindrical guide rollers which have a step-shaped extension at the free end regions and whose axis of rotation is oriented vertically here.
  • the lateral surface of the guide rollers with the smaller diameter interact with the threads 10b, 10c, so that the longitudinal extent of this partial area of the guide rollers is dimensioned such that this area extends in the conveying path 22 and the path 24.
  • the guide rollers are rotatably held on a carrier.
  • the carrier is in turn held on the support structure 21 via a support element designed here as an L-angle plate.
  • a fine adjustment of the guide device 26 can be carried out by rotating the carrier relative to the support element about an adjustment axis oriented parallel to the axis of rotation of the guide rollers.
  • the guide rollers When looking in the conveying direction of the first thread 10b, the guide rollers form a vertical gap, the gap width of which can be adjusted using the adjustment explained.
  • the guide device 26 serves to guide the thread 10b in a horizontal plane and transversely to the conveying direction of the same.
  • the wetting device 27 has a connection via which the wetting device 27 is supplied with the liquid which is to be applied as wetting 39 to the first thread 10b. Furthermore, the wetting device 27 has a nozzle on the outlet side, via which the discharge behavior of the liquid from the wetting device 27 is specified.
  • the liquid can in particular be water.
  • the wetting device 27 also has an electronically controlled valve and an electronic control connection for controlling the valve via an electronic control unit. By means of the valve, the wetting device 27 can be activated when the threads are connected 10b, 10c should take place and this can be deactivated if the threads 10b, 10c are not connected.
  • Figures 10 to 13 show a thread connecting device 20 according to Figure 10 at different times during the execution of a method for connecting the two threads 10b, 10c. This method is also explained using the process flow according to FIG. 14:
  • a method step 60 for which the thread connecting device 20 is shown in FIG. 10, the first thread 10b is transported along the conveying path 22 with a conveying movement 61 through the thread connecting device 20 and fed to the downstream processing device.
  • the second thread 10c is introduced into the thread connecting device 20.
  • the method step 62 can already be carried out before the conveying operation for the first thread 10b begins, so that on the one hand the first thread 10b is inserted into the thread connecting device 20 and on the other hand the second thread 10c is inserted into the thread connecting device 20 and already before the conveying operation begins for the first thread 10b is taken care of for a later change from the conveyance of the first thread 10b to the second thread 10c.
  • the second thread 10c it is also possible for the second thread 10c to be inserted when the first thread 10b has been conveyed for a predetermined time, and/or a predetermined and possibly measured length of the first thread 10b has been conveyed and/or an approach or reaching of one End section 78 of the first thread 10b takes place.
  • a method step 63 the clamping device 95 is first removed from the holding device 34 and a free end of the starting section 64 of the second thread 10c is clamped between the clamping surfaces. This can be the case, for example, in the area of a coil on which the second thread 10c is wound.
  • the clamping device 95 is opened manually, the end is inserted between the clamping surfaces and the clamping device 95 reaches the clamping position with the elimination of the manual actuation forces as a result of the action of the clamping spring.
  • the initial section 64 of the second thread 10c is inserted into the thread connecting device 20.
  • the initial section 64 is introduced into the guide device 26 in a method step 65.
  • a method step 66 the clamping device 32 is opened by manually actuating the operating lever 50 and the initial section 64 is placed between the clamping plate and the clamping jaw. If the manual operating force from the operating lever 50 is removed, the spring closes the clamping jaw, whereby the initial section 64 is clamped by the clamping device 32.
  • the cutting device 28 is not actuated to the extent that the first thread 10b is severed.
  • the initial section 64 is placed on the guide roller 52.
  • the wrap angle of the guide roller 52 can only be a few degrees (in particular 1° to 10° or 2° to 6°). Furthermore, the initial section 64 is guided along the unification roller 59.
  • method step 68 the initial section 64 is guided by the guide device 31.
  • the clamping device 95 is attached or attached to the carriage of the holding device 34.
  • the conveying path 22 is spaced apart from the path 24, so that there is a gap everywhere between the two threads 10b, 10c.
  • the combining device 33 is in the inactive operating position, which means that there is still a small gap between the threads 10b, 10c in a working area 70 of the combining device 33.
  • the thread 10b continues to be conveyed uninterrupted with the conveying movement 61, while the second thread 10c is not conveyed.
  • a rotation of the guide roller 53 and/or the deflection roller 54 is caused by the friction of the first thread 10b with them. Is possible but also that, for example, the deflection roller 54 is driven via a drive, not shown here.
  • the wetting device 27 is first controlled in a method step 72 (in particular by the control unit via the valve) so that it dispenses the liquid 73, whereby a wetting 39 is generated on the first thread 10b on the side facing the second thread 10c.
  • the combining device 33 is actuated in a method step 74 (in particular by the control unit via the valve), with the result that the pivoting lever 91 in the pivoting direction 75 is pivoted.
  • a method step 74 in particular by the control unit via the valve
  • the pivoting lever 91 in the pivoting direction 75 is pivoted.
  • the combining roller 59 with the friction rings comes into contact with the lateral surface of the deflection roller 54.
  • the combining roller 59 is set in rotation.
  • the height of the friction rings and the elasticity are designed such that between the lateral surface of the thread guide surface and the lateral surface of the deflection roller 54, the second thread 10c is placed on the first thread 10b equipped with the wetting 39 and is pressed against it.
  • the prerequisite for the movement of the second thread 10c in the longitudinal direction is the release by the holding device 95 and the clamping device 32.
  • the second thread 10c is carried along by the first thread 10b, and this can be done immediately or one gradual acceleration of the second thread 10c takes place with a decreasing slip. Initially only a tensile force is exerted by the first thread 10b.
  • the guide roller 52 is also rotated as a result of the pressure or wrapping.
  • the actuator 57 is actuated in one process step (in particular via the control unit and the valve) in such a way that the clamping device 95 is transferred to the non-clamping position, with which the free end of the second thread 10c is released and can fall onto the first thread 10b due to its own weight due to the gravitational force.
  • the second thread 10c can be guided horizontally by the guide device 31.
  • the clamping device 32 Before the unification, with the unification or shortly after the unification, the clamping device 32 is moved into the release position (in particular via the control of the valve by the control unit), for which the actuator 46 carries out the first partial stroke. Even in the release position of the clamping device 32, it continues to hold the second thread 10c above and at a distance from the first thread 10b, so that the threads 10b, 10c are only combined in the working area 70 of the combining device 33.
  • a connecting section of the thread strand is fed to the processing device downstream of the thread connecting device 20 for the shortest possible period of time and a short length of the section of the thread strand, in which the initial section 64 of the second thread 10c rests on the end section 78 of the first thread 10b and these are adhesively connected to one another via the wetting 39 until the free end of the end section 78 of the first thread 10b is reached.
  • the connecting section in which the threads 10b, 10c overlap is kept as short as possible.
  • a residual end 81 of the first thread 10b that is no longer needed can be cut off via the cutting device 28 downstream of the connecting section, the length of which is dimensioned such that a sufficient adhesive effect is achieved.
  • the actuator 46 of the clamping and cutting device 41 is controlled via the control unit to carry out the second partial stroke, with the end of which the cutting knife cuts through the first thread 10b.
  • the second thread 10c is released by the clamping device 32 in such a way that it can assume the position of the first thread 10b in the normal conveying operation according to FIG. 10, whereby the second thread 10c is moved along the conveying path 22 and the second thread 10c, viewed for a possible later connection process with another thread, becomes the first thread 10b.
  • the control unit controls the combining device 33 back into the inactive operating position, in which there is no frictional contact between the combining roller 59 and the deflection roller 54.
  • first thread 10b is connected to a second thread 10c only once.
  • this process it is also possible for this process to be carried out when one end of a thread is reached, so that a strand of thread 79 is produced, the length of which corresponds to a multiple of the length of a thread 10b, 10c.
  • the threads 10b, 10c can in particular be connected without the use of aids external to the process, for example an adhesive strip, an adhesive or a sewing thread. Rather, water can be used for the liquid 73, for example, which is used in the processing process anyway or is volatile without leaving any residue. Furthermore, the method according to the invention should make it possible, under coordination by the control unit or several control units that are networked or communicating with each other, to connect pairs of threads in parallel at the same time.
  • the wetting device 27 has an atomizer for the liquid 73, which can be formed with the nozzle or otherwise.
  • the wetting 39 of the first thread 10b can be designed in such a way and the pressing of the threads 10b, 10c in the area of the combining device 33 can take place in such a way that nothing else and in particular no air is arranged between the threads 10b, 10c apart from the liquid.
  • the unification roller 59 and/or the deflection roller 54 are elastic.
  • the combining device 33 can be moved (via the control unit or, under certain circumstances, manually) into an extended opening position, in which the insertion of the second thread is simplified.
  • the deflection roller 54 is made of a material with high density or is equipped with additional rotating masses and thus has a greater inertia than the unification roller 59 (for example at least 1.5 times larger, at least twice larger, at least three times larger or at least five times larger ), so that the acceleration of the unification roller 59 can be brought about with the large inertia of the deflection roller 54. It is also possible for any of the rollers 52, 53, 54, 59 to be driven via an additional drive to support the conveying movement.
  • color identification can be carried out, for example, by applying a color to the connecting section 83, so that after the connecting section 83 has been fed to the processing process, the products that come with it can be separated out later Processing process are generated and in which the connecting section 83 is located, can be simplified.
  • the two partial strokes can be distinguished by different pressure levels when the pneumatic actuator 46 is actuated, so that a corresponding pressure control device can be used.
  • the second thread 10c accelerates, it picks up a conveying movement 85, which approaches the speed of the conveying movement 61 as the slip decreases.
  • the narrow cylindrical lateral surfaces of the friction rings form driving surfaces that can be taken along by the lateral surface of the deflection roller 54. Due to the radial dimension of the friction rings, a gap forms between the lateral surface of the deflection roller 54 and the lateral surface of the thread guide surface, which reduces the holding force of the second thread 10c on the unifying roller 59.
  • a normal force that acts on the threads 10b, 10c between the deflection roller 54 and the unification roller 59 can be structurally specified by the elasticity of the unification roller 59, the friction rings and/or the deflection roller 54 as well as the radial dimension of the friction rings.
  • the description and the patent claims also make reference to a parallel operation of several thread connecting devices for the simultaneous provision of several thread strands for a common processing process or several parallel processing processes.
  • the same reference numbers are used for the same components of the different parallel devices, with the corresponding devices operated in parallel then being distinguished from one another by a supplementary letter a, b, ....
  • the width of the threads 10b, 10c is preferably in the range from 1 mm to 25 mm, preferably in the range from 2 mm to 15 mm, whereby for both specified ranges the thickness of the threads 10b, 10c in the range from 6 pm to 100 pm, preferably in the range from 20 pm to 50 pm, particularly preferably in the range from 25 pm to 35 pm can be.
  • the same (then multifunctional) valve is used to control the pneumatic actuator for the clamping device 32 and to control the pneumatic actuator 90 for controlling the combining device 33.
  • the pneumatic design is such that the same pneumatic pressure controlled via the multifunctional valve is sufficient to switch the combining device 33 from the inactive operating position to the active operating position and at the same time to transfer the clamping device 32 to the non-clamping operating position without opening the Clamping device 32 takes place in the more open operating position and thus the cutting device 28 is also actuated.
  • the cutting of the excess end region of the first thread 10b can be brought about with a manual actuation of the operating lever 50 after the adhesive connection has been produced.
  • the second thread 10c can be added manually during the ongoing process if the first thread 10b is not yet finished.
  • the paper manufacturing process is not interrupted.
  • the areas in which the threads 10b, 10c are doubled can be marked and separated later.
  • Figures 15 and 16 show two different options for guiding the thread 10 to the paper screen in order to introduce the thread 10 into the paper web 100 there.
  • the actual paper screen is referred to below as main former 101.
  • the main former 101 is preceded by another paper screen, which is called the preformer 102.
  • a couch roller 103 is connected downstream of the main former.
  • preformer 102 and Couch roll 103 the English terms mainformer, shortformer and suction couch roll are also used.
  • Fig. 15 shows a schematic drawing of a first variant of the paper run and thread run on the paper screens.
  • the thread 10 runs into the main former 101 from below. This results in a long wrap around the main former 101 in a comparatively large circumferential area of the main former 101. The thread 10 rests on the main former 101.
  • An additional, thin paper web 100a without features is fed via the preformer 102 upstream of paper production in this embodiment to the main former 101 and is there combined with the paper web produced on the main former 101 and the thread 10 to form a merged paper web 100.
  • the thread 10 is arranged between the two paper layers of the paper web 100.
  • it is advantageous if the incoming tension of the incoming thread 10 is sufficiently large that the thread 10 rests sufficiently firmly on the paper screen 101. This advantageously prevents backwashing of the lying thread 10 in the window areas. This means that these areas of the thread 10 can be exposed later.
  • the paper substrate is removed from the merged paper web 100 with the thread 10 integrated therein via the couch roller 103.
  • the thread inlet is in particular also as shown here.
  • Fig. 16 shows a schematic drawing of a second variant of the paper path and thread path on paper screens.
  • the thread 10 runs in from above on the main former 101 from the side of the preformer 102. This results in only a short wrap or rest of the thread 10 on the main former 101. This results in a largely free window formation on the main former 101.
  • the thread 10 lies here in particular on the paper of the paper web created in the main former 101.
  • An additional, thin paper web 100a is fed to the main former 101 via the preformer 102 located upstream in paper production, where it is combined with the paper web produced on the main former 101 and the thread 10 to form the merged paper web 100.
  • the thread 10 is arranged between the two paper layers of the paper web 100.
  • the paper substrate is removed from the merged paper web 100 with the thread 10 integrated therein via the couch roller 103.
  • Fig. 17 shows a schematic drawing of a paper machine for the first variant from Fig. 15.
  • the thread 10 runs from the thread roll 10a via a measuring unit 110, various deflection rollers via a pull mechanism 120 and a sensor roller (not shown) onto the paper screen 101 forming the main former.
  • the sensor roller belongs to a measuring unit 113 for the thread tension.
  • the tension mechanism 120 regulates the thread tension and, depending on this, the stretch of the thread, which can be measured via the measuring unit 113.
  • the pulling mechanism 120 is controlled via an electronic control 130 by the signals from the first sensor 111 related to the thread and the second sensor 104 related to the paper screen 101.
  • the first sensor 111 related to the thread detects the register marks of the thread 10.
  • the second sensor 104 related to the paper screen 101 detects position features on the paper screen 101.
  • the signal from the second sensor 104 related to the paper screen 101 can also come from the paper web instead of on the paper screen 101 100 yourself and/or from one or more sensors, which are arranged downstream of the paper screen 101 on the paper web 100.
  • the second sensor 104 related to the paper screen detects position features directly on the paper screen 101 and elements arranged there and firmly connected to the paper screen 101 for generating the windows and / or the watermarks in the paper web 100 and forwards these signals to the electronic control 130. It is preferred the second sensor 104 related to the paper sieve is arranged on the circumference of the paper sieve 101.
  • An optional third sensor 105 is arranged downstream of the paper screen 101 on the paper web 100 and, in one embodiment, represents an alternative to the second sensor 104 related to the paper screen. This is advantageous because the paper screen 101 and the elements associated with it for generating the windows and / or the watermarks in the paper web 100 may have positional tolerances that arise during the production of the paper screen 101 and / or arise during production
  • the optional third sensor 105 can also be provided downstream of the paper screen 101 on the paper web 100 in addition to the second sensor 104 related to the paper screen. This can be provided in particular for closed-loop control by comparing the actual values on the paper web 100 present after the paper screen 101 with the signals from the sensors in the electronic control 130 arranged on or upstream of the paper screen 101 be, that is, with the signals of the second sensor 104 related to the paper screen and the signals of the first sensor 111 related to the thread.
  • the third sensor 105 detects in particular the signals of a window and / or a watermark in the Paper web 100.
  • a further optional fourth sensor 106 is also provided downstream of the paper screen 101 on the paper substrate, which detects the position of the thread 10 in the paper web 100.
  • the signals from the third 105 and fourth sensor 106 are then compared with the signals from the first 111 and second sensor 104 and, if there are deviations in the signals, the thread tension or the stretch of the thread is adjusted if necessary.
  • At least one dryer device 140 is arranged downstream of the paper sieve 101, in which the paper substrate with the now embedded thread 10 is dried. During this drying, the paper substrate shrinks in length and width while the paper substrate is dried to a desired residual moisture level.
  • the paper substrate with the embedded thread 10 is stretched, in particular during drying, in order to counteract the shrinkage somewhat and in particular to allow the shrinkage process to proceed in a more controlled manner by acting on the paper substrate in the feed direction.
  • Such an elongation of the paper substrate with the embedded thread 10 can be, for example, 0.5% to 5%, preferably 1% to 3%.
  • the third 105 and fourth sensors 106 may also be advantageous to arrange the third 105 and fourth sensors 106 downstream of the drying device 140. It is possible to arrange the third 105 and fourth sensors 106 upstream of the dryer device 140 and/or downstream of the dryer device 140.
  • a marking device 141 (see above) is preferably arranged downstream of the drying device 140 in order to apply and/or introduce any desired markings onto the dried paper substrate.
  • the register marks of the thread 10 With the signals detected by the sensors, the register marks of the thread 10 are brought into alignment or synchronization with the register marks on the paper screen 101, including a tolerance range. In order to bring the thread 10 into the register, for example in the start-up phase or when changing rolls, higher tensile forces and thus a greater thread stretch are required than during operation when the register is “standstill”.
  • a further fifth sensor 112 related to the thread can be arranged in front of the splicing device.
  • the fifth sensor 112, which is related to the thread, records the register mark of the thread used upstream of the splicing device 150.
  • the further fifth sensor 112 related to the thread can be provided as an alternative to the first sensor 111 related to the thread or in addition to the first sensor 111 related to the thread.
  • the first sensor 111 related to the thread is preferably arranged downstream of the splicing device 150.
  • the additional fifth sensor 112 related to the thread can support splicing near the register.
  • two sensors are provided for detecting the register marks 12 of the thread 10.
  • the fifth sensor 112 arranged in front of the splicing device 150 picks up the register mark in the running (lower) thread. This can support splicing close to the register.
  • the first sensor 111 related to the thread is arranged after the splicing device 150 and is used to adjust the stretch of the Thread 10 to establish or maintain registration with respect to the paper web 100.
  • Fig. 18 shows a schematic drawing of a paper machine for the second variant from Fig. 16.
  • the thread 10 is fed to the paper wire 101 on the same side as the paper web 100a coming from the preformer 102 (not shown) is fed to the paper wire 101 (main former).
  • FIG. 18 corresponds to FIG. 17. Reference is made to the explanations given for FIG. 17.
  • a thread 10, preferably a leading thread is shot into the paper pulp forming the paper web 100 for the first time for each track to be used.
  • the respective thread 10, preferably the leading thread takes hold in the paper pulp and on the paper wire, that is, until it is reliably taken along, it takes a slightly different amount of time per track.
  • the thread 10, preferably the leading thread is “pulled into register” in each track.
  • the threads 10 are spliced in register in all tracks, that is, connected to newly tapered thread rolls.
  • the leading thread is connected to an original thread.
  • an infeed material is used for the initial gripping of the thread in the paper pulp or on the paper wire.
  • This inlet material is in particular available as a separate roll material.
  • the starting material is called the leader thread.
  • the actual thread can have the inlet material in a leading area.
  • leading thread can be designed in a version without register marks and/or without other functional and/or without decorative features.
  • leading thread can have at least functional features, in particular in the form of register marks.
  • the leading thread preferably only has a clearly recognizable pattern (for example a label “Vorlaut / Preload” and/or a clearly recognizable pattern).
  • the leader thread preferably has a surface whose adhesion properties do not differ from those of the original thread.
  • the original thread means the thread 10 used in normal operation. So the original thread includes in particular design features and/or security features and/or
  • the leading thread preferably has a length of between 50 m and 50,000 m, particularly preferably 500 m to 5,000 m, on each track or on each roll.
  • This initial anchoring phase occurs in particular when the paper machine starts up and/or during a job change or in situations in which the continuous process flow is disrupted to such an extent that a restart of the process is necessary. When restarting, the thread is injected into the paper pulp forming the paper web 100 or the paper substrate and the register is readjusted.
  • the leading thread can have register marks which can be detected during and/or before and/or after the leading thread is gripped in the paper pulp by means of a sensor, preferably by means of the first sensor, and converted into sensor signals. These sensor signals can be used to set a register, ie a positional accuracy between the leading thread and the paper web.
  • a register ie a positional accuracy between the leading thread and the paper web.
  • an original thread is spliced close to the register in all tracks at the same time or at different times to the leading thread and then the register between the thread and windows in the paper substrate is adjusted with the help of the original thread.
  • the leader thread can be arranged on a roll with a very long running length, so that this roll can be reused several times for several anchoring phases.
  • each thread roll has a lead area.
  • This lead area does not have any safety-relevant features, but only registration marks and/or other functional and/or decorative features.
  • the lead area has a label “Preload / Preload” and/or a clearly recognizable pattern.
  • the leading area preferably has a surface whose adhesion properties do not differ from those of the original thread.
  • the lead area is preferably between 100 m and 1500 m long, particularly preferably between 200 m and 1000 m long.
  • the register is created with the help of the register marks in the leading area, so that when the end of the leading area is reached, the register between the thread and the paper sieve is in the desired tolerance and when the thread runs in, there is only very little or no security features no more waste occurs.
  • the position of the thread with respect to the front and back of the thread can also be adjusted relative to the paper substrate, in particular to avoid and/or correct undesirable twisting of the thread, so that when the end of the leading area is reached the position of the thread in relation to the front and back of the thread is correct relative to the paper substrate and when the thread with security features is fed in, there is very little or no waste at all.
  • leading area has optical and/or magnetic and/or other features, whereby the paper substrate with an embedded leading area can be easily detected and sorted out.
  • the paper substrate produced in this start-up phase which represents rejects, then preferably only contains inlet material (i.e. leading thread or leading area) and can be easily detected and selected, particularly sensorily, via its marking or via its other optical or functional appearance or behavior.
  • inlet material i.e. leading thread or leading area
  • a marking device is provided in the conveying path of the paper substrate downstream to the paper wire and more preferably downstream to the dryer device.
  • This marking device is controlled by the electronic control in such a way that an optically recognizable marking is created on the paper substrate if there is no sufficiently precise register between the thread and the paper substrate and/or during the start-up phase with infeed material embedded in the paper substrate.
  • the marking device can preferably be an inkjet print head or another electronic one Controllable printing module for releasing optically and/or electrically detectable substances onto the paper substrate.
  • edge regions of the paper web 100 are drier and therefore shortened in comparison to paper web regions arranged between the edges. These edge areas therefore shrink less during the subsequent drying process.
  • the tensile force exerted on the relevant threads in these edge areas is adjusted accordingly when adjusting the register between thread 10 and paper web 100. For example, an offset value for the tensile force can be stored in the control for these edge areas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern eines Fadenstrangs, ein Verfahren zum Synchronisieren eines Fadenstrangs mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn (100), ein weiteres Verfahren zum Synchronisieren eines Fadens (10) mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn (100) sowie jeweils eine Vorrichtung zum Durchführen der Verfahren.

Description

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Verfahren zum Fördern eines Fadenstranqs, Verfahren zum Synchronisieren eines Fadenstranqs mit einer Papierbahn, Verfahren zum Synchronisieren eines Fadens mit einer Papierbahn, Vorrichtung zum Durchführen der Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern eines Fadenstrangs, ein Verfahren zum Synchronisieren eines Fadenstrangs mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn, ein weiteres Verfahren zum Synchronisieren eines Fadens mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn sowie jeweils eine Vorrichtung zum Durchführen der Verfahren.
Verfahren zum Fördern eines Fadenstrangs und ein Verbinden desselben mit einer Papierbahn sind im Stand der Technik bekannt. Ein Fadenstrang wird in der Praxis auf die Oberfläche einer Papierbahn aufgebracht, wobei die Papierbahn bereits als fertige Papierbahn vorliegt und der Faden registergenau mit einer Oberfläche der Papierbahn verbunden wird. Um einen Faden in das Volumen einer Papierbahn einzubetten, erfolgt dies während der Papierherstellung aus einer Papierpulpe. Dieses Verfahren ist relativ aufwändig und kompliziert.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen. Insbesondere sollen Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren angegeben werden, die ein verbessertes Einbetten eines Sicherheitsfadens registergenau zu Fensteröffnungen in eine Papierbahn erlauben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1 , durch ein Verfahren gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 6, durch ein Verfahren gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 11 , durch eine Vorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 20, durch eine Vorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 21 und durch eine Vorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 22 gelöst. Ein Vorteil dabei ist, dass das registergenaue Einbetten des Fadens in die Papierbahn bereits in der noch flüssigen Papiermaische bzw. Papierpulpe auf dem Papiersieb erfolgt. Die flüssige Papiermaische bzw. Papierpulpe kann den Faden dabei auf dem Papiersieb umschließen, so dass ein nachträgliches Einbetten des Fadens nicht erforderlich ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind dazu jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zum Fördern eines Fadenstrangs, insbesondere eines endlosen Fadenstrangs, beansprucht. Zumindest ein bewegter erster Faden und ein zweiter Faden werden dabei zur Herstellung des Fadenstrangs verbunden. Ein Endabschnitt des ersten Fadens nimmt dabei einen Anfangsabschnitt des zweiten Fadens mit.
Der erste und der zweite Faden weisen jeweils eine vielfach wiederholte Abfolge von Merkmalen auf, wobei die beiden Fäden zueinander im Register angeordnet werden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, insbesondere in der nachstehenden Reihenfolge: a) Erfassen der Registerposition zumindest des ersten Fadens mittels eines Sensors, vorzugsweise mittels eines ersten Sensors. b) Inkontaktbringen des von einer Halteeinrichtung vorgehaltenen, insbesondere gehaltenen oder gebremsten, zweiten Fadens mit dem ersten Faden. c) Erzeugen eines Steuersignals zur Freigabe der Halteeinrichtung auf der Grundlage der mittels des Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors, erfassten Registerposition zumindest des ersten Fadens, derart dass die Registerposition des ersten Fadens und die Registerposition des zweiten Fadens bei der Mitnahme des zweiten Fadens durch den ersten Faden in positionsgenaue Übereinstimmung gebracht werden.
Der Fadenstrang wird vorzugsweise unterbrechungsfrei an ein Papiersieb zugeführt. Auf dem Papiersieb ist ein Brei aus einer Papierpulpe oder einer Papiermaische aufgebracht bzw. wird kontinuierlich auf das Papiersieb aufgebracht. Die Papierbahn entsteht durch Trocknung oder Aushärtung der Papierpulpe oder der Papiermaische. Insbesondere erfolgt die Trocknung bereits, zumindest zu einem Teil, auf dem Papiersieb. Vorzugsweise wird der Fadenstrang auf das Papiersieb gefördert, auf dem sich aus der flüssigen Papiermaische oder Papierpulpe die Papierbahn bildet. Dabei kann der Faden entweder auf das Papiersieb aufgebracht werden, auf welchem sich die Papierpulpe als Papierbahn ablagert, oder der Faden kann insbesondere auf dem Papiersieb, zwischen zumindest zwei Teil-Papierbahnen eingefügt werden. Die Papiermaische oder Papierpulpe kann dabei den Fadenstrang zumindest teilweise umschließen, insbesondere derart, dass der Fadenstrang innerhalb der zu erzeugenden Papierbahn angeordnet wird.
Das Erfassen der Registerposition zumindest des ersten Fadens mittels eines Sensors, vorzugsweise mittels eines ersten Sensors erfolgt bevorzugt ununterbrochen bzw. fortlaufend und insbesondere während des gesamten Verfahrens der Integration des Fadens in das Papiersubstrat. Der zweite Faden wird vorzugsweise in einem Bereich vor dem bzw. stromaufwärts zu dem Papiersieb parallel zum ersten Faden angeordnet. Dabei kann ein bereichsweiser Überlapp an der Oberseite oder an der Unterseite mit dem ersten Faden zustande kommen.
Das Steuersignal synchronisiert vorzugsweise die Bewegung zwischen dem zweiten und dem ersten Faden. Ein Vorteil dabei ist, dass im laufenden Betrieb ein registergenauer Wechsel von dem ersten Faden auf den zweiten Faden ermöglicht wird. Dies ermöglicht, dass wenn im laufenden Betrieb der erste Faden zu Ende geht, ohne Unterbrechung der Fertigung und ohne einen Verlust der Registergenauigkeit ein neuer Faden eingebracht und dem Papiersieb zugeführt werden kann.
Der zweite Faden ist vor Schritt c) vorzugsweise mit einer bekannten Position der Merkmale entlang der Längserstreckung des zweiten Fadens gehalten, vorzugsweise ruhend gehalten, während der erste Faden mit einer bestimmten Geschwindigkeit gefördert wird. Insbesondere ist die bekannte Position ortsfest. Vorzugsweise übt der erste geförderte Faden bereits beim Inkontaktbringen des zweiten Fadens mit dem ersten Faden eine Zugkraft auf den zweiten Faden aus. Über das Steuersignal kann der Halt des zweiten Fadens ausgeschaltet werden, so dass der zweite Faden von dem ersten Faden mitgenommen wird. Durch exaktes Bestimmen des Steuersignals kann so die Registergenauigkeit zwischen erstem Faden und zweitem Faden erhalten werden. Ein Wechsel des Fadens im laufenden Betrieb unter Beibehalten der Registergenauigkeit zwischen erstem Faden und zweitem Faden ist dadurch möglich.
Im Rahmen dieser Patentanmeldung wird unter dem Begriff Faden eine endlose flache Substratbahn, insbesondere aus einem Kunststoff, verstanden, die in eine Papierbahn integriert werden kann. Diese Substratbahn wird als Faden oder als Band oder als Bändchen oder als Streifen bezeichnet. Die Breite der Substratbahn kann 1 mm bis 25 mm, bevorzugt 2 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 10 mm, betragen.
Der Faden kann einen PET-Träger aufweisen. In diesem Fall spricht man von einem Halbfaden. Alternativ kann der Faden zwei PET-Träger aufweisen. In diesem Fall spricht man von einem Vollfaden. Bevorzugt wird ein Halbfaden verwendet, das heißt ein Faden mit einem PET-Träger. Es ist auch möglich, dass der Faden einen oder mehrere Träger aufweist, welcher auf Zellulose basiert. Der Träger kann alternativ oder zusätzlich Bestandteile enthalten, einzeln oder in Kombination ausgewählt aus den folgenden Materialien: Zellulose, Baumwolle, Holz, Kunststoff, Pflanzenfasern, Melierfasern, Farbstoffe, Pigmente.
Durch das Einbringen des Fadens in die Papiermaische oder Papierpulpe kann der Faden in die Papierbahn zumindest bereichsweise eingebettet werden, und/oder von der Papierbahn zumindest bereichsweise umschlossen werden.
Der Faden erstreckt sich dabei vorzugsweise durchgehend über eine Breite oder eine Länge der Papierbahn. Insbesondere ist der Faden nicht nur auf ein Fenster begrenzt.
Insbesondere ist die Dicke des Fadens im Vergleich zu seiner Breite gering.
Unter einem Fadenstrang wird eine Anordnung aus zwei oder mehr aneinandergefügten Fäden verstanden. Das heißt, wird ein Faden am Ende seiner Länge mit einem neuen Faden verbunden, der dann die Aufgaben des ersten Fadens übernimmt, ist dies ein Fadenstrang.
Unter einem Fenster ist eine Aussparung in der Papierfläche zu verstehen, die insbesondere während der Papierherstellung entsteht. Ein Fenster ist in seiner flächigen Ausdehnung vollständig von Papier umgeben. Üblicherweise werden Fenster verwendet, um den Faden von einer oder von beiden Seiten sichtbar zu machen, das heißt der Faden wird so eingebettet, dass er die Fenster durchquert.
Insbesondere wird unter einer Abfolge von Merkmalen eine entlang des Fadens angebrachte Abfolge von optisch lesbaren Merkmalen und/oder von sensorisch lesbaren Merkmalen und/oder von maschinenlesbaren Merkmalen verstanden. Diese Merkmale können als Muster und/oder als Passermarken und/oder als Steuermarken und/oder als Positionsmarkierungen ausgebildet sein, oder solche umfassen.
Ein Rapport ist der Abstand, in dem sich ein Muster wiederholt. Die Rapportlänge des Fadens ist die Länge eines Bereichs auf dem Faden, bis der direkt angrenzende Bereich beginnt. Ein Bereich kann dabei einen Designbereich und Steuermarken oder Passermarken umfassen. Vorzugsweise ist ein Designbereich ein optisch oder sensorisch oder maschinenlesbares Muster, beispielsweise ein Schriftzug und/oder ein Hologramm und/oder eine insbesondere partielle Metallisierung und/oder ein farbiges Dekor. Die Rapportlänge erstreckt sich also in Laufrichtung des Fadens zwischen den äußeren Begrenzungen eines Bereichs. Die Rapportlänge des Fadens ist insbesondere nach der Einbringung in das Papiersubstrat insbesondere so lang wie in Vorschubrichtung des Papiersubstrats bzw. der Papierbahn eine Rapportlänge innerhalb des Papiersubstrats bzw. innerhalb der Papierbahn lang ist.
Besonders bevorzugt (siehe auch weiter unten) ist es bei dieser Lösung, wenn das Spleißen, d.h. das Anfügen einer neuen Fadenrolle an das Ende der aktuell laufenden Fadenrolle, im Register bzw. „nahe des Registers“ erfolgt.
Unter dem Begriff „Register“ wird im Rahmen dieser Patentanmeldung insbesondere eine Lagegenauigkeit zweier oder mehrerer Elemente und/oder Schichten relativ zueinander verstanden. Alternativ können die Begriffe „Passer“ bzw. „Registergenauigkeit“ oder „Registerhaltigkeit“ oder „Passergenauigkeit“ oder „Positionsgenauigkeit“ verwendet werden. Dabei soll sich die Registergenauigkeit bevorzugt innerhalb einer vorgegebenen Toleranz bewegen und dabei vorzugsweise möglichst hoch sein. Gleichzeitig ist die Registergenauigkeit von mehreren Elementen und/oder Schichten zueinander insbesondere ein wichtiges Merkmal, um die Prozesssicherheit zu erhöhen. Die lagegenaue Positionierung erfolgt dabei insbesondere mittels sensorischer, vorzugsweise optisch detektierbarer, Passermarken oder Steuermarken oder Positionsmarkierungen. Insbesondere stellen diese Passermarken oder Steuermarken oder Positionsmarkierungen dabei entweder spezielle separate Elemente oder Bereiche oder Schichten dar oder sind selbst Teil der zu positionierenden Elemente oder Bereiche oder Schichten.
Befinden sich insbesondere „Faden und Papierbahn oder zwei Fäden zueinander im Register“ heißt dies also inklusive Toleranzen „so nah wie möglich“ an der exakten Lagegenauigkeit des Fadens zur Papierbahn oder „so nah wie möglich“ an der exakten Lagegenauigkeit beider Fäden relativ zueinander.
Es ist weiter möglich, dass die Verfahrensschritte und Unterschritte einmal oder mehrmals durchgeführt werden. Insbesondere können sich Verfahrensschritte und Unterschritte wiederholen. Die bevorzugte Abfolge der Verfahrensschritte weist zumindest Reihenfolge von Schritt a) - Schritt b) - Schritt c) auf, wobei insbesondere zwischen diesen Schritten weitere Schritte oder Unterschritte eingefügt sein können.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Faden vorteilhafterweise registergenau zu in der Papierbahn vorgesehenen Fenstern in die Papierbahn eingebettet werden, wobei der Faden bereits in die sich bildende Papierbahn eingebracht wird. Dabei kann der Faden entweder auf das Papiersieb aufgebracht werden, auf welchem sich die Papierpulpe als Papierbahn ablagert, oder der Faden kann insbesondere auf dem Papiersieb, zwischen zumindest zwei Teil-Papierbahnen eingefügt werden. Das hat den Vorteil, dass der Faden zumindest bereichsweise von dem Papier umschlossen werden kann, während sich aus der Papierpulpe und/oder aus den zumindest zwei Teil-Papierbahnen eine feste Papierbahn bildet. Das heißt, dass die Erzeugung der Papierbahn selbst und die Einbettung des Fadens gleichzeitig erfolgt und somit der Faden registergenau in die Papierbahn integriert wird. Der Faden kann dadurch ein integraler Bestandteil der Papierbahn bzw. des Papiersubstrats werden, der insbesondere lagegenau zu den Fensteröffnungen im Papier angeordnet ist. Eine nachträgliche Manipulation oder auch ein nachträglicher Austausch des Fadens in dem Papiersubstrat ist dadurch erschwert, weil insbesondere ein erneutes registergenaues bzw. lagegenaues Einbringen des Fadens in das Papier erschwert ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt. Der zusätzliche Schritt wird vorzugsweise nach Schritt c) durchgeführt: d) Abschneiden des ersten Fadens.
Vorteilhafterweise kann dadurch im laufenden Betrieb der Rest des ersten Fadens frühzeitig entfernt werden.
Alternativ dazu kann der erste Faden leerlaufen gelassen werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ruht der zweite
Faden zunächst, vorzugsweise mit einer bekannten Position der Merkmale entlang der Längserstreckung des zweiten Fadens, und wird erst aufgrund der Mitnahme durch den ersten Faden nach der im Schritt c) erfolgenden Freigabe der Halteeinrichtung in Bewegung versetzt.
Insbesondere wird dadurch eine genaue Synchronisierung der Merkmale zwischen den beiden Fäden ermöglicht, ohne dass dabei der Förderprozess unterbrochen oder verlangsamt werden muss.
Vorzugsweise wird der zweite Faden vor der im Schritt c) erfolgenden Freigabe in einer bekannten Registerposition in der Halteeinrichtung gehalten.
Für den Fall, dass der zweite Faden von der Halteeinrichtung gebremst aber nicht stillstehend vorgehalten ist, kann die Registerposition des zweiten Fadens vorzugsweise sensorisch erfasst werden. In diesem Fall kann die Registerposition des ersten Fadens und/oder die Registerposition des zweiten Fadens mittels des Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors, erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Registerposition des zweiten Fadens mittels eines weiteren Fadensensors erfasst werden. Das Steuersignal zur Freigabe der Halteeinrichtung wird vorzugsweise auf der Grundlage der mittels des Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors, für die Registerposition des ersten Fadens und/oder für die Registerposition des zweiten Fadens und/oder mittels des weiteren Fadensensors für die Registerposition des zweiten Fadens erfassten Registerpositionen erzeugt.
Von Vorteil ist, dass über den Sensor die Lage des Registers erfasst wird und dadurch etwaige Lagetoleranzen korrigiert werden können.
In einer bevorzugten Ausführung sind zwei Sensoren zum Erfassen der Registerposition, vorzugsweise zum Erfassen der Registermarken, des ersten Fadens vorgesehen. Der Sensor, vorzugsweise der erste Sensor, ist vorzugsweise nach der Halteeinrichtung und ein weiterer Sensor, vorzugsweise ein fünfter Sensor, ist vorzugsweise vor der Halteeinrichtung angeordnet. Der weitere Sensor, vorzugsweise der fünfte Sensor, nimmt also vorzugsweise die Registerposition im ablaufenden ersten Faden zusätzlich auf. Dadurch kann das Spleißen, d.h. das Anfügen des zweiten Fadens an das Ende des ersten Fadens nahe dem Register zusätzlich unterstützt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem oder beim oder nach dem Inkontaktbringen des zweiten Fadens mit dem ersten Faden ein Verbindungsmedium auf den ersten und/oder zweiten Faden appliziert. Die Mitnahme des zweiten Fadens durch den ersten Faden erfolgt durch eine durch das Verbindungsmedium hervorgerufene Adhäsion des zweiten Fadens am ersten Faden. Das Verbindungsmedium ist vorzugsweise eine Flüssigkeit. Besonders bevorzugt ist Wasser als Verbindungsmedium vorgesehen.
Das Verbindungsmedium kann dazu dienen, den ersten Faden mit dem zweiten Faden zu verbinden, insbesondere durch Adhäsion zu verbinden. Das flüssige Verbindungsmedium erzeugt eine Adhäsionsschicht zwischen den beiden Fäden. Insbesondere wird die Länge der Adhäsionsschicht und/oder und die Dicke der Adhäsionsschicht derart bemessen, dass die Adhäsionskräfte ausreichen, um den zunächst stillstehenden zweiten Faden mit dem bewegten bzw. geförderten ersten Faden mitzunehmen. Der Start der Mitnahme des zweiten Fadens kann dabei über das Synchronisierungssignal gesteuert werden.
Nach Maßgabe der Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum Synchronisieren eines Fadenstrangs mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn beansprucht. Die Papierbahn umfasst dabei eine vielfach wiederholte Abfolge von ersten Merkmalen. Die ersten Merkmale können Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Fenster und/oder Funktionsmerkmale, wie z.B. Registermarken, sein. Der Fadenstrang weist dabei zumindest einen Vorlauffaden und einen Originalfaden auf. Der Originalfaden umfasst eine vielfach wiederholte Abfolge von zweiten Merkmalen. Die zweiten Merkmale können Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Funktionsmerkmale, wie z.B. Registermarken, sein.
Der Vorlauffaden hingegen umfasst insbesondere keine Sicherheitsmerkmale. Der Vorlauffaden weist bevorzugt eine maximale Breite von 5 mm auf. Es ist dabei bevorzugt, dass der Vorlauffaden dieselbe Breite wie der Originalfaden aufweist. Die Breite des Originalfadens und des Vorlauffadens kann bevorzugt 1 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt 2 mm bis 15 mm, weiter bevorzugt 3 mm bis 10 mm, betragen. Der Vorlauffaden kann einen PET-Träger aufweisen.
Der Vorlauffaden kann alternativ dazu mindestens einen Träger aufweisen, welcher insbesondere auf Zellulose basiert. Der mindestens eine Träger des Vorlauffadens kann alternativ oder zusätzlich Bestandteile enthalten, einzeln oder in Kombination ausgewählt aus den folgenden Materialien: Zellulose, Zellulosefasern, Baumwolle, Baumwollfasern, Holzfasern, Kunststoff, Kunststofffasern, Pflanzenfasern, Melierfasern, Farbstoffe, Pigmente. Ein so ausgebildeter Vorlauffaden kann sich zusammen mit der Ausschuss- Papierbahn leicht in einem Papier-Recycling-Prozess weiterverarbeiten lassen, ohne dort einen störenden hohen Fremdstoffanteil, der aussortiert werden müsste, zu verursachen.
Insbesondere ist eine zweite Rapportlänge des Originalfadens kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Die zweite Rapportlänge des Originalfadens ist vorzugsweise um 0,1 % bis 10%, bevorzugt um 0,1 % bis 5%, weiter bevorzugt um 0,2% bis 3%, besonders bevorzugt um 0,3% bis 1 % kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Beispielsweise ist die zweite Rapportlänge Originalfadens 2% kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Der Längenfaktor ergibt sich aus den genannten Prozentwerten durch ein Abziehen dieser Prozentwerte von der Zahl 1 . Im genannten Beispiel von 2% ergibt sich also ein Längenfaktor von 0,98. Der Längenfaktor kann auch als eine Dehnungsreserve bezeichnet werden.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, insbesondere in der nachstehenden Reihenfolge: a) Ausbringen einer Pulpe auf ein Papiersieb zur Erzeugung der Papierbahn. b) Einbringen und/oder Einschießen des Vorlauffadens in die auf das Papiersieb ausgebrachte Pulpe, so dass der Vorlauffaden nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn verbunden ist, wobei die Papierbahn und/oder Pulpe den Vorlauffaden zumindest teilweise umschließt. c) Nachdem der Vorlauffaden von der Papierbahn gefördert wird: Inkontaktbringen des von einer Halteeinrichtung vorgehaltenen, insbesondere gehaltenen oder gebremsten, Originalfadens mit dem Vorlauffaden. d) Erfassen der Registerposition der Papierbahn. e) Erzeugen eines Steuersignals zur Freigabe der Halteeinrichtung auf der Grundlage der erfassten Registerposition der Papierbahn, so dass der Originalfaden derart durch den Vorlauffaden mitgenommen wird, dass die Registerposition des Originalfadens und die Registerposition der Papierbahn in Übereinstimmung gebracht werden, wobei der Originalfaden nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn verbunden ist, wobei die Papierbahn den Originalfaden zumindest teilweise umschließt, und f) Abschneiden des Vorlauffadens.
Im Schritt e) wird der Originalfaden vorzugsweise derart gedehnt, dass die zweite Rapportlänge mit der Dehnung der ersten Rapportlänge entspricht. Zusätzlich wird der Originalfaden von der Halteeinrichtung derart freigegeben, dass die Registerposition des Originalfadens und die Registerposition der Papierbahn in Übereinstimmung gebracht werden.
Insbesondere erfolgt das Fördern des Fadens dadurch, dass der Faden auf das Papiersieb aufgebracht wird, auf welchem sich die flüssige Papierpulpe als Papierbahn ablagert, oder das Fördern des Fadens dadurch, dass der Faden insbesondere auf dem Papiersieb, zwischen zumindest zwei Teil-Papierbahnen eingefügt wird. Die Papierpulpe oder Papiermaische oder die zumindest zwei Papier-Teilbahnen wird/werden getrocknet, wird/werden dabei immer fester und die feste oder getrocknete Papierpulpe oder Papiermaische oder die zumindest zwei Papier-Teilbahnen nimmt/nehmen den Faden mit.
Von Vorteil ist das Papiersieb als Zylinder ausgebildet, wobei der Umfang des Zylinders derart bemessen ist, dass die Papierpulpe oder Papiermaische bereits auf dem Papiersieb durch zumindest teilweises Trocknen ausreichend fest wird, um den Faden mitzunehmen. Die Papierbahn kann zusammen mit dem registergenau eingebetteten Faden von dem Papiersieb entnommen und weiter verarbeitet werden.
Insbesondere weist das Papiersieb Erhöhungen und/oder Vertiefungen auf, um in der Papierbahn Fenster zu bilden, die die Registerposition für den Faden vorgeben. Die Erhöhungen und/oder Vertiefungen des Papiersiebs sind insbesondere so bemessen, dass sie nicht von der Papierpulpe oder Papiermaische überdeckt werden.
Der Originalfaden ist vor dem Schritt e) vorzugsweise mit einer bekannten Position („im Register“) gehalten.
Es ist weiter möglich, dass die Verfahrensschritte und Unterschritte einmal oder mehrmals durchgeführt werden. Insbesondere können sich Verfahrensschritte und Unterschritte wiederholen. Die bevorzugte Abfolge der Verfahrensschritte weist zumindest eine Reihenfolge von Schritt a) - Schritt b) - Schritt c) - Schritt d) - Schritt e) - Schritt f) auf, wobei insbesondere zwischen diesen Schritten weitere Schritte oder Unterschritte eingefügt sein können.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Faden vorteilhafterweise registergenau zu in der Papierbahn vorgesehenen Fenstern oder anderen Elementen in die Papierbahn eingebettet werden. Dabei wird der Faden bereits in die sich bildende Papierbahn eingebracht. Dabei kann der Faden entweder auf das Papiersieb aufgebracht werden, auf welchem sich die Papierpulpe als Papierbahn ablagert, oder der Faden kann insbesondere auf dem Papiersieb, zwischen zumindest zwei Teil-Papierbahnen eingefügt werden. Das hat den Vorteil, dass der Faden zumindest bereichsweise von dem Papier umschlossen werden kann, während sich aus der Papierpulpe und/oder aus den zumindest zwei Teil-Papierbahnen eine feste Papierbahn bildet. Das heißt, dass die Erzeugung der Papierbahn selbst und die Einbettung des Fadens gleichzeitig erfolgt und somit der Faden registergenau in die Papierbahn integriert wird und damit auch ein integraler Bestandteil der Papierbahn bzw. des Papiersubstrats wird, der insbesondere lagegenau zu den Fensteröffnungen im Papier angeordnet ist. Eine nachträgliche Manipulation oder auch ein nachträglicher Austausch des Fadens in dem Papiersubstrat ist dadurch erschwert, weil insbesondere ein erneutes registergenaues bzw. lagegenaues Einbringen des Fadens in das Papier erschwert ist. Das registrierte Einbringen des Fadens in die Papierbahn bzw. in das Papiersubstrat würde ohne ein entsprechend registriertes Spleißen, das heißt Verbinden eines bewegten ersten Fadens mit einem zweiten Faden, bei jedem Rollenwechsel des Fadens verloren gehen und müsste ganz neu eingestellt werden. Dabei würde ein hoher Ausschuss von mit falsch positioniert eingebettetem Faden versehenem Papiersubstrat anfallen. Heute hat dieser Ausschuss besonders große Relevanz, weil aus wirtschaftlichen Gründen eine Ausschussreduzierung immer wichtiger wird und auch viele Zentralbanken sehr genau Rechenschaft darüber verlangen, wie viele Sicherheitselemente und Mengen an Sicherheitspapier als Ausschuss vernichtet werden müssen und wie viel als Nutz-Substrat für Sicherheitsdokumente, insbesondere Banknoten erhalten bleibt. Besonders bevorzugt ist es für eine weitere Verringerung des Ausschusses, dass für das initiale Greifen des Fadens in der Papierpulpe bzw. am Papiersieb ein Einlaufmaterial verwendet wird. Dieses Einlaufmaterial liegt insbesondere als separates Rollenmaterial vor. In diesem Fall wird das Einlaufmaterial als Vorlauffaden bezeichnet. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der eigentliche Faden das Einlaufmaterial in einem Vorlaufbereich aufweisen. Durch die Verwendung eines Vorlauffadens wird während der Einrichtung der Vorrichtung kein Originalfaden verwendet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine geringere Menge Ausschuss mit nicht zum Papier registerhaltig integriertem Faden unter Verwendung von Originalfäden gebildet wird. Die Verwendung von Originalfaden unterliegt häufig einer Dokumentationspflicht, so dass dessen Verwendung in Ausschussware zu vermeiden ist. Weiterhin ist Originalfaden komplexer in der Herstellung und damit teurer als Vorlauffaden.
Beim Einbringen von Fäden in ein Papiersubstrat ist in der Regel auf die richtige Lageposition des Fadens relativ zum Papiersubstrat zu achten. Insbesondere ist es dabei wichtig, dass die Vorderseite und Rückseite des Fadens in der gewünschten Weise relativ zum Papiersubstrat positioniert ist, wenn der Faden in das Papiersubstrat eingebettet wird. Ist die Position nicht korrekt, muss der Faden während des Einlaufs in das Papiersubstrat auf die richtige Seite gedreht werden, das heißt die Position der Vorderseite und Rückseite des Fadens relativ zum Papiersubstrat geändert werden. Auch diese Lageänderung des Fadens in Bezug auf seine Vorderseite und Rückseite kann mit einem Vorlauffaden ökonomisch günstiger und mit den weiteren vorgenannten Vorteilen in Bezug auf Dokumentationspflichten und Vermeidung von Papiersubstrat-Ausschuss erfolgen als mit einem Originalfaden.
Die Lageposition des Fadens in Bezug auf die Vorderseite und Rückseite des Fadens relativ zum Papiersubstrat kann alternativ oder zusätzlich zu der registergenauen Einbringung des Fadens relativ zum Papiersubstrat in das Papiersubstrat mit einem Vorlauffaden erfolgen. Das heißt, der Vorlauffaden kann, wie zuvor erwähnt, verwendet werden, um eine registergenaue Einbringung des Fadens relativ zum Papiersubstrat zu erreichen und/oder der Vorlauffaden kann verwendet werden, um eine lagerichtige Einbringung des Fadens in Bezug auf seine Vorderseite und Rückseite relativ zum Papiersubstrat zu erreichen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Erfassen der Registerposition der Papierbahn nach Schritt d) mittels eines das Papiersieb erfassenden zweiten Sensors und/oder mittels eines die entstandene Papierbahn erfassenden dritten Sensors und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebs und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebantriebs.
Der die entstandene Papierbahn erfassende dritte Sensor ist vor oder nach einer Trocknung angeordnet. Der die entstandene Papierbahn erfassende dritte Sensor erfasst vorzugsweise die Abfolge der Merkmale der Papierbahn. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die gewünschte Registerposition des Originalfadens mittels eines weiteren Sensors am Papiersieb erfasst. Das Steuersignal zur Freigabe der Halteeinrichtung wird vorzugsweise auf der Grundlage der erfassten Registerposition der Papierbahn bzw. des Papiersiebs erzeugt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Vorlauffaden Funktionsmerkmale, insbesondere in Form von Registermarken auf. Während des Greifens des Vorlauffadens, und/oder vor dem Greifen des Vorlauffadens, und/oder nach dem Greifen des Vorlauffades, in der Papierpulpe können diese Registermarken mittels eines Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors, erfasst und in Sensorsignale umgewandelt werden, wobei diese Sensorsignale verwendet werden können, um ein Register, d.h. eine Lagegenauigkeit zwischen Vorlauffaden und Papierbahn einzustellen. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur während des erstmaligen Einschießens des Fadens in die Papierpulpe, sondern auch während des erstmaligen Einregelns eines Registers zwischen Faden und Papierbahn kein Originalfaden mit Sicherheitsmerkmalen verbraucht wird, sondern der Vorlauffaden, wodurch weniger sicherheitstechnisch sensibler Abfall entsteht. Wird dann der Originalfaden mit dem Vorlauffaden verbunden, ist dann bereits ein Register zwischen Papierbahn und Faden hergestellt. Die Funktionsmerkmale des Vorlauffadens, insbesondere die Registermarken, können auch dazu geeignet sein, die Vorderseite und/oder die Rückseite des Fadens und damit seine Lageposition sensorisch zu erkennen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem oder beim oder nach dem Inkontaktbringen des Originalfadens mit dem Vorlauffaden ein Verbindungsmedium auf den Vorlauffaden und/oder Originalfaden appliziert. Die Mitnahme des Originalfadens erfolgt durch den Vorlauffaden durch eine durch das Verbindungsmedium hervorgerufene Adhäsion des Originalfadens am Vorlauffaden. Das Verbindungsmedium ist vorzugsweise eine Flüssigkeit. Besonders bevorzugt ist Wasser als Verbindungsmedium.
Das Verbindungsmedium kann dazu dienen, den ersten Faden mit dem zweiten Faden zu verbinden, insbesondere durch Adhäsion zu verbinden. Das flüssige Verbindungsmedium erzeugt eine Adhäsionsschicht zwischen den beiden Fäden. Insbesondere wird die Länge der Adhäsionsschicht derart bemessen, dass die Adhäsionskräfte ausreichen um den zunächst stillstehenden zweiten Faden mit dem bewegten bzw. geförderten ersten Faden mitzunehmen. Der Start der Mitnahme des zweiten Fadens kann dabei über das Synchronisierungssignal gesteuert werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt eine Zeitdauer vom Einbringen und/oder Einschießen des Vorlauffadens in die Papierpulpe gemäß Schritt b) bis zum Erzeugen eines Steuersignals zur Freigabe der Halteeinrichtung gemäß Schritt e) zwischen 1 s und 600 s, vorzugsweise 10 s bis 300 s, besonders bevorzugt 30 s bis 60 s. Diese Zeitdauer kann auch Verankerungsphase genannt werden. Die Verankerungsphase kann im Fall eines Vorsehens mehrerer Spuren bei jeder Spur unterschiedlich lang dauern.
Vorzugsweise weist der bereitgehaltene Vorlauffaden auf jeder Spur eine Länge zwischen 50 m und 50000 m auf, besonders bevorzugt 500 m bis 5000 m auf. Der Vorlauffaden kann auf einer Rolle mit einer Lauflänge von 10 bis 50 km angeordnet sein, sodass diese Rolle für mehrere Verankerungsphasen mehrfach wiederverwendet werden kann.
Vorzugsweise wird der Faden und/oder der erste Faden und/oder der zweite Faden und/oder der Vorlauffaden und/oder der Originalfaden mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 30 m/min bis 150 m/min, bevorzugt im Bereich von 50 m/min bis 150 m/min, besonders bevorzugt im Bereich von 50 m/min bis 110 m/min gefördert.
Nach Maßgabe der Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum Synchronisieren eines Fadens mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn beansprucht. Die Papierbahn umfasst dabei eine vielfach wiederholte Abfolge von ersten Merkmalen. Die ersten Merkmale können Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Fenster und/oder Funktionsmerkmale, wie z.B. Registermarken, sein.
Der Faden umfasst eine vielfach wiederholte Abfolge von zweiten Merkmalen. Die zweiten Merkmale können Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Funktionsmerkmale, wie z.B. Registermarken, sein. Insbesondere sind die ersten Merkmale und/oder die zweiten Merkmale optisch lesbar ausgebildet, und/oder maschinell lesbar ausgebildet, und/oder sensorisch lesbar ausgebildet.
Eine zweite Rapportlänge des Fadens ist kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Die zweite Rapportlänge des Fadens ist vorzugsweise um 0,1 % bis 10%, bevorzugt um 0,1 % bis 5%, weiter bevorzugt um 0,2% bis 3%, besonders bevorzugt um 0,3% bis 1 % kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Beispielsweise ist die zweite Rapportlänge des Fadens 2% kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Der Längenfaktor ergibt sich aus den genannten Prozentwerten durch ein Abziehen dieser Prozentwerte von der Zahl 1 . Im genannten Beispiel von 2% ergibt sich also ein Längenfaktor von 0,98. Der Längenfaktor kann auch als eine Dehnungsreserve bezeichnet werden.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, insbesondere in der nachstehenden Reihenfolge: a) Ausbringen einer Pulpe auf ein Papiersieb zur Erzeugung der Papierbahn. b) Einbringen und/oder Einschießen des Fadens in die auf das Papiersieb ausgebrachte Pulpe, so dass der Faden nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn verbunden ist, wobei die Papierbahn den Faden zumindest teilweise umschließt. c) Erfassen der Registerposition der Papierbahn. d) Erfassen der Registerposition des Fadens mittels eines Sensors, vorzugsweise mittels eines ersten Sensors. e) Erzeugen eines Regelsignals auf der Grundlage der erfassten Registerposition der Papierbahn und auf der Grundlage der mittels des Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors, erfassten Registerposition des Fadens, so dass der Faden auf der Grundlage des Regelsignals derart gedehnt wird, dass die Registerposition des Fadens und die Registerposition der Papierbahn in Übereinstimmung gebracht werden.
Das Verfahren zum Synchronisieren eines Fadens mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn umfasst vorzugsweise zumindest eines der bereits zuvor genannten erfindungsgemäßen Verfahren, das heißt das erfindungsgemäße „Verfahren zum Fördern eines Fadenstrangs“ und/oder das erfindungsgemäße „Verfahren zum Synchronisieren eines Fadenstrangs mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn“.
Die Papierbahn entspricht der Papierbahn aus dem erfindungsgemäßen „Verfahren zum Synchronisieren eines Fadenstrangs mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn“. Daher werden die gleichen Begrifflichkeiten verwendet: erste Rapportlänge. Der Faden entspricht dem Originalfaden aus dem erfindungsgemäßen „Verfahren zum Synchronisieren eines Fadenstrangs mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn“. Daher werden die gleichen Begrifflichkeiten verwendet: zweite Rapportlänge.
Das Erfassen der Registerposition des Fadens mittels eines Sensors, vorzugsweise mittels eines ersten Sensors erfolgt bevorzugt ununterbrochen bzw. fortlaufend und insbesondere während des gesamten Verfahrens der Integration des Fadens in das Papiersubstrat.
Es ist weiter möglich, dass die Verfahrensschritte und Unterschritte einmal oder mehrmals durchgeführt werden. Insbesondere können sich Verfahrensschritte und Unterschritte wiederholen. Die bevorzugte Abfolge der Verfahrensschritte weist zumindest Reihenfolge von Schritt a) - Schritt b) - Schritt c) - Schritt d) - Schritt e) auf, wobei insbesondere zwischen diesen Schritten weitere Schritte oder Unterschritte eingefügt sein können.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Faden vorteilhafterweise registergenau zu in der Papierbahn vorgesehenen Fenstern in die Papierbahn eingebettet werden, wobei der Faden bereits in die sich bildende Papierbahn eingebracht wird. Dabei kann der Faden entweder auf das Papiersieb aufgebracht werden, auf welchem sich die Papierpulpe als Papierbahn ablagert, oder der Faden kann insbesondere auf dem Papiersieb, zwischen zumindest zwei Teil-Papierbahnen eingefügt werden. Das hat den Vorteil, dass der Faden zumindest bereichsweise von dem Papier umschlossen werden kann, während sich aus der Papierpulpe und/oder aus den zumindest zwei Teil-Papierbahnen eine feste Papierbahn bildet. Das heißt, dass die Erzeugung der Papierbahn selbst und die Einbettung des Fadens gleichzeitig erfolgt und somit der Faden registergenau in die Papierbahn integriert wird und damit auch ein integraler Bestandteil der Papierbahn bzw. des Papiersubstrats wird, der insbesondere lagegenau zu den Fensteröffnungen im Papier angeordnet ist. Eine nachträgliche Manipulation oder auch ein nachträglicher Austausch des Fadens in dem Papiersubstrat ist dadurch erschwert, weil insbesondere ein erneutes registergenaues bzw. lagegenaues Einbringen des Fadens in das Papier erschwert ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Erfassen der Registerposition der Papierbahn nach Schritt c) mittels eines den Papiersieb erfassenden zweiten Sensors und/oder mittels eines die entstandene Papierbahn erfassenden dritten Sensors und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebs und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebantriebs. Der die entstandene Papierbahn erfassende dritte Sensor ist vor oder nach einer Trocknung angeordnet. Der die entstandene Papierbahn erfassende dritte Sensor erfasst vorzugsweise die Abfolge der Merkmale der Papierbahn.
Die nachfolgenden vorteilhaften Ausgestaltungen können auf jedes beliebige der vorgenannten Verfahren bezogen werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Merkmale Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Funktionsmerkmale, wie z.B. Registermarken.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Merkmale sichtbar und/oder maschinell lesbar. Die Merkmale können entsprechend optisch oder magnetisch ausgestaltet sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen der
Faden und/oder der erste Faden und/oder der zweite Faden und/oder der Vorlauffaden und/oder der Originalfaden eine Breite von 1 mm bis 25 mm, bevorzugt 2 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 10 mm, auf.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen der Faden und/oder der erste Faden und/oder der zweite Faden und/oder der Vorlauffaden und/oder der Originalfaden eine Dicke von 6 pm bis 75 pm, bevorzugt eine Dicke von 15 pm bis 50 pm, besonders bevorzugt eine Dicke von 20 pm bis 40 pm, auf.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen der Faden und/oder der erste Faden und/oder der zweite Faden und/oder der Vorlauffaden und/oder der Originalfaden ein E-Modul im Bereich von 2500 N/mm2 bis 5000 N/mm2, vorzugsweise im Bereich von 3000 N/mm2 bis 4500 N/mm2, auf.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Zugkraft im Bereich von 10 cN (Zentinewton) bis 1000 cN, bevorzugt im Bereich von 100 cN bis 800 cN, besonders bevorzugt im Bereich von 150 cN bis 600 cN, auf den Faden, den ersten Faden, den zweiten Faden, den Vorlauffaden und/oder den Originalfaden ausgeübt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Zugkraft im Bereich von 10 cN (Zentinewton) bis 500 cN, bevorzugt im Bereich von 20 cN bis 300 cN, besonders bevorzugt im Bereich von 30 cN bis 100 cN, auf den Faden, den ersten Faden, den zweiten Faden, den Vorlauffaden und/oder den Originalfaden ausgeübt.
Der Begriff Zugkraft kann auch durch die Begriffe Spannung oder Vorspannung oder Vordehnung des Fadens ausgedrückt werden. Eine an der Papiermaschine zur Ausbildung eines Fensters in der Papierbahn benötigte, auf den Faden ausgeübte Zugkraft beträgt vorzugsweise mindestens 10 cN, bevorzugt mindestens 100 cN. Bei zu geringer Zugkraft besteht die Gefahr, dass sich Papierpulpe zwischen Papiersieb und Faden spült. Dies kann dazu führen, dass sich das Fenster nicht oder nicht sauber ausbildet. Die auf den Faden ausgeübte Zugkraft bestimmt vorzugsweise, wie stark der Faden gegen das Papiersieb gedrückt wird.
Wird die Zugkraft zu stark erhöht, steigt die Spannung im eingebetteten Faden was dazu führen kann, dass sich der Faden nach dem Einbetten wieder aus dem Papier löst. Die maximal mögliche Zugkraft beträgt 1000 cN, vorzugsweise 800 cN.
Die Verkürzung der Rapportlänge des Fadens, und die Dehnfähigkeit des Fadens und/oder die Zugkraft bei der Integration des Fadens sind vorzugsweise die das Verfahren beeinflussenden Parameter des Fadens. Weitere das Verfahren beeinflussende Parameter können das Flächengewicht der auf dem Papiersieb aufliegenden Papiermasse, die Anzahl der Fensteröffnungen pro Rapport und/oder pro Bogen und/oder die Geschwindigkeit der Papiermaschine sein.
Die Zugkraft kann zur Registerregelung in einer Anlaufphase und zur Registerregelung beim Wechsel einer Fadenrolle erhöht werden. Im laufenden Betrieb kann die Zugkraft für das Erhalten des Registers vorzugsweise konstant gehalten werden.
Die hier angegebene Zugkraft in cN (Zentinewton) ergibt sich aus vorzugsweise der Zugkraft, die bei der Abwicklung auf den Faden wirkt, die etwa bei 10 cN bis 400 cN liegt. Zwischen der Abwicklung und der Position, an der der Faden in das Papiersubstrat bzw. auf das Papiersieb einläuft, können noch mehrere Laufrollen, insbesondere freilaufende Laufrollen ohne eigenen Antrieb, über die der Faden geführt wird, vorgesehen sein. Pro Laufrolle kommt jeweils eine weitere Zugkraft (als Bremswirkung aufgrund der Reibungskräfte in der Lagerung der Laufrolle und/oder aufgrund der Reibungskräfte zwischen Faden und Laufrolle und/oder aufgrund der Verformungsenergie beim Umlenken des Fadens) auf den Faden hinzu von jeweils 3 cN bis 5 cN. Damit liegt der Einlaufzug am Papiersieb bei 10 cN bis 1000 cN.
Zwischen Abwickler (Fadenrolle) und Papiersieb ist vorzugsweise das Zugwerk angeordnet. Je nach Größe der Zugkraft, welche das Zugwerk selbst auf den Faden ausübt, muss der Abwickler (Fadenrolle) jeweils nachregeln. Zieht das Zugwerk mehr, muss der Abwickler (Fadenrolle) entsprechend langsamer laufen, damit nicht zu viel Faden nachgefördert wird. Der Abwickler (Fadenrolle) kompensiert also vorzugsweise die Zugänderung vor dem Zugwerk. Das Zugwerk definiert damit den Einlaufzug am Papiersieb.
Dabei erfolgt das Dehnen des Fadens zum Erreichen des Registers mit einer Kraft von mehr als 30 cN insbesondere in der Anlaufphase bzw. in der Vorlaufphase beim Faden-Rollenwechsel. Bei zu großen auf den Faden wirkenden Zugkräften ist das entstehende Papier häufig Ausschuss. Ist das Register in der gewünschten Toleranz erreicht, reichen deutlich geringere Zugkräfte aus, um das Register in der gewünschten Toleranz zu halten.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in mehreren Spuren jeweils ein Faden pro Spur zur Papierbahn gefördert und jeweils registergenau in die Papierbahn eingebracht. Die einzelnen Fäden werden vorzugsweise parallel zueinander und unabhängig voneinander gefördert und parallel zueinander und unabhängig voneinander in die Papierbahn eingebracht.
Vorzugsweise sind vier bis 24 Spuren vorgesehen. Vorzugsweise werden also vier bis 24 Fäden gleichzeitig in die Papierbahn eingebracht. Nach Maßgabe der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Fördern eines Fadenstrangs, insbesondere eines endlosen Fadenstrangs, beansprucht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise zum Durchführen des entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet.
Zumindest ein bewegter erster Faden und ein zweiter Faden werden zur Herstellung des Fadenstrangs verbunden. Der erste und der zweite Faden umfassen jeweils eine vielfach wiederholte Abfolge von Merkmalen. Die Vorrichtung umfasst zumindest einen Sensor, vorzugsweise zumindest einen ersten Sensor, zum Erfassen der Registerposition zumindest des ersten Fadens, eine Fadenverbindungseinrichtung zum Verbinden des ersten Fadens und des zweiten Fadens, und eine Steuereinheit zum Erzeugen eines Steuersignals auf der Grundlage der mittels des Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors, erfassten Registerposition. Die Registerposition des ersten Fadens und die Registerposition des zweiten Fadens werden beim Verbinden des ersten Fadens und des zweiten Fadens auf der Grundlage des Steuersignals oder der Steuersignale in Übereinstimmung gebracht.
Die Abfolge von Merkmalen können Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Funktionsmerkmale, z.B. Registermarken sein. Die Abfolge der Merkmale des ersten Fadens ist insbesondere identisch zu der Abfolge der Merkmale des zweiten Fadens. Bevorzugt ist der Aufbau und die Merkmale des ersten Fadens identisch zu dem Aufbau und zu den Merkmalen des zweiten Fadens.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Faden vorteilhafterweise registergenau zu in der Papierbahn vorgesehenen Fenstern in die Papierbahn eingebettet werden, wobei der Faden bereits in die sich bildende Papierbahn eingebracht wird. Dabei kann der Faden entweder auf das Papiersieb aufgebracht werden, auf welchem sich die Papierpulpe als Papierbahn ablagert, oder der Faden kann insbesondere auf dem Papiersieb, zwischen zumindest zwei Teil-Papierbahnen eingefügt werden. Das hat den Vorteil, dass der Faden zumindest bereichsweise von dem Papier umschlossen werden kann, während sich aus der Papierpulpe und/oder aus den zumindest zwei Teil-Papierbahnen eine feste Papierbahn bildet. Das heißt, dass die Erzeugung der Papierbahn selbst und die Einbettung des Fadens gleichzeitig erfolgt und somit der Faden registergenau in die Papierbahn integriert wird und damit auch ein integraler Bestandteil der Papierbahn bzw. des Papiersubstrats wird, der insbesondere lagegenau zu den Fensteröffnungen im Papier angeordnet ist. Eine nachträgliche Manipulation oder auch ein nachträglicher Austausch des Fadens in dem Papiersubstrat ist dadurch erschwert, weil insbesondere ein erneutes registergenaues bzw. lagegenaues Einbringen des Fadens in das Papier erschwert ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fadenverbindungseinrichtung eine Halteeinrichtung zum Halten des zweiten Fadens, vorzugsweise zum Halten des zweiten Fadens mit einer bekannten Position der Merkmale entlang der Längserstreckung des zweiten Fadens, und/oder eine Einrichtung zum Inkontaktbringen des zweiten Fadens mit dem ersten Faden.
Nach Maßgabe der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Synchronisieren eines Fadenstrangs mit einer Papierbahn beansprucht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise zum Durchführen des entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet.
Die Papierbahn umfasst eine vielfach wiederholte Abfolge von ersten Merkmalen. Die ersten Merkmale können Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Fenster und/oder Funktionsmerkmale, wie z.B. Registermarken, sein. Der Fadenstrang weist zumindest einen Vorlauffaden und einen Originalfaden auf. Der Originalfaden umfasst eine vielfach wiederholte Abfolge von zweiten Merkmalen. Die zweiten Merkmale können Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Funktionsmerkmale, wie z.B. Registermarken, sein. Der Vorlauffaden kann zumindest Funktionsmerkmale, wie z. B. Registermarken aufweisen.
Die Vorrichtung umfasst eine Zugeinrichtung zum Erzeugen von Zugkraft auf den Faden. Aufgrund der Zugkraft findet eine Dehnung des Fadens im Fadenlauf vor dem Einbringen in die Papierbahn statt.
Die Vorrichtung umfasst eine Papiermaschine mit einem Papiersieb zum Ausbringen einer Pulpe zur Erzeugung der Papierbahn und einer Einrichtung zum Erfassen der Registerposition der Papierbahn. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zum Einbringen und/oder Einschießen des Vorlauffadens in die auf das Papiersieb ausgebrachte Pulpe, so dass der Vorlauffaden nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn verbunden ist, wobei die Papierbahn den Vorlauffaden zumindest teilweise umschließt. Die Vorrichtung umfasst eine Fadenverbindungseinrichtung zum Verbinden des Vorlauffadens und des Originalfadens und eine Steuereinheit zum Erzeugen eines Steuersignals auf der Grundlage der erfassten Registerposition der Papierbahn, wobei der Originalfaden derart durch den Vorlauffaden mitgenommen und darauffolgend gedehnt wird, dass die Registerposition des Originalfadens und die Registerposition der Papierbahn in Übereinstimmung gebracht werden, wobei der Originalfaden nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn verbunden ist, wobei die Papierbahn den Originalfaden zumindest teilweise umschließt.
Das Erfassen der Registerposition der Papierbahn kann mittels eines den Papiersieb erfassenden zweiten Sensors und/oder mittels eines die entstandene Papierbahn erfassenden dritten Sensors und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebs und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebantriebs erfolgen. Der die entstandene Papierbahn erfassende dritte Sensor kann vor oder nach einer Trocknung angeordnet sein. Der die entstandene Papierbahn erfassende dritte Sensor kann die Abfolge der Merkmale der Papierbahn erfassen.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Faden vorteilhafterweise registergenau zu in der Papierbahn vorgesehenen Fenstern in die Papierbahn eingebettet werden. Dabei wird der Faden bereits in die sich bildende Papierbahn eingebracht. Dabei kann der Faden entweder auf das Papiersieb aufgebracht werden, auf welchem sich die Papierpulpe als Papierbahn ablagert, oder der Faden kann insbesondere auf dem Papiersieb, zwischen zumindest zwei Teil-Papierbahnen eingefügt werden. Das hat den Vorteil, dass der Faden zumindest bereichsweise von dem Papier umschlossen werden kann, während sich aus der Papierpulpe und/oder aus den zumindest zwei Teil-Papierbahnen eine feste Papierbahn bildet. Das heißt, dass die Erzeugung der Papierbahn selbst und die Einbettung des Fadens gleichzeitig erfolgt und somit der Faden registergenau in die Papierbahn integriert wird und damit auch ein integraler Bestandteil der Papierbahn bzw. des Papiersubstrats wird, der insbesondere lagegenau zu den Fensteröffnungen im Papier angeordnet ist. Eine nachträgliche Manipulation oder auch ein nachträglicher Austausch des Fadens in dem Papiersubstrat ist dadurch erschwert, weil insbesondere ein erneutes registergenaues bzw. lagegenaues Einbringen des Fadens in das Papier erschwert ist.
Das registrierte Einbringen des Fadens in die Papierbahn bzw. in das Papiersubstrat würde ohne ein entsprechend registriertes Spleißen, das heißt Verbinden eines bewegten ersten Fadens mit einem zweiten Faden, bei jedem Rollenwechsel des Fadens verloren gehen und müsste ganz neu eingestellt werden. Dabei würde ein hoher Ausschuss von mit falsch positioniert eingebettetem Faden versehenem Papiersubstrat anfallen. Heute hat dieser Ausschuss besonders große Relevanz, weil aus wirtschaftlichen Gründen eine Ausschussreduzierung immer wichtiger wird und auch viele Zentralbanken sehr genau Rechenschaft darüber verlangen, wie viele Sicherheitselemente und Mengen an Sicherheitspapier als Ausschuss vernichtet werden müssen und wie viel als Nutz-Substrat für Sicherheitsdokumente, insbesondere Banknoten erhalten bleibt. Besonders bevorzugt ist es für eine weitere Verringerung des Ausschusses, dass für das initiale Greifen des Fadens in der Papierpulpe bzw. am Papiersieb ein Einlaufmaterial verwendet wird. Dieses Einlaufmaterial liegt insbesondere als separates Rollenmaterial vor. In diesem Fall wird das Einlaufmaterial als Vorlauffaden bezeichnet. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der eigentliche Faden das Einlaufmaterial in einem Vorlaufbereich aufweisen. Durch die Verwendung eines Vorlauffadens wird während der Einrichtung der Vorrichtung kein Originalfaden verwendet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine geringere Menge Ausschuss mit nicht zum Papier registerhaltig integriertem Faden unter Verwendung von Originalfäden gebildet wird. Die Verwendung von Originalfaden unterliegt häufig einer Dokumentationspflicht, so dass dessen Verwendung in Ausschussware zu vermeiden ist. Weiterhin ist Originalfaden komplexer in der Herstellung und damit teurer als Vorlauffaden.
Beim Einbringen von Fäden in ein Papiersubstrat ist in der Regel auf die richtige Lageposition des Fadens relativ zum Papiersubstrat zu achten. Insbesondere ist es dabei wichtig, dass die Vorderseite und Rückseite des Fadens in der gewünschten Weise relativ zum Papiersubstrat positioniert ist, wenn der Faden in das Papiersubstrat eingebettet wird. Ist die Position nicht korrekt, muss der Faden während des Einlaufs in das Papiersubstrat auf die richtige Seite gedreht werden, das heißt die Position der Vorderseite und Rückseite des Fadens relativ zum Papiersubstrat geändert werden. Auch diese Lageänderung des Fadens in Bezug auf seine Vorderseite und Rückseite kann mit einem Vorlauffaden ökonomisch günstiger und mit den weiteren vorgenannten Vorteilen in Bezug auf Dokumentationspflichten und Vermeidung von Papiersubstrat-Ausschuss erfolgen als mit einem Originalfaden.
Die Lageposition des Fadens in Bezug auf die Vorderseite und Rückseite des Fadens relativ zum Papiersubstrat kann alternativ oder zusätzlich zu der registergenauen Einbringung des Fadens relativ zum Papiersubstrat in das Papiersubstrat mit einem Vorlauffaden erfolgen. Das heißt, der Vorlauffaden kann, wie zuvor erwähnt, verwendet werden, um eine registergenaue Einbringung des Fadens relativ zum Papiersubstrat zu erreichen und/oder der Vorlauffaden kann verwendet werden, um eine lagerichtige Einbringung des Fadens in Bezug auf seine Vorderseite und Rückseite relativ zum Papiersubstrat zu erreichen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fadenverbindungseinrichtung eine Halteeinrichtung zum Halten des Originalfadens, vorzugsweise zum Halten des Originalfadens mit einer bekannten Position der Merkmale entlang der Längserstreckung des Originalfadens, und/oder eine Einrichtung zum Inkontaktbringen des Originalfadens mit dem Vorlauffaden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweite Rapportlänge des Originalfadens kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Die zweite Rapportlänge des Originalfadens ist vorzugsweise um 0,1 % bis 10%, bevorzugt um 0,1 % bis 5%, weiter bevorzugt um 0,2% bis 3%, besonders bevorzugt um 0,3% bis 1 % kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Beispielsweise ist die zweite Rapportlänge des Originalfadens 2% kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Der Längenfaktor ergibt sich aus den genannten Prozentwerten durch ein Abziehen dieser Prozentwerte von der Zahl 1 . Im genannten Beispiel von 2% ergibt sich also ein Längenfaktor von 0,98. Der Längenfaktor kann auch als eine Dehnungsreserve bezeichnet werden. Nach Maßgabe der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Synchronisieren eines Fadens mit einer Papierbahn beansprucht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise zum Durchführen des entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet.
Die Papierbahn umfasst eine vielfach wiederholte Abfolge von ersten Merkmalen. Die ersten Merkmale können Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Fenster und/oder Funktionsmerkmale, wie z.B. Registermarken, sein.
Der Faden umfasst eine vielfach wiederholte Abfolge von zweiten Merkmalen. Die zweiten Merkmale können Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Funktionsmerkmale, wie z.B. Registermarken, sein.
Die Vorrichtung umfasst eine Papiermaschine mit einem Papiersieb zum Ausbringen einer Pulpe zur Erzeugung der Papierbahn und einer Einrichtung zum Erfassen der Registerposition der Papierbahn. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zum Einbringen und/oder Einschießen des Fadens in die auf das Papiersieb ausgebrachte Pulpe, so dass der Faden nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn verbunden ist, wobei die Papierbahn den Faden zumindest teilweise umschließt.
Die Vorrichtung umfasst eine Zugeinrichtung zum Erzeugen von Zugkraft auf den Faden. Aufgrund der Zugkraft findet eine Dehnung des Fadens vor dem Einbringen in die Papierbahn statt.
Die Vorrichtung umfasst einen Sensor, vorzugsweise einen ersten Sensor, zum Erfassen der Registerposition des Fadens und eine Regeleinheit zum Erzeugen eines Regelsignals auf der Grundlage der erfassten Registerposition der Papierbahn und auf der Grundlage der mittels des Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors, erfassten Registerposition des Fadens, wobei der Faden auf der Grundlage des Regelsignals derart gedehnt wird, dass die zweite Registerposition des Fadens und die Registerposition der Papierbahn in Übereinstimmung gebracht werden.
Das Erfassen der Registerposition der Papierbahn kann mittels eines das Papiersieb erfassenden zweiten Sensors, und/oder mittels eines die entstandene Papierbahn erfassenden dritten Sensors und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebs und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebantriebs erfolgen. Der die entstandene Papierbahn erfassende dritte Sensor kann vor oder nach einer Trocknung angeordnet sein. Der die entstandene Papierbahn erfassende dritte Sensor kann eine Abfolge der Merkmale der Papierbahn erfassen.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Faden vorteilhafterweise registergenau zu in der Papierbahn vorgesehenen Fenstern oder anderen Merkmalen in die Papierbahn eingebettet werden. Dabei wird der Faden bereits in die sich bildende Papierbahn eingebracht. Dabei kann der Faden entweder auf das Papiersieb aufgebracht werden, auf welchem sich die Papierpulpe als Papierbahn ablagert, oder der Faden kann insbesondere auf dem Papiersieb, zwischen zumindest zwei Teil-Papierbahnen eingefügt werden. Das hat den Vorteil, dass der Faden zumindest bereichsweise von dem Papier umschlossen werden kann, während sich aus der Papierpulpe und/oder aus den zumindest zwei Teil-Papierbahnen eine feste Papierbahn bildet. Das heißt, dass die Erzeugung der Papierbahn selbst und die Einbettung des Fadens gleichzeitig erfolgt und somit der Faden registergenau in die Papierbahn integriert wird und damit auch ein integraler Bestandteil der Papierbahn bzw. des Papiersubstrats wird, der insbesondere lagegenau zu den Fensteröffnungen im Papier angeordnet ist. Eine nachträgliche Manipulation oder auch ein nachträglicher Austausch des Fadens in dem Papiersubstrat ist dadurch erschwert, weil insbesondere ein erneutes registergenaues bzw. lagegenaues Einbringen des Fadens in das Papier erschwert ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweite Rapportlänge des Fadens kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Die zweite Rapportlänge des Fadens ist vorzugsweise um 0,1 % bis 10%, bevorzugt um 0,1 % bis 5%, weiter bevorzugt um 0,2% bis 3%, besonders bevorzugt um 0,3% bis 1 % kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Beispielsweise ist die zweite Rapportlänge des Fadens 2% kürzer als eine erste Rapportlänge der Papierbahn. Der Längenfaktor ergibt sich aus den genannten Prozentwerten durch ein Abziehen dieser Prozentwerte von der Zahl 1 . Im genannten Beispiel von 2% ergibt sich also ein Längenfaktor von 0,98. Der Längenfaktor kann auch als eine Dehnungsreserve bezeichnet werden.
Selbstverständlich können auch angeführte Sachmerkmale äquivalent in einem Verfahren oder angeführte Verfahrensmerkmale im Produkt angewendet werden.
Wie oben beschrieben ist es auch denkbar, dass in einer Produktion einer Papierbahn mehrere Fäden in verschiedenen Spuren nebeneinander gefördert werden. Insbesondere kann eine Vielzahl von Fäden in verschiedenen Spuren nebeneinander gefördert und jeweils ein Faden pro Spur registergenau in die Papierbahn eingebracht werden. Dazu können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen entsprechend nebeneinander angeordnet werden, um jeweils einen Faden pro Spur registergenau in die Papierbahn einzubringen bzw. die erfindungsgemäßen Verfahren können parallel nebeneinanderliegend ausgeführt werden, um jeweils einen Faden pro Spur registergenau in die Papierbahn einzubringen.
Im Folgenden wird der im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Förderweg des Fadens näher erläutert. Der Faden wird vorzugsweise von einer Fadenrolle abgerollt und dem Papiersieb zugeführt. Der Faden läuft dabei vorzugsweise von der Fadenrolle über diverse Umlenkrollen über ein Zugwerk und eine Sensorrolle auf das den Hauptformer bildende Papiersieb. Die Sensorrolle gehört zu einer Messeinheit für die Fadenspannung. Das Zugwerk regelt die Dehnung des Fadens. Die Dehnung des Fadens kann über die Messeinheit gemessen werden. Die Dehnung des Fadens kann weiterhin über den ersten Sensor durch einen Vergleich der Fadengeschwindigkeit, z.B. aus der Oberflächengeschwindigkeit des Papiersiebs mit dem Zeitintervall zwischen zwei Merkmalen des Fadens und dem ungedehnten Intervall zwischen zwei Merkmalen des Fadens ermittelt werden. Das Zugwerk kann über eine elektronische Steuerung durch die Signale des auf den Faden bezogenen ersten Sensors und/oder des auf das Papiersieb bezogenen zweiten Sensors gesteuert werden. Der auf den Faden bezogene erste Sensor detektiert vorzugsweise die Registermarken des Fadens. Der auf das Papiersieb bezogene zweite Sensor detektiert vorzugsweise Positionsmerkmale am Papiersieb. Das Signal des auf das Papiersieb bezogenen zweiten Sensors kann anstatt am Papiersieb auch von der Papierbahn selbst und/oder von einem oder mehreren Sensoren stammen, die stromabwärts zum Papiersieb im weiteren Verlauf an der Papierbahn angeordnet sind.
Der auf das Papiersieb bezogene zweite Sensor detektiert vorzugsweise Positionsmerkmale direkt am Papiersieb und/oder dort angeordnete und fest mit dem Papiersieb verbundene Elemente zur Erzeugung der Fenster und/oder der Wasserzeichen in der Papierbahn. Der zweite Sensor leitet diese Signale vorzugsweise an die elektronische Steuerung. Bevorzugt ist der auf das Papiersieb bezogene zweite Sensor am Umfang des Papiersiebs angeordnet.
Ein optionaler dritter Sensor kann stromabwärts zum Papiersieb an der Papierbahn angeordnet sein und stellt in einer Ausführungsform eine Alternative zum auf das Papiersieb bezogenen zweiten Sensor dar. Dies ist vorteilhaft, weil das Papiersieb und die damit verbundenen Elemente zur Erzeugung der Fenster und/oder der Wasserzeichen in der Papierbahn Positionstoleranzen aufweisen können, die bei der Herstellung des Papiersiebs entstehen und/oder während der Produktion durch Temperaturschwankungen und/oder aufgrund Alterungserscheinungen oder Abnutzungserscheinungen am Papiersieb entstehen.
Der optionale dritte Sensor kann in einer weiteren Ausführungsform ebenfalls stromabwärts zum Papiersieb an der Papierbahn zusätzlich zum auf das Papiersieb bezogenen zweiten Sensor vorgesehen sein. Dies kann insbesondere zur Regelung in einem geschlossenen Regelkreis (Closed-Loop- Steuerung) durch Vergleich der Ist-Werte an der nach dem Papiersieb vorliegenden Papierbahn mit den Signalen der am bzw. stromaufwärts zum Papiersieb angeordneten Sensoren in der elektronischen Steuerung vorgesehen sein, das heißt mit den Signalen des auf das Papiersieb bezogenen zweiten Sensors und den Signalen des auf den Faden bezogenen ersten Sensors. Dabei detektiert der dritte Sensor insbesondere die Signale eines Fensters und/oder eines Wasserzeichens in der Papierbahn. Weiterhin kann dafür ein weiterer optionaler vierter Sensor ebenfalls stromabwärts zum Papiersieb an dem Papiersubstrat vorgesehen sein, der die Position des Fadens in der Papierbahn detektiert. In der elektronischen Steuerung können die Signale des dritten und/oder des vierten Sensors mit den Signalen des ersten und/oder des zweiten Sensors abgeglichen werden und bei Abweichungen der Signale kann die Fadenspannung bzw. die Dehnung des Fadens angepasst werden.
Stromabwärts zum Papiersieb ist vorzugsweise zumindest eine Trocknereinrichtung angeordnet. Das Papiersubstrat mit dem eingebetteten Faden kann in der Trocknereinrichtung getrocknet werden. Während dieser Trocknung schrumpft das Papiersubstrat in Länge und Breite, während das Papiersubstrat bis auf eine gewünschte Restfeuchte getrocknet wird. Es ist dabei vorteilhaft, wenn das Papiersubstrat mit dem eingebetteten Faden insbesondere während der Trocknung gedehnt wird, um der Schrumpfung etwas entgegenzuwirken und insbesondere den Schrumpfungsprozess kontrollierter ablaufen zu lassen, indem eine Kraft in der Vorschubrichtung auf das Papiersubstrat einwirkt. Eine solche Dehnung des Papiersubstrats mit dem eingebetteten Faden kann beispielsweise 0,5% bis 5%, bevorzugt 1% bis 3% betragen.
Aufgrund der Veränderung des Papiersubstrats während der Trocknung kann es auch vorteilhaft sein, den dritten und/oder den vierten Sensor stromabwärts zu der Trocknereinrichtung anzuordnen. Es ist auch möglich, den dritten und/oder den vierten Sensor stromaufwärts zu der Trocknereinrichtung und/oder stromabwärts zu der Trocknereinrichtung anzuordnen.
Eine Markiereinrichtung ist bevorzugt stromabwärts zu der Trocknereinrichtung angeordnet. Mittels der Markiereinrichtung können Markierungen auf dem getrockneten Papiersubstrat aufgebracht und/oder eingebracht werden.
Mit Hilfe der von den Sensoren erfassten Signalen werden die Registermarken des Fadens vorzugsweise in Übereinstimmung bzw. Gleichlauf mit den Registermarken am Papiersieb gebracht, inklusive eines Toleranzbereichs. Um den Faden in der Anlaufphase oder beim Rollenwechsel in das Register zu bringen, können beispielsweise höhere Zugkräfte und damit eine größere Fadendehnung erforderlich sein als im laufenden Betrieb, wenn das Register „steht“.
Besonders bevorzugt ist es bei dieser Lösung, wenn das Spleißen, das heißt das Anfügen eines neuen Fadens an das Ende eines zuvor verwendeten Fadens, im Register bzw. „nahe des Registers“ erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass das Register zum Papiersieb in der gewünschten Toleranz erhalten bleibt bzw. schnell wieder in der gewünschten Toleranz erreicht werden kann. Ein weiterer auf den Faden bezogener fünfter Sensor kann stromaufwärts, das heißt in Laufrichtung vor der Spleißvorrichtung angeordnet sein. Der weitere auf den Faden bezogene fünfte Sensor nimmt die Registermarke des verwendeten Fadens stromaufwärts zur Spleißvorrichtung auf. Der weitere auf den Faden bezogene fünfte Sensor kann alternativ zu dem auf den Faden bezogenen ersten Sensor oder zusätzlich zu dem auf den Faden bezogenen ersten Sensor vorgesehen sein. Der auf den Faden bezogene erste Sensor ist vorzugsweise stromabwärts zur Spleißvorrichtung angeordnet. Durch den weiteren auf den Faden bezogenen fünften Sensor kann das Spleißen nahe dem Register unterstützt werden.
In einer bevorzugten Ausführung sind zwei Sensoren zum Erfassen der Registermarken des Fadens vorgesehen. Der vor der Spleißvorrichtung angeordnete fünfte Sensor nimmt im ablaufenden und/oder unteren und/oder ersten Faden vorgesehene Registermarken auf. Dadurch kann das Spleißen nahe dem Register unterstützt werden. Der auf den Faden bezogene erste Sensor ist nach der Spleißvorrichtung angeordnet und dient zur Einstellung der Dehnung des Fadens, um die Registerhaltigkeit in Bezug auf die Papierbahn herzustellen bzw. zu halten.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen der Faden und/oder der erste Faden und/oder der zweite Faden und/oder der Vorlauffaden und/oder der Originalfaden ein E-Modul im Bereich von 2500 N/mm2 bis 5000 N/mm2, vorzugsweise im Bereich von 3000 N/mm2 bis 4500 N/mm2, auf. Zur Bestimmung des E-Moduls wurden unterschiedliche Fäden mit unterschiedlichen Schichtaufbauten vermessen. Die verwendeten Fäden unterschieden sich in den Aufbauten insbesondere Dicke und Anzahl der PET- Trägerfolien, wobei sogenannte Vollfäden mit zwei PET-Trägerfolien sowie auch sogenannte Halbfäden mit einer PET-Trägerfolie vermessen wurden. Die verwendeten Fäden unterschieden sich weiterhin in der Anzahl der Schichten sowie auch in der chemischen Formulierung der Schichten auf dem oder den PET-Trägerfolien. Das E-Modul wurde dabei gemäß DIN ISO 527-1-3 bestimmt. Dazu wurden 100 mm lange Fadenabschnitte mit einer Breite von 3 mm, 4,5 mm und 5 mm sowie einer Dicke im Bereich zwischen 25 pm und 37 pm in einem Messgerät von Zwick (Zwick Z005 der Firma Zwick GmbH & Co. KG, Ulm) eingespannt und vermessen.
In der Anlaufphase wird für jede zu verwendende Spur jeweils ein Faden, vorzugsweise ein Vorlauffaden, erstmalig in die die Papierbahn bildende Papierpulpe eingeschossen. Bis der jeweilige Faden, vorzugsweise Vorlauffaden, in der Papierpulpe und auf dem Papiersieb greift, das heißt bis er zuverlässig mitgenommen wird, dauert es pro Spur etwas unterschiedlich lange. Dabei wird der Faden, vorzugsweise Vorlauffaden, in jeder Spur „ins Register gezogen“. Sobald dies auf allen Spuren der Fall ist, das heißt unmittelbar nach Ende der Anlaufphase, werden in allen Spuren die Fäden im Register gespleißt, das heißt mit neu zulaufenden Fadenrollen verbunden. Vorzugsweise wird dabei jeweils der Vorlauffaden mit einem Originalfaden verbunden.
Der Vorlauffaden entspricht vorzugsweise dem ersten Faden. Der Vorlauffaden erzeugt in einer speziellen Ausführung auch ein Registersignal bzw. weist der Vorlauffaden Registermarken auf, aber keine Sicherheitsmerkmale. Damit kann der Vorlauffaden nach dem Greifen auch zum Einstellen eines Registers zur Papierbahn dienen und Originalfaden einsparen. Die Registermarken können auch dazu geeignet sein, die Vorderseite und/oder die Rückseite des Fadens und damit seine Lageposition sensorisch zu erkennen.
Der Originalfaden entspricht vorzugsweise dem zweiten Faden und ist vorzugsweise mit bekannter Position manuell in der Halteeinrichtung geklemmt. Das Auslösesignal für die Halteeinrichtung kommt nun, falls der Vorlauffaden keine Registermarken hat, bevorzugt von einem Sensor am Papiersieb (etwas ungenaueres Signal als ein Registersignal von einem Faden-Sensor), sodass der Originalfaden „nahe am Register“ einlaufen kann.
Das Verfahren läuft häufig mit Papierbahnen von ca. 750 mm (1x Superformat = 820 mm) bis 3000 mm (4x Superformat) Breite und 5 oder 6 Spuren pro „Superformat“ mit Nutzen. In dieselbe Papierpulpe laufen also gleichzeitig bis zu 24 Fäden parallel ein. Zusätzliche, vollständig eingebettete Fäden können zusätzlich noch in die Papierpulpe einlaufen.
Besonders bevorzugt ist es für eine weitere Verringerung des Ausschusses, dass für das initiale Greifen des Fadens in der Papierpulpe bzw. am Papiersieb ein Einlaufmaterial verwendet wird. Dieses Einlaufmaterial liegt insbesondere als separates Rollenmaterial vor. In diesem Fall wird das Einlaufmaterial als Vorlauffaden bezeichnet. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der eigentliche Faden das Einlaufmaterial in einem Vorlaufbereich aufweisen.
Der Vorlauffaden kann in einer Ausführung ohne Registermarken und/oder ohne andere funktionale und/oder ohne dekorative Merkmale ausgestaltet sein. In einer alternativen Ausführung kann der Vorlauffaden zumindest funktionale Merkmale, insbesondere in Form von Registermarken aufweisen.
Vorzugsweise weist der Vorlauffaden eine deutlich erkennbare Musterung (beispielsweise eine Beschriftung „Vorlaut / Preload“ und/oder eine deutlich erkennbare Musterung) auf. Vorzugsweise weist der Vorlauffaden eine Oberfläche auf, die sich in ihren Haftungseigenschaften nicht von denen des Originalfadens unterscheidet. Unter Originalfaden wird der im Normalbetrieb verwendete Faden verstanden. Der Originalfaden umfasst also insbesondere Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder Funktionsmerkmale, wie z. B. Registermarken. Während der Vorlauffaden in die die Papierbahn bzw. in die das Papiersubstrat bildende Papierpulpe einläuft, wird eine initiale Verankerung des jeweiligen Vorlauffadens auf allen Spuren in dem Papiersubstrat hergestellt, jedoch in einer Ausführung noch ohne Register in Bezug auf die Fenster im Papiersubstrat. Diese Verankerungsphase kann bei jeder Spur unterschiedlich lang dauern, insbesondere zwischen 1 Sekunden und 600 Sekunden. Daher ist es vorteilhaft, einen Vorlauffaden auf separaten Rollen als Einlaufmaterial zu verwenden. Der Vorlauffaden weist vorzugsweise auf jeder Spur bzw. auf jeder Rolle eine Länge zwischen 50 m und 50000 m, besonders bevorzugt 500 m bis 5000 m, auf. Diese initiale Verankerungsphase erfolgt insbesondere beim Maschinenanlauf der Papiermaschine und/oder bei einem Jobwechsel oder in Situationen, in denen der kontinuierliche Prozessablauf so gestört wird, dass ein Neustart des Prozesses erforderlich wird. Beim Neustart wird der Faden in die die Papierbahn bzw. das Papiersubstrat bildende Papierpulpe eingeschossen und das Register neu eingeregelt.
In einer alternativen Ausführung kann der Vorlauffaden Registermarken aufweisen, die während und/oder vor und/oder nach dem Greifen des Vorlauffadens in der Papierpulpe mittels eines Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors, erfasst und in Sensorsignale umgewandelt werden können. Diese Sensorsignale können verwendet werden, um ein Register, d.h. eine Lagegenauigkeit zwischen Vorlauffaden und Papierbahn einzustellen. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur während der Verankerungsphase, sondern auch in der Positionierungsphase, das heißt während des erstmaligen Einregelns eines Registers zwischen Faden und Papierbahn, kein Originalfaden mit Sicherheitsmerkmalen verbraucht wird, sondern der Vorlauffaden, wodurch weniger sicherheitstechnisch sensibler Abfall entsteht. Wird dann der Originalfaden mit dem Vorlauffaden verbunden, ist bereits ein Register zwischen Papierbahn und Faden hergestellt. Die Registermarken können auch dazu geeignet sein, die Vorderseite und/oder die Rückseite des Fadens und damit seine Lageposition sensorisch zu erkennen. Sobald alle Spuren gegriffen haben und insbesondere das Register zwischen Vorlauffaden und Papierbahn erreicht ist, wird in allen Spuren zum selben Zeitpunkt oder verschiedenen Zeitpunkten jeweils ein Originalfaden registernah an den Vorlauffaden angespleißt und danach mit Hilfe des Originalfadens das Register zwischen Faden und Fenstern im Papiersubstrat eingeregelt.
Der Vorlauffaden kann auf einer Rolle mit einer sehr langen Lauflänge angeordnet sein, sodass diese Rolle für mehrere Verankerungsphasen und insbesondere auch Positionierungsphasen mehrfach wiederverwendet werden kann.
Alternativ oder zusätzlich ist es für eine weitere Verringerung des Ausschusses bevorzugt, dass jede Fadenrolle einen Vorlaufbereich aufweist. Dieser Vorlaufbereich weist keine sicherheitsrelevanten Merkmale auf, sondern lediglich Registermarken und/oder andere funktionale und/oder dekorative Merkmale. Beispielsweise weist der Vorlaufbereich eine Beschriftung „Vorlauf / Preload“ und/oder eine deutlich erkennbare Musterung auf. Bevorzugt weist der Vorlaufbereich eine Oberfläche auf, die sich in ihren Haftungseigenschaften nicht von denen des Originalfadens unterscheidet. Der Vorlaufbereich ist bevorzugt zwischen 100 m und 1500 m lang, besonders bevorzugt zwischen 200 m und 1000 m lang.
Während der Vorlaufbereich in das Papiersubstrat einläuft, wird mit Hilfe der Registermarken im Vorlaufbereich das Register hergestellt, sodass beim Erreichen des Endes des Vorlaufbereichs das Register zwischen Faden und Papiersieb in der gewünschten Toleranz ist und beim Einlaufen des Fadens mit Sicherheitsmerkmalen nur noch sehr wenig oder gar kein Ausschuss mehr entsteht. Während der Vorlaufbereich in das Papiersubstrat einläuft, kann auch die Lageposition des Fadens in Bezug auf die Vorderseite und Rückseite des Fadens relativ zum Papiersubstrat eingestellt werden, um insbesondere unerwünschte Verdrehungen des Fadens zu vermeiden und/oder zu korrigieren, sodass beim Erreichen des Endes des Vorlaufbereichs die Lageposition des Fadens in Bezug auf die Vorderseite und Rückseite des Fadens relativ zum Papiersubstrat korrekt ist und beim Einlaufen des Fadens mit Sicherheitsmerkmalen nur noch sehr wenig oder gar kein Ausschuss mehr entsteht.
Dabei ist es bevorzugt, wenn der Vorlaufbereich optische und/oder magnetische und/oder andere Merkmale aufweist, woran das Papiersubstrat mit eingebettetem Vorlaufbereich leicht detektierbar und aussortierbar ist.
In dem in dieser Anlaufphase hergestellten Papiersubstrat, welches Ausschuss darstellt, ist dann bevorzugt nur Einlaufmaterial (das heißt Vorlauffaden oder Vorlaufbereich) enthalten und kann über dessen Kennzeichnung oder über dessen anderes optisches oder funktionales Erscheinungsbild oder Verhalten insbesondere sensorisch leicht detektiert und selektiert werden.
Zur besonders guten Detektierbarkeit von Ausschuss ist es weiterhin vorteilhaft, wenn im Förderweg des Papiersubstrats stromabwärts zum Papiersieb und weiter bevorzugt stromabwärts zur Trocknereinrichtung eine Markiereinrichtung vorgesehen ist. Diese Markiereinrichtung wird von der elektronischen Steuerung so angesteuert, dass eine optisch erkennbare Markierung auf dem Papiersubstrat erzeugt wird, wenn kein ausreichend genaues Register zwischen Faden und Papiersubstrat vorliegt und/oder während der Anlaufphase mit im Papiersubstrat eingebetteten Einlaufmaterial. Die Markiereinrichtung kann bevorzugt ein Inkjetdruckkopf sein oder ein anderweitig elektronisch steuerbares Druckmodul zur Abgabe optisch und/oder elektrisch detektierbarer Substanzen auf das Papiersubstrat. Aufgrund der vergleichsweise großen Breite der feuchten bzw. nassen Papierbahn auf dem Papiersieb und im weiteren Verlauf stromabwärts zu dem Papiersieb sind Randbereiche der Papierbahn trockener und damit verkürzt im Vergleich zu zwischen den Rändern angeordneten Papierbahnbereichen. Diese Randbereiche schrumpfen daher beim anschließenden Trocknungsprozess weniger. Vorzugsweise wird die auf die betreffenden Fäden in diesen Randbereichen ausgeübte Zugkraft beim Einregeln des Registers zwischen Faden und Papierbahn entsprechend angepasst. Beispielsweise kann ein Offsetwert zur Zugkraft in der Steuerung für diese Randbereiche hinterlegt sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind daher nicht einschränkend zu verstehen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Bogens.
Fig. 2 zeigt eine schematische Zeichnung zur Erläuterung der
Rapportlänge.
Fig. 3 zeigt eine schematische Zeichnung zur Anordnung Fenster innerhalb eines Einzelnutzens, beispielsweise einer Banknote.
Fig. 4 zeigt eine schematische Zeichnung zur Anordnung eines im
Faden vorgesehenen Bildmotivs bezüglich eines in der Papierbahn vorgesehenen Fensters.
Fig. 5 zeigt eine schematische Zeichnung zur Anordnung eines im
Faden vorgesehenen Bildmotivs bezüglich eines in der Papierbahn vorgesehenen Stegs. Fig. 6 zeigt eine schematische Zeichnung zu einem ersten
Bespieldesign.
Fig. 7 zeigt eine schematische Zeichnung zu einem zweiten
Bespieldesign.
Fig. 8 zeigt eine schematische Zeichnung zu einem dritten
Bespieldesign.
Fig. 9 zeigt eine schematische Zeichnung eines beispielhaften
Bogens.
Fig. 10 zeigt eine Fadenverbindungseinrichtung mit einer
Zugeinrichtung und einem ersten Sensor in einer Vorderansicht beim Spulen eines ersten Fadens.
Fig. 11 zeigt die Fadenverbindungseinrichtung mit einer
Zugeinrichtung und einem ersten Sensor in einer Vorderansicht beim Anlegen eines zweiten Fadens an den ersten Faden.
Fig. 12 zeigt die Fadenverbindungseinrichtung mit einer
Zugeinrichtung und einem ersten Sensor in einer Vorderansicht beim Ablegen des zweiten Fadens und Mitnehmen des zweiten Fadens durch den ersten Faden.
Fig. 13 zeigt die Fadenverbindungseinrichtung mit einer
Zugeinrichtung und einem ersten Sensor in einer Vorderansicht nach dem Schneiden des ersten Fadens. Fig. 14 zeigt schematisch die Schritte eines Verfahrens zum
Verbinden von des ersten und zweiten Fadens.
Fig. 15 zeigt eine schematische Zeichnung einer ersten Variante zu
Papierlauf und Fadenlauf an Papiersieben.
Fig. 16 zeigt eine schematische Zeichnung einer zweiten Variante zu
Papierlauf und Fadenlauf an Papiersieben.
Fig. 17 zeigt eine schematische Zeichnung einer Papiermaschine zur ersten Variante aus Fig. 15.
Fig. 18 zeigt eine schematische Zeichnung einer Papiermaschine zur zweiten Variante aus Fig. 16.
Fig. 1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Bogens 1. Ein solcher Bogen wird hergestellt, indem auf ein Papiersieb eine Papierpulpe oder eine Papiermaische ausgebracht und getrocknet wird. In die Papierpulpe oder Papiermaische wird gemäß der Erfindung ein Faden registergenau eingefügt. Aus der Papierbahn kann dann eine Vielzahl von Bögen geschnitten werden, wobei Figur 1 als ein Beispiel einen solchen Bogen 1 zeigt.
Der Bogen 1 weist in Laufrichtung L einen Greiferrand 2 und einen Hinterrand 3 auf. Der Greiferrand 2 weist in Laufrichtung L vorzugsweise eine Erstreckung von 20 mm bis 50 mm, beispielsweise eine Erstreckung von 25 mm auf. Der Hinterrand 3 weist in Laufrichtung L vorzugsweise eine Erstreckung von 10 mm bis 30 mm, beispielsweise eine Erstreckung von 15 mm auf.
Weiterhin weist der Bogen 1 eine Vielzahl von Einzelnutzen 4 auf. Bei den Einzelnutzen 4 handelt es sich beispielsweise um Banknoten. Der Greiferrand 2 und der Hinterrand 3 bilden an zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten des Bogens in Laufrichtung L einen Überstand. Entsprechend hat auch der eingebettete Faden einen ebensolchen Überstand aufzuweisen. Dadurch wird erreicht, dass der eingebettete Faden und die Papierbahn die gleiche Rapportlänge aufweisen. Die Rapportlänge RP der Papierbahn entspricht vorzugsweise der Länge eines Bogens 1 in Laufrichtung L inklusive Greiferrand 2 und Hinterrand 3.
Fig. 2 zeigt eine schematische Zeichnung zur Erläuterung der Rapportlänge.
Allgemein entspricht die Bogenlänge 1a auf der Papierbahn 100, das heißt die Länge eines Bogens 1 in Laufrichtung L (inklusive Greiferrand 2 und Hinterrand 3), maximal der Rapportlänge RP auf der Papierbahn 100. Die der Bogenlänge 1a kann auch kürzer sein als die Rapportlänge RP der Papierbahn 100. Bei diesem zweiten Fall erfolgt die Bogenkonfektion als sogenannter „Doppelschnitt“. Dabei entsteht ein kurzer Papierbereich, der zu entsorgen ist.
Das Register des Fadens 10 zur Papierbahn 100 wird bogenweise erzeugt. Das Register des Fadens 10 wird also relativ zum Bogen und daher nicht relativ zu einzelnen Fenstern oder zu einem Einzelnutzen 4, beispielsweise zu einer einzelnen Banknote 8 innerhalb des Bogens erzeugt.
Die Rapportlücke 5 ist der Bereich bestehend aus dem Greiferrand 2 und dem Hinterrand 3 und gegebenenfalls zusätzlich bestehend aus dem durch Doppelschnitt zu entsorgenden Papierbereich. Die Gesamtheit der Einzelnutzen 4 wird auch als Banknotenbereich 7 bezeichnet. In dieser Rapportlücke 5 befindet sich vorzugsweise zumindest eine Steuermarke. Die Steuermarke kann als Wasserzeichen 6 auf der Papierbahn 100 ausgebildet sein. In der Rapportlücke 5 wird außerdem der Bogenschnitt zur Vereinzelung der Bögen, das heißt zur Ausbildung einzelner Bögen, durchgeführt. Der Bogenschnitt wird vorzugsweise jeweils einfach ausgeführt. Alternative kann der Bogenschnitt wie oben bereits erläutert jeweils doppelt ausgeführt werden.
Der Faden 10 weist neben reinen Designmerkmalen auch Funktionsmerkmale auf, insbesondere Registermarken. Die Registermarken dienen im Herstellungsprozess des Fadens als Ausrichtungsmarken, aber vor allem im Applikationsprozess zur registergenauen Anordnung der Fäden 10 in der Papierbahn 100 zu den dort mit erzeugten Fenstern. Besondere Herausforderung hier ist, dass die Fenster praktisch gleichzeitig mit der Einbettung des Fadens entstehen und die Papierbahn 100 dabei noch sehr flexibel und „ungenau“ ist, sodass eine Registerhaltung anspruchsvoll ist.
Die Rapportlänge RF des eingebetteten Fadens 10 und die Rapportlänge RP der Papierbahn 100 stimmen überein. Entsprechend gliedert sich der Rapport des eingebetteten Fadens 10 in einen Designbereich 11 und in die Rapportlücke 5. Mit dem Bezugszeichen 11a ist die Länge des Designbereichs in Laufrichtung bezeichnet. Die Lage des Designbereichs 11a stimmt dabei vorzugsweise mit der Lage des Banknotenbereichs 7 des entsprechenden Bogens 1 überein. In der Rapportlücke 5 weist der eingebettete Faden 10 vorzugsweise zumindest eine Registermarke 12 auf. Die Lage der Registermarke 12 stimmt dabei vorzugsweise mit der Lage der Steuermarke des entsprechenden Bogens 1 überein. Vorzugweise ist genau eine Registermarke 12 auf dem Faden 10 pro Rapportlänge RF, das heißt pro Bogen 1 , angeordnet. Vorzugsweise wird pro Bogen 1 ein Positionssignal vom Papiersieb gemessen und dazu ein Positionssignal von der Registermarke 12 auf dem Faden 10. Es ist jedoch auch möglich, dass mehrere Registermarken 12 auf dem Faden 10 pro Rapportlänge RF angeordnet sind. Entsprechend ist es auch möglich, dass insbesondere auf dem Faden 10 mehr als ein Positionssignal pro Rapportlänge RF gemessen wird. Entsprechend ist es auch möglich, dass auf dem Papiersieb mehr als ein Positionssignal pro Bogen 1 gemessen wird. Vorzugsweise wird ein Positionssignal vom Faden 10 und ein Positionssignal vom Papiersieb gemessen.
Die Registermarke 12 ist vorzugsweise auf dem Faden 10 in Laufrichtung L innerhalb der Rapportlücke 5angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine Registermarke 12 in Form einer Struktur und/oder eines Motivs als Teil des Designs im Fensterbereich angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine Registermarke 12 in Form eines UV-Merkmals als Teil des Designs im Fensterbereich angeordnet sein. Ein UV-Merkmal ist ein Merkmal, welches bei Bestrahlung mit UV-Strahlung (UV = ultraviolett) ausgelesen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine Registermarke 12 in Form eines Magnetcodes als Teil des Designs an einer beliebigen Position innerhalb der Rapportlänge RF angeordnet sein.
Inder Rapportlücke, insbesondere im Greiferrand 2 oder insbesondere im Hinterrand 3 ist im Papiersubstrat ein Fenster vorgesehen, welches eine Registermarke des Fadens offenlegt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Zeichnung zur Anordnung mehrerer Fenster 9 innerhalb eines Einzelnutzens 4, beispielsweise einer Banknote 8. Die Banknote 8 weist in Laufrichtung L der Papierbahn 100 eine obere Notenkante 8a und eine untere Notenkante 8b auf. Die Fenster 9 weisen dabei vorzugsweise einen Abstand von 4 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt einen Abstand von 5 bis 7 mm zur oberen Notenkante 8a auf. Der Abstand der Fenster 9 zur oberen Notenkante 8a beträgt beispielsweise 5 mm. Die Fenster 9 weisen vorzugsweise einen Abstand von 4 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt einen Abstand von 5 mm bis 7 mm zur unteren Notenkante 8b auf. Der Abstand der Fenster 9 zur unteren Notenkante 8b beträgt beispielsweise 5 mm. Vorzugsweise ist ein Steg 9a zwischen zwei benachbarten Fenstern 9 ausgebildet. Die Steghöhe, das heißt die Höhe des Stegs bzw. der Abstand zweier benachbarter Fenster 9, beträgt vorzugsweise 4 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm bis 7 mm. Im gezeigten Beispiel beträgt die Steghöhe 5 mm.
Die Fensterhöhe, das heißt die Höhe eines Fensters 9 bzw. der Abstand zweier benachbarter Stege 9a, beträgt vorzugsweise 5 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt 6 mm bis 15 mm.
Fig. 4 zeigt eine schematische Zeichnung zur Anordnung eines im Faden 10 vorgesehenen Bildmotivs bezüglich eines in der Papierbahn 100 vorgesehenen Fensters 9 nach der Einbettung des Fadens 10. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Fenster 9 an der Sollposition ausgebildet ist.
Der Faden 10 weist vorzugsweise ein Einzelbild auf, das im Register zum Fenster 9 angeordnet ist. Dabei kann auf einem Einzelnutzen 4, beispielsweise einer Banknote 8, in jedem Fenster 9 ein unterschiedliches Einzelbild vorgesehen sein. Die Einzelbilder können dabei unterschiedliche optische und/oder maschinenlesbare Merkmale aufweisen. Es können unterschiedliche erste Merkmale, wie z. B. Farben und/oder Motive und/oder Strukturen und/oder Effekte und/oder Muster, vorgesehen sein. Es können identisch erste Merkmale vorgesehen sein, beispielsweise ein Endlosdesign oder auch identische Einzelbilder. In diesem Fall können unterschiedliche zweite Merkmale, wie z. B. ein UV-Merkmal und/oder ein Magnetcode vorgesehen sein.
Oberhalb und unterhalb des Einzelbilds existieren Toleranzbereiche, die innerhalb der Toleranz unter die Papierbrücke, das heißt unter den Steg 9a aus Papier rutschen dürfen. Das Einzelbild mit Toleranzbereichen ist damit größer als das Fenster, das Einzelbild ohne die Toleranzbereiche ist kleiner als das Fenster:
Es bezeichnen
A das Bildmotiv im Fenster nach der Einbettung,
B die Positionstoleranz für das Bildmotiv,
C1 , C2 die aufgrund der Papiermasse entstehende Fensterkantenunschärfe, und
D die nominale Fenstergröße.
Aufgrund der Fensterbildung aus der Papierpulpe in der Papierbahn 100 und aufgrund der nachfolgenden Trocknung der Papierbahn 100 ist die Länge der Bereiche C1 , C2 nicht vollständig steuerbar und damit ist auch die nominale Fenstergröße D nicht vollständig steuerbar.
Das nach Einbettung erzeugte Bildmotiv im Fenster darf daher die folgende Maximallänge aufweisen:
A = D - 2 x B - C1 - C2
Der Faden 10 wird beim Integrationsprozess gedehnt. Beispielsweise wird der Faden 10 dabei um 2% gedehnt. Dadurch muss zwangsläufig das Design bzw. die Rapportlänge RF des einlaufenden Fadens entsprechend um 2% verkürzt sein.
In der folgenden Berechnung bezeichnen
Z das Bildmotiv im Fenster vor der Einbettung
X den Längenfaktor.
Das Bildmotiv Z auf dem noch nicht eingebetteten Faden ist um den Längenfaktor X kürzer als das Bildmotiv A nach der Einbettung. Z = X x A mit X < 1 bzw.
Z = X x (D - 2 x ß - C1 - C2)
Konkretes Beispiel für ein Bildmotiv im Fenster mit 4,5 mm, das heißt A = 4,5 mm:
Z = X x A mit X < 1
Z = 0,98 x 4,5 mm = 4,41 mm
Der Längenfaktor Z von 0,98 entspricht damit einer „Dehnungsreserve“ von 2%.
Fig. 5 zeigt eine schematische Zeichnung zur Anordnung eines im Faden 10 vorgesehenen Bildmotivs bezüglich eines in der Papierbahn 100 vorgesehenen Stegs 9a nach der Einbettung des Fadens 10.
Das Bildmotiv A bleibt dabei zu 100% sichtbar. Die Positionstoleranz B für das Bildmotiv ist meistens zu weniger als 100% sichtbar. Mit S ist der Bereich des Fadens bezeichnet, der unter dem Steg 9a nie sichtbar ist. Der aus B, S und nochmals B bestehende Bereich bildet den maximal möglichen Bereich 9b, über den hinweg sich der Steg 9a erstrecken darf.
Fig. 6 zeigt eine schematische Zeichnung eines Fensters 9 zu einem ersten, zweiten und dritten Bespieldesign in den Bereichen A und B. Dabei ist das Bildmotiv A jeweils ein Einzelbild, das zu 100% sichtbar ist. Die Positionstoleranz B umfasst ein Design, bei welchem es nicht auffällt, wenn ein Versatz vorliegt. Das erste Bespieldesign (links) zeigt eine Schattierung in der Positionstoleranz B. Das zweite Bespieldesign (Mitte) zeigt ein Muster in der Positionstoleranz B. Das dritte Bespieldesign (rechts) zeigt eine Freifläche in der Positionstoleranz B. Fig. 7 zeigt eine schematische Zeichnung einer Banknote 8 zu einem vierten Bespieldesign. Die Banknote 8 weist drei Fenster 9 auf. Jedes der Fenster 9 zeigt ein unterschiedliches Einzelbild, welches auf dem Faden 10 vorgesehen ist.
Fig. 8 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Banknote 8 zum vierten Bespieldesign aus Fig. 7. Dabei sind die beiden oberen Fenster 9 dargestellt und die Erstreckung des Bildmotivs A sowie die Erstreckung des Bereichs B‘, der aus B, S und nochmals B gebildet ist, markiert.
Fig. 9 zeigt eine schematische Zeichnung eines beispielhaften Bogens 1 , genauer gesagt eines Banknotenbogens mit Banknote 8 gemäß Fig. 7. Der Bogen 1 weist 3 x 6 Banknoten 8 als Einzelnutzen 4 auf. Jede Banknote 8 weist drei Fenster 9 auf, die jeweils ein unterschiedliches Einzelbild erscheinen lassen. In den Bogen 1 sind drei Fäden 10 eingebettet. Jeder der drei Fäden 10 weist die gleiche Abfolge der drei Einzelbilder auf. Der Bogen 1 weist wie in Fig. 1 gezeigt, einen Greiferrand 2 und einen Hinterrand 3 auf, in welchen jeweils auch Fenster 9 vorgesehen sind, in denen Bereiche des Fadens 10 sichtbar sind und hier insbesondere Registermarken 12 zeigen, an denen die Registergenauigkeit des Fadens 10 zu dem Bogen 1 besonders gut beispielsweise durch optische Sensoren feststellbar ist.
Ziel ist die Designintegration des Fadens 10 in ein Dokument, beispielsweise in eine Banknote 8, im Register zu weiteren Designmerkmalen auf dem Dokument. Befinden sich in den einzelnen Fenstern 9 definierte Motive, die stets gleichbleiben und auch die gleiche Position aufweisen, können diese Motive integrierter Teil eines Gesamtdesigns des Dokuments (z.B. Banknote) sein. Insbesondere können zumindest ein Motiv in einem Fenster 9 und zumindest ein weiteres Motiv oder Designmerkmal des Dokuments ein zusammengesetztes Design oder Motiv bilden. Der Faden 10 weist vorzugsweise ein Design auf, welches zu den Fenstern 9 in der Papierbahn 100 und/oder zu den dazwischenliegenden Papierbrücken in Form der Stege 9a ausgerichtet und/oder daran angepasst ist.
Die Figuren 10 bis 13 zeigen eine Fadenverbindungseinrichtung 20 in einer Vorderansicht beim Spulen eines ersten Fadens 10b. Die Fadenverbindungseinrichtung 20 verfügt über eine hier plattenartige Tragstruktur 21 . Die Tragstruktur 21 ist zwischen einer Bereitstellungsstation für Fäden und einer Verarbeitungseinrichtung, in welcher die Verarbeitung des Fadenstrangs zu einem Produkt erfolgt, angeordnet (hier nicht dargestellt).
Die Tragstruktur 21 kann ortsfest oder beweglich angeordnet sein. Beispielsweise kann die Tragstruktur 21 über einen nicht gezeigten Mechanismus an dem z. B. in Fig. 10 sichtbaren Griff nach unten/vorne geschwenkt werden, um das Einlegen der Fäden zu erleichtern. In dem nicht nach unten verschwenkten Normalbetrieb kann sich bspw. die Tragstruktur 21 über der Kopfhöhe befinden.
Die Fäden werden der Fadenverbindungseinrichtung 20 von einer Bereitstellungseinrichtung zugeführt. Bei der Bereitstellungseinrichtung kann es sich um eine erste Spule für die Bereitstellung eines ersten Fadens sowie eine zweite Spule zur Bereitstellung des zweiten Fadens (unter Umständen mit einer Vielzahl von weiteren Spulen mit weiteren Fäden) handeln. Möglich ist aber auch, dass die Bereitstellungsstation eine Herstellungseinrichtung ist, welche einerseits einen ersten Faden und andererseits einen zweiten Faden herstellt.
Möglich ist des Weiteren, dass mit Hilfe der Fadenverbindungseinrichtung 20 ein Wechsel zwischen zwei unterschiedlichen Fadentypen, z. B. mit unterschiedlichen Designmerkmalen und/oder Sicherheitsmerkmalen und/oder Funktionsmerkmalen, ermöglicht wird. Insbesondere kann damit auch ein Wechsel zwischen einem Vorlauffaden und einem Originalfaden ermöglicht werden.
Nachdem der Faden oder die Fäden die Fadenverbindungseinrichtung durchlaufen haben, wird der Faden oder die Fäden in einer Verarbeitungseinrichtung verarbeitet. Bei der Verarbeitungseinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Herstelleinrichtung für ein Sicherheitsdokument wie eine Banknote, bei der der mit den Fäden gebildete Fadenstrang ein Sicherheitsfaden ist, welcher in das Grundmaterial der Banknote eingebettet wird.
In der Fadenverbindungseinrichtung 20 ist ein Förderpfad 22 für einen ersten Faden 4 gebildet. Entlang dem Förderpfad 22 wird der erste Faden 10b unterbrechungsfrei gefördert, was mit konstanter Geschwindigkeit, sich verändernder Geschwindigkeit größer Null oder intermittierend mit einem regelmäßigen Muster unterschiedlicher Geschwindigkeiten erfolgen kann. Des Weiteren ist in der Fadenverbindungseinrichtung 20 ein Pfad 24 (siehe Fig. 11 bis 13) für einen zweiten Faden 10c gebildet. In dem Pfad 24 erfolgt zunächst keine Förderbewegung des zweiten Fadens 10c vor der Verbindung der Fäden 10b, 10c. Allerdings erfolgt eine Annäherungs- oder Vereinigungsbewegung des Pfads 24 in Richtung des Förderpfads 22.
Die Fadenverbindungseinrichtung 20 verfügt über eine Führungseinrichtung 26, eine Benetzungseinrichtung 27, eine Schneideinrichtung 28, eine Führungseinrichtung 29, eine Führungseinrichtung 30 sowie eine Führungseinrichtung 31 , welche in dieser Richtung in Förderrichtung des ersten Fadens 10b in dem Förderpfad 22 mit dem ersten Faden 10b in Wechselwirkung treten.
Die Fadenverbindungseinrichtung 20 verfügt über die Führungseinrichtung 26, eine Klemmeinrichtung 32, eine Vereinigungseinrichtung 33, die Führungseinrichtung 31 und eine Halteeinrichtung 34, welche in dieser
Reihenfolge entlang des Pfads 24 des zweiten Fadens 10c angeordnet sind.
Die eingangs der Fadenverbindungseinrichtung 20 angeordnete Führungseinrichtung 26 besteht aus zwei zylindrischen Führungsrollen, die an den freien Endbereichen eine stufenförmige Erweiterung aufweisen und deren Rotationsachse hier vertikal orientiert ist. Die Mantelfläche der Führungsrollen mit dem kleineren Durchmesser treten mit den Fäden 10b, 10c in Wechselwirkung, so dass die Längserstreckung dieses Teilbereichs der Führungsrollen so bemessen ist, dass sich dieser Bereich in dem Förderpfad 22 und dem Pfad 24 erstreckt. Die Führungsrollen sind an einem Träger drehbar gehalten. Der Träger ist wiederum über einen hier als L-Winkelblech ausgeführtes Tragelement an der Tragstruktur 21 gehalten. Hierbei kann über eine Verdrehung des Trägers gegenüber dem Tragelement um eine parallel zu der Rotationsachse der Führungsrollen orientierte Justageachse eine Feineinstellung der Führungseinrichtung 26 erfolgen. Bei Blickrichtung in Förderrichtung des ersten Fadens 10b bilden die Führungsrollen einen vertikalen Spalt, dessen Spaltbreite mittels der erläuterten Justage eingestellt werden kann. Die Führungseinrichtung 26 dient einer Führung des Fadens 10b in einer Horizontalebene und quer zu der Förderrichtung desselben.
Die Benetzungseinrichtung 27 verfügt über einen Anschluss, über welche der Benetzungseinrichtung 27 die Flüssigkeit zugeführt wird, die als Benetzung 39 auf den ersten Faden 10b aufgebracht werden soll. Des Weiteren verfügt die Benetzungseinrichtung 27 über eine ausgangsseitige Düse, über welche das Ausbringverhalten der Flüssigkeit aus der Benetzungseinrichtung 27 vorgegeben wird. Die Flüssigkeit kann insbesondere Wasser sein. Die Benetzungseinrichtung 27 verfügt des Weiteren über ein elektronisch gesteuertes Ventil und einen elektronischen Steueranschluss zur Ansteuerung des Ventils über eine elektronische Steuereinheit. Mittels des Ventils kann die Benetzungseinrichtung 27 aktiviert werden, wenn eine Verbindung der Fäden 10b, 10c erfolgen soll und diese kann deaktiviert werden, wenn keine Verbindung der Fäden 10b, 10c erfolgt.
Die Figuren 10 bis 13 zeigen eine Fadenverbindungseinrichtung 20 gemäß Fig. 10 zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Ausführung eines Verfahrens zum Verbinden der zwei Fäden 10b, 10c. Dieses Verfahren wird auch anhand des Verfahrensablaufs gemäß Fig. 14 erläutert:
In einem Verfahrensschritt 60, für den die Fadenverbindungseinrichtung 20 in Fig. 10 dargestellt ist, wird der erste Faden 10b entlang dem Förderpfad 22 mit einer Förderbewegung 61 durch die Fadenverbindungseinrichtung 20 transportiert und der nachgeordneten Verarbeitungseinrichtung zugeführt.
In einem in Fig. 11 gezeigten Verfahrensschritt 62 wird der zweite Faden 10c in die Fadenverbindungseinrichtung 20 eingeführt. Der Verfahrensschritt 62 kann bereits vor der Aufnahme des Förderbetriebs für den ersten Faden 10b durchgeführt werden, so dass einerseits der erste Faden 10b in die Fadenverbindungseinrichtung 20 eingelegt wird und andererseits der zweite Faden 10c in die Fadenverbindungseinrichtung 20 eingelegt wird und bereits vor Aufnahme des Förderbetriebs für den ersten Faden 10b für einen späteren Wechsel von der Förderung des ersten Fadens 10b zu dem zweiten Faden 10c Sorge getragen ist. Möglich ist aber auch, dass ein Einlegen des zweiten Fadens 10c erfolgt, wenn der erste Faden 10b eine vorbestimmte Zeit gefördert wurde, und/oder eine vorbestimmte und unter Umständen gemessene Länge des ersten Fadens 10b gefördert wurde und/oder eine Annäherung oder ein Erreichen eines Endabschnitts 78 des ersten Fadens 10b erfolgt.
In dem Verfahrensschritt 62 wird in einem Verfahrensschritt 63 zunächst die Klemmeinrichtung 95 von der Halteeinrichtung 34 entnommen und ein freies Ende des Anfangsabschnitts 64 des zweiten Fadens 10c zwischen den Klemmflächen eingeklemmt. Dies kann beispielsweise im Bereich einer Spule erfolgen, auf der der zweite Faden 10c aufgespult ist. Manuell wird dabei die Klemmeinrichtung 95 geöffnet, das Ende zwischen die Klemmflächen eingeführt und die Klemmeinrichtung 95 gelangt mit der Beseitigung der manuellen Betätigungskräfte infolge der Wirkung der Klemmfeder in die Klemmstellung. Hieran anschließend wird der Anfangsabschnitt 64 des zweiten Fadens 10c in die Fadenverbindungseinrichtung 20 eingeführt. Hierzu wird der Anfangsabschnitt 64 in einem Verfahrensschritt 65 in die Führungseinrichtung 26 eingeführt. In einem Verfahrensschritt 66 wird über eine manuelle Betätigung des Bedienhebels 50 die Klemmeinrichtung 32 geöffnet und der Anfangsabschnitt 64 zwischen die Klemmplatte und die Klemmbacke gelegt. Wird die manuelle Betätigungskraft von dem Bedienhebel 50 beseitigt, schließt die Feder die Klemmbacke, womit der Anfangsabschnitt 64 von der Klemmeinrichtung 32 geklemmt wird. Hierbei erfolgt keine Betätigung der Schneideinrichtung 28 in einem Ausmaß, welche zur Durchtrennung des ersten Fadens 10b führt. Im Verfahrensschritt 67 wird der Anfangsabschnitt 64 an die Führungsrolle 52 angelegt. Dabei kann der Umschlingungswinkel der Führungsrolle 52 nur wenige Grad betragen (insbesondere 1 ° bis 10° oder 2° bis 6°). Weiterhin wird der Anfangsabschnitt 64 entlang der Vereinigungsrolle 59 geführt. Im Verfahrensschritt 68 wird der Anfangsabschnitt 64 durch die Führungseinrichtung 31 geführt. Schließlich wird in einem Verfahrensschritt 69 die Klemmeinrichtung 95 an dem Schlitten der Halteeinrichtung 34 befestigt oder angehängt. In dem derart eingelegten Zustand ist der Förderpfad 22 beabstandet von dem Pfad 24, so dass überall ein Zwischenraum zwischen den beiden Fäden 10b, 10c existiert. Die Vereinigungseinrichtung 33 befindet sich in der inaktiven Betriebsstellung, womit in einem Arbeitsbereich 70 der Vereinigungseinrichtung 33 noch ein geringer Spalt zwischen den Fäden 10b, 10c vorhanden ist. Während der gesamten genannten Verfahrensschritte erfolgt weiterhin die unterbrechungsfreie Förderung des Fadens 10b mit der Förderbewegung 61 , während keine Förderung des zweiten Fadens 10c erfolgt. Hierbei wird eine Rotation der Führungsrolle 53 und/oder der Umlenkrolle 54 durch die Reibung des ersten Fadens 10b mit diesen hervorgerufen. Möglich ist aber auch, dass beispielsweise die Umlenkrolle 54 über einen hier nicht dargestellten Antrieb angetrieben wird.
In dem Verfahrensschritt 71 erfolgt dann die eigentliche Herstellung der adhäsiven Verbindung der beiden Fäden 10b, 10c (vgl. Fig. 12):
Hierzu wird zunächst in einem Verfahrensschritt 72 (insbesondere von der Steuereinheit über das Ventil) die Benetzungseinrichtung 27 so angesteuert, dass diese die Flüssigkeit 73 ausbringt, womit auf dem ersten Faden 10b auf der dem zweiten Faden 10c zugewandten Seite eine Benetzung 39 erzeugt wird.
Wenn der mit der Benetzung 39 ausgestattete Abschnitt des ersten Fadens 10b in den Arbeitsbereich 70 der Vereinigungseinrichtung 33 gelangt, wird in einem Verfahrensschritt 74 (insbesondere von der Steuereinheit über das Ventil) die Vereinigungseinrichtung 33 betätigt, was zur Folge hat, dass der Schwenkhebel 91 in die Schwenkrichtung 75 verschwenkt wird. Dies hat zur Folge, dass die Vereinigungsrolle 59 mit den Reibringen zur Anlage kommt an die Mantelfläche der Umlenkrolle 54. Infolge des derart gebildeten Reibkontakts wird die Vereinigungsrolle 59 in Rotation versetzt. Die Höhe der Reibringe und die Elastizität sind so ausgebildet, dass zwischen der Mantelfläche der Fadenführungsfläche und der Mantelfläche der Umlenkrolle 54 der zweite Faden 10c auf den mit der Benetzung 39 ausgestatteten ersten Faden 10b aufgelegt und an dieses angepresst wird. Voraussetzung für die Bewegung des zweiten Fadens 10c in Längsrichtung ist die Freigabe durch die Halteeinrichtung 95 und die Klemmeinrichtung 32. Infolge der durch die Benetzung 39 gewährleisteten Adhäsion erfolgt eine Mitnahme des zweiten Fadens 10c durch den ersten Faden 10b, wobei dies unmittelbar erfolgen kann oder eine allmähliche Beschleunigung des zweiten Fadens 10c mit einem sich verringernden Schlupf erfolgt. Zunächst wird nur eine Zugkraft durch den ersten Faden 10b ausgeübt. Mit der In-Bewegung-Setzung des zweiten Fadens 10c wird auch infolge der Anpressung oder Umschlingung die Führungsrolle 52 verdreht.
Kurz vor dieser Vereinigung, gleichzeitig mit dieser Vereinigung oder kurz nach dieser Vereinigung erfolgt in einem Verfahrensschritt (insbesondere über die Steuereinheit und das Ventil) die Betätigung des Aktuators 57 derart, dass die Klemmeinrichtung 95 in die nicht klemmende Stellung überführt wird, womit das freie Ende des zweiten Fadens 10c freigegeben wird und infolge seines Eigengewichts aufgrund der Gravitationskraft auf den ersten Faden 10b herunterfallen kann. Um zu vermeiden, dass der zweite Faden 10c horizontal neben dem ersten Faden 10b zum Liegen kommt, kann der zweite Faden 10c durch die Führungseinrichtung 31 horizontal geführt sein.
Vor der Vereinigung, mit der Vereinigung oder kurz nach der Vereinigung wird des Weiteren (insbesondere über die Ansteuerung des Ventils durch die Steuereinheit) die Klemmeinrichtung 32 in die Freigabestellung überführt, wozu der Aktuator 46 den ersten Teilhub durchführt. Auch in der Freigabestellung der Klemmeinrichtung 32 hält diese den zweiten Faden 10c weiterhin oberhalb mit einem Abstand von dem ersten Faden 10b, so dass die Vereinigung der Fäden 10b, 10c erst im Arbeitsbereich 70 der Vereinigungseinrichtung 33 erfolgt. Nach dieser Herstellung der Verbindung wird für einen möglichst kurzen Zeitraum und eine geringe Länge des Abschnitts des Fadenstrangs der der Fadenverbindungseinrichtung 20 nachgeordneten Verarbeitungseinrichtung ein Verbindungsabschnitt des Fadenstrangs zugeführt, in dem der Anfangsabschnitt 64 des zweiten Fadens 10c auf dem Endabschnitt 78 des ersten Fadens 10b aufliegt und diese über die Benetzung 39 adhäsiv miteinander verbunden sind, bis das freie Ende des Endabschnitts 78 des ersten Fadens 10b erreicht ist. Von Vorteil ist aber, wenn der Verbindungsabschnitt, in welchen die Fäden 10b, 10c überlappen, möglichst kurz gehalten wird. In einem optionalen in Fig. 13 gezeigten Verfahrensschritt 80 kann über die Schneideinrichtung 28 stromabwärts des Verbindungsabschnitts, dessen Länge so bemessen ist, dass eine hinreichende adhäsive Wirkung erzielt wird, ein nicht mehr benötigtes Restende 81 des ersten Fadens 10b abgetrennt wird. Hierbei wird über die Steuereinheit der Aktuator 46 der Klemm- und Schneideinrichtung 41 zur Ausführung auch des zweiten Teilhubs angesteuert, mit dessen Ende das Schneidmesser den ersten Faden 10b durchtrennt. Schließlich erfolgt in einem Verfahrensschritt 82 die Freigabe des zweiten Fadens 10c durch die Klemmeinrichtung 32 derart, dass dieser die Position des ersten Fadens 10b in dem normalen Förderbetrieb gemäß Fig. 10 einnehmen kann, womit der zweite Faden 10c entlang des Förderpfads 22 bewegt wird und der zweite Faden 10c, betrachtet auf einen etwaigen späteren Verbindungsvorgang mit einem weiteren Faden, zu dem ersten Faden 10b wird. Gleichzeitig oder in zeitlicher Umgebung hiermit steuert die Steuereinheit die Vereinigungseinrichtung 33 in die inaktive Betriebsstellung zurück, in der kein Reibkontakt der Vereinigungsrolle 59 mit der Umlenkrolle 54 besteht.
Möglich ist, dass lediglich ein einmaliges Verbinden eines ersten Fadens 10b mit einem zweiten Faden 10c erfolgt. Möglich ist aber auch, dass dieser Vorgang jeweils mit dem Erreichen eines Endes eines Fadens durchgeführt wird, so dass ein Fadenstrang 79 erzeugt wird, dessen Länge einem Vielfachen der Länge eines Fadens 10b, 10c entspricht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere die Verbindung der Fäden 10b, 10c ohne den Einsatz von prozessfremden Hilfsmitteln, also beispielsweise eines Klebestreifens, eines Klebstoffs oder eines Nähfadens, erfolgen. Vielmehr kann für die Flüssigkeit 73 beispielsweise Wasser verwendet werden, welches ohnehin in dem Verarbeitungsprozess Einsatz findet oder rückstandsfrei flüchtig ist. Des Weiteren soll es durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht werden, unter Koordination durch die Steuereinheit oder mehrere, miteinander vernetzte oder kommunizierende Steuereinheiten, parallel gleichzeitig Paare von Fäden miteinander zu verbinden.
Möglich ist, dass die Benetzungseinrichtung 27 einen Zerstäuber für die Flüssigkeit 73 aufweist, der mit der Düse oder anderweitig gebildet sein kann.
Die Benetzung 39 des ersten Fadens 10b kann so ausgebildet sein und die Anpressung der Fäden 10b, 10c im Bereich der Vereinigungseinrichtung 33 kann derart erfolgen, dass zwischen den Fäden 10b, 10c außer der Flüssigkeit nichts Weiteres und insbesondere keine Luft angeordnet ist.
Möglich ist, dass die Vereinigungsrolle 59 und/oder die Umlenkrolle 54 elastisch sind. Neben den erläuterten Betriebsstellungen der Vereinigungseinrichtung 33 kann die Vereinigungseinrichtung 33 (über die Steuereinheit oder unter Umständen auch manuell) in eine erweiterte Öffnungsstellung überführbar sein, in welcher das Einlegen des zweiten Fadens vereinfacht ist.
Möglich ist, dass die Umlenkrolle 54 aus einem Material mit hoher Dichte oder mit rotierenden Zusatzmassen ausgestattet ist und somit eine größere Massenträgheit aufweist als die Vereinigungsrolle 59 (beispielsweise mindestens 1 ,5-mal größer, mindestens zweimal größer, mindestens dreimal größer oder mindestens fünfmal größer), so dass mit der großen Massenträgheit der Umlenkrolle 54 die Beschleunigung der Vereinigungsrolle 59 herbeigeführt werden kann. Möglich ist auch, dass eine beliebige der Rollen 52, 53, 54, 59 über einen zusätzlichen Antrieb angetrieben ist, um die Förderbewegung zu unterstützen.
Optional kann in einem Verfahrensschritt 84 eine beispielsweise farbliche Kennzeichnung durch Aufbringung einer Farbe des Verbindungsabschnitts 83 erfolgen, so dass nach Zuführung des Verbindungsabschnitts 83 zu dem Verarbeitungsprozess das spätere Aussondern der Produkte, die mit dem Verarbeitungsprozess erzeugt sind und in denen sich der Verbindungsabschnitt 83 befindet, vereinfacht werden kann.
Für den Fall, dass der Aktuator 46 pneumatisch ausgebildet ist, kann eine Unterscheidung der beiden Teilhübe durch unterschiedliche Druckniveaus bei der Betätigung des pneumatischen Aktuators 46 erfolgen, so dass eine entsprechende Druckregelungseinrichtung Einsatz finden kann. Mit der Beschleunigung des zweiten Fadens 10c nimmt dieses eine Förderbewegung 85 auf, die sich mit zunehmend verringerndem Schlupf der Geschwindigkeit der Förderbewegung 61 annähert.
Die schmalen zylindrischen Mantelflächen der Reibringe bilden Mitnehmerflächen aus, die von der Mantelfläche der Umlenkrolle 54 mitgenommen werden können. Durch die radiale Abmessung der Reibringe bildet sich ein Spalt zwischen der Mantelfläche der Umlenkrolle 54 und der Mantelfläche der Fadenführungsfläche, der die Haltekraft des zweiten Fadens 10c an der Vereinigungsrolle 59 reduziert. Eine Normalkraft, die auf die Fäden 10b, 10c zwischen der Umlenkrolle 54 und der Vereinigungsrolle 59 wirkt, kann durch die Elastizität der Vereinigungsrolle 59, der Reibringe und/oder der Umlenkrolle 54 sowie die radiale Abmessung der Reibringe konstruktiv vorgegeben werden.
In der Beschreibung und den Patentansprüchen wird auch Bezug genommen auf einen parallelen Betrieb von mehreren Fadenverbindungseinrichtungen für die gleichzeitige Bereitstellung von mehreren Fadensträngen zu einem gemeinsamen Verarbeitungsprozess oder mehreren parallelen Verarbeitungsprozessen. Hier werden für gleiche Bauelemente der unterschiedlichen parallelen Einrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei die entsprechenden, parallel betriebenen Einrichtungen dann durch einen ergänzenden Buchstaben a, b, ... voneinander unterschieden sind. Die Breite der Fäden 10b, 10c liegt vorzugsweise im Bereich von 1 mm bis 25 mm, bevorzugt im Bereich von 2 mm bis 15 mm, wobei für beide angegebenen Bereiche die Dicke der Fäden 10b, 10c im Bereich von 6 pm bis 100 pm bevorzugt im Bereich von 20 pm bis 50 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 25 pm bis 35 pm liegen kann.
Alternativ zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist möglich, dass für die Ansteuerung des pneumatischen Aktuators für die Klemmeinrichtung 32 und für die Ansteuerung des pneumatischen Aktuators 90 für die Ansteuerung der Vereinigungseinrichtung 33 dasselbe (dann multifunktionale) Ventil verwendet wird. In diesem Fall erfolgt die pneumatische Auslegung derart, dass derselbe über das multifunktionale Ventil gesteuerte Pneumatikdruck ausreicht, um die Vereinigungseinrichtung 33 von der inaktiven Betriebsstellung in die aktive Betriebsstellung umzuschalten und gleichzeitig die Klemmeinrichtung 32 in die nicht klemmende Betriebsstellung zu überführen, ohne dass eine Öffnung der Klemmeinrichtung 32 in die weiter geöffnete Betriebsstellung erfolgt und damit auch eine Betätigung der Schneideinrichtung 28 erfolgt. In diesem Fall kann das Schneiden des überschüssigen Endbereichs des ersten Fadens 10b nach der Herstellung der adhäsiven Verbindung mit einer manuellen Betätigung des Bedienhebels 50 herbeigeführt werden. Der zweite Faden 10c kann im laufenden Prozess von Hand nachgelegt werden, wenn das erste Faden 10b noch nicht zu Ende ist. Der Herstellungsprozess des Papiers wird dabei nicht unterbrochen. Die Bereiche, in welchen die Fäden 10b, 10c doppelt liegen, können markiert und später ausgesondert werden.
Die Figuren 15 und 16 zeigen zwei unterschiedliche Möglichkeiten, den Faden 10 an das Papiersieb zu führen, um den Faden 10 dort in die Papierbahn 100 einzubringen. Das eigentliche Papiersieb wird im Folgenden Hauptformer 101 genannt. Dem Hauptformer 101 ist ein weiteres Papiersieb vorgeschalten, welches Vorformer 102 genannt wird. Weiterhin ist dem Hauptformer eine Couchwalze 103 nachgeschalten. Für Hauptformer 101 , Vorformer 102 und Couchwalze 103 sind auch die englischen Begriffe mainformer, shortformer bzw. suction couch roll gebräuchlich.
Fig. 15 zeigt eine schematische Zeichnung einer ersten Variante zu Papierlauf und Fadenlauf an den Papiersieben.
In der ersten Variante läuft der Faden 10 von unten am Hauptformer 101 ein. Dadurch kommt eine lange Umschlingung des Hauptformers 101 in einem vergleichsweise großen Umfangsbereich des Hauptformers 101 zustande. Der Faden 10 liegt dabei auf dem Hauptformer 101 an.
Über den in dieser Ausführungsform der Papierherstellung vorgelagerten Vorformer 102 erfolgt eine Zuführung einer zusätzlichen, dünnen Papierbahn 100a ohne Merkmale zum Hauptformer 101 und wird dort mit der am Hauptformer 101 erzeugten Papierbahn und dem Faden 10 zu einer zusammengeführten Papierbahn 100 zusammengeführt. Dadurch ist der Faden 10 zwischen den beiden Papierlagen der Papierbahn 100 angeordnet. In dieser Ausführung ist es vorteilhaft, wenn der Einlaufzug des zulaufenden Fadens 10 ausreichend groß ist, dass der Faden 10 ausreichend fest auf dem Papiersieb 101 aufliegt. Dadurch wird ein Hinterspülen des aufliegenden Fadens 10 in den Fensterbereichen vorteilhafterweise verhindert. Dadurch können diese Bereiche des Fadens 10 später frei liegen. Das Abführen des Papiersubstrats aus der zusammengeführten Papierbahn 100 mit dem darin integrierten Faden 10 erfolgt über die Couchwalze 103. In einer alternativen Ausführung der Papierherstellung ohne einen Vorformer 102 ist der Fadeneinlauf insbesondere ebenfalls so wie hier dargestellt.
Fig. 16 zeigt eine schematische Zeichnung einer zweiten Variante zu Papierlauf und Fadenlauf an Papiersieben. In der zweiten Variante läuft der Faden 10 von oben am Hauptformer 101 von der Seite des Vorformers 102 kommend ein. Dadurch erfolgt nur eine kurze Umschlingung bzw. Auflage des Fadens 10 auf dem Hauptformer 101. Dadurch ergibt sich eine weitgehend freie Fensterformung auf dem Hauptformer 101 . Der Faden 10 liegt hier insbesondere auf dem Papier der im Hauptformer 101 geschöpften Papierbahn auf. Über den in der Papierherstellung vorgelagerten Vorformer 102 erfolgt eine Zuführung einer zusätzlichen, dünnen Papierbahn 100a zum Hauptformer 101 und wird dort mit der am Hauptformer 101 erzeugten Papierbahn und dem Faden 10 zu der zusammengeführten Papierbahn 100 zusammengeführt. Dadurch ist der Faden 10 zwischen den beiden Papierlagen der Papierbahn 100 angeordnet. Das Abführen des Papiersubstrats aus der zusammengeführten Papierbahn 100 mit dem darin integrierten Faden 10 erfolgt über die Couchwalze 103.
Fig. 17 zeigt eine schematische Zeichnung einer Papiermaschine zur ersten Variante aus Fig. 15.
Der Faden 10 läuft von der Fadenrolle 10a über eine Messeinheit 110, diverse Umlenkrollen über ein Zugwerk 120 und eine nicht dargestellte Sensorrolle auf das den Hauptformer bildende Papiersieb 101. Die Sensorrolle gehört zu einer Messeinheit 113 für die Fadenspannung. Das Zugwerk 120 regelt die Fadenspannung und davon abhängig die Dehnung des Fadens, die über die Messeinheit 113 gemessen werden kann. Das Zugwerk 120 wird über eine elektronische Steuerung 130 durch die Signale des auf den Faden bezogenen ersten Sensors 111 und des auf das Papiersieb 101 bezogenen zweiten Sensors 104 gesteuert. Der auf den Faden bezogene erste Sensor 111 detektiert die Registermarken des Fadens 10. Der auf das Papiersieb 101 bezogene zweite Sensor 104 detektiert Positionsmerkmale am Papiersieb 101. Das Signal des auf das Papiersieb 101 bezogenen zweiten Sensors 104 kann anstatt am Papiersieb 101 auch von der Papierbahn 100 selbst und/oder von einem oder mehreren Sensoren stammen, die stromabwärts zum Papiersieb 101 im weiteren Verlauf an der Papierbahn 100 angeordnet sind.
Der auf das Papiersieb bezogene zweite Sensor 104 detektiert Positionsmerkmale direkt am Papiersieb 101 und dort angeordnete und fest mit dem Papiersieb 101 verbundene Elemente zur Erzeugung der Fenster und/oder der Wasserzeichen in der Papierbahn 100 und leitet diese Signale an die elektronische Steuerung 130. Bevorzugt ist der auf das Papiersieb bezogene zweite Sensor 104 am Umfang des Papiersiebs 101 angeordnet.
Ein optionaler dritter Sensor 105 ist stromabwärts zum Papiersieb 101 an der Papierbahn 100 angeordnet und stellt in einer Ausführungsform eine Alternative zum auf das Papiersieb bezogenen zweiten Sensor 104 dar. Dies ist vorteilhaft, weil das Papiersieb 101 und die damit verbundenen Elemente zur Erzeugung der Fenster und/oder der Wasserzeichen in der Papierbahn 100 Positionstoleranzen aufweisen können, die bei der Herstellung des Papiersiebs 101 entstehen und/oder während der Produktion entstehen durch
Temperaturschwankungen und/oder aufgrund Alterungserscheinungen oder Abnutzungserscheinungen am Papiersieb 101.
Der optionale dritte Sensor 105 kann in einer weiteren Ausführungsform ebenfalls stromabwärts zum Papiersieb 101 an der Papierbahn 100 zusätzlich zum auf das Papiersieb bezogenen zweiten Sensor 104 vorgesehen sein. Dies kann insbesondere zur Regelung in einem geschlossenen Regelkreis (Closed- Loop-Steuerung) durch Vergleich der Ist-Werte an der nach dem Papiersieb 101 vorliegenden Papierbahn 100 mit den Signalen der am bzw. stromaufwärts zum Papiersieb 101 angeordneten Sensoren in der elektronischen Steuerung 130 vorgesehen sein, das heißt mit den Signalen des auf das Papiersieb bezogenen zweiten Sensors 104 und den Signalen des auf den Faden bezogenen ersten Sensors 111. Dabei detektiert der dritte Sensor 105 insbesondere die Signale eines Fensters und/oder eines Wasserzeichens in der Papierbahn 100. Weiterhin ist dafür ein weiterer optionaler vierter Sensor 106 ebenfalls stromabwärts zum Papiersieb 101 an dem Papiersubstrat vorgesehen, der die Position des Fadens 10 in der Papierbahn 100 detektiert. In der elektronischen Steuerung 130 werden dann die Signale des dritten 105 und vierten Sensors 106 mit den Signalen des ersten 111 und zweiten Sensors 104 so abgeglichen und bei Abweichungen der Signale die Fadenspannung bzw. die Dehnung des Fadens ggf. angepasst.
Stromabwärts zum Papiersieb 101 ist zumindest eine Trocknereinrichtung 140 angeordnet, in der das Papiersubstrat mit dem nun eingebetteten Faden 10 getrocknet wird. Während dieser Trocknung schrumpft das Papiersubstrat in Länge und Breite, während das Papiersubstrat bis auf eine gewünschte Restfeuchte getrocknet wird.
Es ist dabei vorteilhaft, wenn das Papiersubstrat mit dem eingebetteten Faden 10 insbesondere während der Trocknung gedehnt wird, um der Schrumpfung etwas entgegenzuwirken und insbesondere den Schrumpfungsprozess kontrollierter ablaufen zu lassen, indem eine Kraft in der Vorschubrichtung auf das Papiersubstrat einwirkt. Eine solche Dehnung des Papiersubstrats mit dem eingebetteten Faden 10 kann beispielsweise 0,5% bis 5%, bevorzugt 1 % bis 3% betragen.
Aufgrund der Veränderung des Papiersubstrats während der Trocknung kann es auch vorteilhaft sein, die den dritten 105 und vierten Sensor 106 stromabwärts zu der Trocknereinrichtung 140 anzuordnen. Es ist möglich, den dritten 105 und vierten Sensor 106 stromaufwärts zu der Trocknereinrichtung 140 und/oder stromabwärts zu der Trocknereinrichtung 140 anzuordnen.
Eine Markiereinrichtung 141 (siehe oben) ist bevorzugt stromabwärts zu der Trocknereinrichtung 140 angeordnet, um eventuell gewünschte Markierungen auf dem getrockneten Papiersubstrat aufzubringen und/oder einzubringen. Mit den von den Sensoren erfassten Signalen werden die Registermarken des Fadens 10 in Übereinstimmung bzw. Gleichlauf mit den Registermarken am Papiersieb 101 gebracht, inklusive eines Toleranzbereichs. Um den Faden 10 beispielsweise in der Anlaufphase oder beim Rollenwechsel in das Register zu bringen, sind höhere Zugkräfte und damit eine größere Fadendehnung erforderlich als im laufenden Betrieb, wenn das Register „steht“.
Besonders bevorzugt ist es bei dieser Lösung, wenn das Spleißen, das heißt das Anfügen eines neuen Fadens an das Ende eines zuvor verwendeten Fadens, im Register bzw. „nahe des Registers“ erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass das Register zum Papiersieb in der gewünschten Toleranz erhalten bleibt bzw. schnell wieder in der gewünschten Toleranz erreicht werden kann.
Ein weiterer auf den Faden bezogener fünfter Sensor 112 kann vor der Spleißvorrichtung angeordnet sein. Der weitere auf den Faden bezogene fünfte Sensor 112 nimmt die Registermarke des verwendeten Fadens stromaufwärts zur Spleißvorrichtung 150 auf. Der weitere auf den Faden bezogene fünfte Sensor 112 kann alternativ zu dem auf den Faden bezogenen ersten Sensor 111 oder zusätzlich zu dem auf den Faden bezogenen ersten Sensor 111 vorgesehen sein. Der auf den Faden bezogene erste Sensor 111 ist vorzugsweise stromabwärts zur Spleißvorrichtung 150 angeordnet. Durch den weiteren auf den Faden bezogenen fünften Sensor 112 kann das Spleißen nahe dem Register unterstützt werden.
In einer bevorzugten Ausführung sind zwei Sensoren zum Erfassen der Registermarken 12 des Fadens 10 vorgesehen. Der vor der Spleißvorrichtung 150 angeordnete fünfte Sensor 112 nimmt die Registermarke im ablaufenden (unteren) Faden auf. Dadurch kann das Spleißen nahe dem Register unterstützt werden. Der auf den Faden bezogene erste Sensor 111 ist nach der Spleißvorrichtung 150 angeordnet und dient zur Einstellung der Dehnung des Fadens 10, um die Registerhaltigkeit in Bezug auf die Papierbahn 100 herzustellen bzw. zu halten.
Fig. 18 zeigt eine schematische Zeichnung einer Papiermaschine zur zweiten Variante aus Fig. 16.
Der Faden 10 wird dem Papiersieb 101 also auf der gleichen Seite zugeführt wie die vom Vorformers 102 (nicht abgebildet) kommende Papierbahn 100a dem Papiersieb 101 (Hauptformer) zugeführt wird.
Im Übrigen entspricht die Fig. 18 der Fig. 17. Es wird Bezug auf die zur Fig. 17 gegebenen Erläuterungen genommen.
Das registrierte Einbringen des Fadens in die Papierbahn 100 bzw. in das Papiersubstrat würde ohne ein entsprechend registriertes Spleißen, das heißt Verbinden eines bewegten ersten Fadens mit einem zweiten Faden, bei jedem Rollenwechsel des Fadens verloren gehen und müsste ganz neu eingestellt werden. Dabei würde ein hoher Ausschuss von mit falsch positioniert eingebettetem Faden versehenem Papiersubstrat anfallen. Heute hat dieser Ausschuss besonders große Relevanz, weil aus wirtschaftlichen Gründen eine Ausschussreduzierung immer wichtiger wird und auch viele Zentralbanken sehr genau Rechenschaft darüber verlangen, wie viele Sicherheitselemente und Mengen an Sicherheitspapier als Ausschuss vernichtet werden müssen und wie viel als Nutz-Substrat für Sicherheitsdokumente, insbesondere Banknoten erhalten bleibt.
In der Anlaufphase wird für jede zu verwendende Spur jeweils ein Faden 10, vorzugsweise ein Vorlauffaden, erstmalig in die die Papierbahn 100 bildende Papierpulpe eingeschossen. Bis der jeweilige Faden 10, vorzugsweise Vorlauffaden, in der Papierpulpe und auf dem Papiersieb greift, das heißt bis er zuverlässig mitgenommen wird, dauert es pro Spur etwas unterschiedlich lange. Dabei wird der Faden 10, vorzugsweise Vorlauffaden, in jeder Spur „ins Register gezogen“. Sobald dies auf allen Spuren der Fall ist, das heißt unmittelbar nach Ende der Anlaufphase, werden in allen Spuren die Fäden 10 im Register gespleißt, das heißt mit neu zulaufenden Fadenrollen verbunden. Vorzugsweise wird dabei jeweils der Vorlauffaden mit einem Originalfaden verbunden.
Das Verfahren läuft häufig mit Papierbahnen 100 von ca. 750 mm (1x Superformat = 820 mm) bis 3000 mm (4x Superformat) Breite und 5 oder 6 Spuren pro „Superformat“ mit Nutzen. In dieselbe Papierpulpe laufen also gleichzeitig bis zu 24 Fäden parallel ein. Zusätzliche, vollständig eingebettete Fäden können zusätzlich noch in die Papierpulpe einlaufen.
Besonders bevorzugt ist es für eine weitere Verringerung des Ausschusses, dass für das initiale Greifen des Fadens in der Papierpulpe bzw. am Papiersieb ein Einlaufmaterial verwendet wird. Dieses Einlaufmaterial liegt insbesondere als separates Rollenmaterial vor. In diesem Fall wird das Einlaufmaterial als Vorlauffaden bezeichnet. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der eigentliche Faden das Einlaufmaterial in einem Vorlaufbereich aufweisen.
Der Vorlauffaden kann in einer Ausführung ohne Registermarken und/oder ohne andere funktionale und/oder ohne dekorative Merkmale ausgestaltet sein. In einer alternativen Ausführung kann der Vorlauffaden zumindest funktionale Merkmale, insbesondere in Form von Registermarken aufweisen.
Vorzugsweise weist der Vorlauffaden lediglich eine deutlich erkennbare Musterung (beispielsweise eine Beschriftung „Vorlaut / Preload“ und/oder eine deutlich erkennbare Musterung) auf. Vorzugsweise weist der Vorlauffaden eine Oberfläche auf, die sich in ihren Haftungseigenschaften nicht von denen des Originalfadens unterscheidet. Unter Originalfaden wird der im Normalbetrieb verwendete Faden 10 verstanden. Der Originalfaden umfasst also insbesondere Designmerkmale und/oder Sicherheitsmerkmale und/oder
Funktionsmerkmale, wie z. B. Registermarken.
Während der Vorlauffaden in die die Papierbahn 100 bzw. das Papiersubstrat bildende Papierpulpe einläuft, wird eine initiale Verankerung des jeweiligen Vorlauffadens auf allen Spuren in dem Papiersubstrat hergestellt, jedoch ohne Register in Bezug auf die Fenster im Papiersubstrat. Diese Verankerungsphase kann bei jeder Spur unterschiedlich lang dauern, insbesondere zwischen 1 Sekunden und 600 Sekunden. Daher ist es vorteilhaft, einen Vorlauffaden auf separaten Rollen als Einlaufmaterial zu verwenden. Der Vorlauffaden weist vorzugsweise auf jeder Spur bzw. auf jeder Rolle eine Länge zwischen 50 m und 50000 m, besonders bevorzugt 500 m bis 5000 m, auf. Diese initiale Verankerungsphase erfolgt insbesondere beim Maschinenanlauf der Papiermaschine und/oder bei einem Jobwechsel oder in Situationen, in denen der kontinuierliche Prozessablauf so gestört wird, dass ein Neustart des Prozesses erforderlich wird. Beim Neustart wird der Faden in die die Papierbahn 100 bzw. das Papiersubstrat bildende Papierpulpe eingeschossen und das Register neu eingeregelt.
In einer alternativen Ausführung kann der Vorlauffaden Registermarken aufweisen, die während und/oder vor und/oder nach dem Greifen des Vorlauffadens in der Papierpulpe mittels eines Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors, erfasst und in Sensorsignale umgewandelt werden können. Diese Sensorsignale können verwendet werden, um ein Register, d.h. eine Lagegenauigkeit zwischen Vorlauffaden und Papierbahn einzustellen. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur während der Verankerungsphase, sondern auch in der Positionierungsphase, das heißt während des erstmaligen Einregelns eines Registers zwischen Faden und Papierbahn, kein Originalfaden mit Sicherheitsmerkmalen verbraucht wird, sondern der Vorlauffaden, wodurch weniger sicherheitstechnisch sensibler Abfall entsteht. Wird dann der Originalfaden mit dem Vorlauffaden verbunden, ist dann bereits ein Register zwischen Papierbahn und Faden hergestellt. Die Registermarken können auch dazu geeignet sein, die Vorderseite und/oder die Rückseite des Fadens und damit seine Lageposition sensorisch zu erkennen.
Sobald alle Spuren gegriffen haben und insbesondere das Register zwischen Vorlauffaden und Papierbahn erreicht ist, wird in allen Spuren zum selben Zeitpunkt oder verschiedenen Zeitpunkten jeweils ein Originalfaden registernah an den Vorlauffaden angespleißt und danach mit Hilfe des Originalfadens das Register zwischen Faden und Fenstern im Papiersubstrat eingeregelt.
Der Vorlauffaden kann auf einer Rolle mit einer sehr langen Lauflänge angeordnet sein, sodass diese Rolle für mehrere Verankerungsphasen mehrfach wiederverwendet werden kann.
Alternativ oder zusätzlich ist es für eine weitere Verringerung des Ausschusses bevorzugt, dass jede Fadenrolle einen Vorlaufbereich aufweist. Dieser Vorlaufbereich weist keine sicherheitsrelevanten Merkmale auf, sondern lediglich Registermarken und/oder andere funktionale und/oder dekorative Merkmale. Beispielsweise weist der Vorlaufbereich eine Beschriftung „Vorlauf / Preload“ und/oder eine deutlich erkennbare Musterung auf. Bevorzugt weist der Vorlaufbereich eine Oberfläche auf, die sich in ihren Haftungseigenschaften nicht von denen des Originalfadens unterscheidet. Der Vorlaufbereich ist bevorzugt zwischen 100 m und 1500 m lang, besonders bevorzugt zwischen 200 m und 1000 m lang.
Während der Vorlaufbereich in das Papiersubstrat einläuft, wird mit Hilfe der Registermarken im Vorlaufbereich das Register hergestellt, sodass beim Erreichen des Endes des Vorlaufbereichs das Register zwischen Faden und Papiersieb in der gewünschten Toleranz ist und beim Einlaufen des Fadens mit Sicherheitsmerkmalen nur noch sehr wenig oder gar kein Ausschuss mehr entsteht. Während der Vorlaufbereich in das Papiersubstrat einläuft, kann auch die Lageposition des Fadens in Bezug auf die Vorderseite und Rückseite des Fadens relativ zum Papiersubstrat eingestellt werden, um insbesondere unerwünschte Verdrehungen des Fadens zu vermeiden und/oder zu korrigieren, sodass beim Erreichen des Endes des Vorlaufbereichs das Lageposition des Fadens in Bezug auf die Vorderseite und Rückseite des Fadens relativ zum Papiersubstrat korrekt ist und beim Einlaufen des Fadens mit Sicherheitsmerkmalen nur noch sehr wenig oder gar kein Ausschuss mehr entsteht.
Dabei ist es bevorzugt, wenn der Vorlaufbereich optische und/oder magnetische und/oder andere Merkmale aufweist, woran das Papiersubstrat mit eingebettetem Vorlaufbereich leicht detektierbar und aussortierbar ist.
In dem in dieser Anlaufphase hergestellten Papiersubstrat, welches Ausschuss darstellt, ist dann bevorzugt nur Einlaufmaterial (das heißt Vorlauffaden oder Vorlaufbereich) enthalten und kann über dessen Kennzeichnung oder über dessen anderes optisches oder funktionales Erscheinungsbild oder Verhalten insbesondere sensorisch leicht detektiert und selektiert werden.
Zur besonders guten Detektierbarkeit von Ausschuss ist es weiterhin vorteilhaft, wenn im Förderweg des Papiersubstrats stromabwärts zum Papiersieb und weiter bevorzugt stromabwärts zur Trocknereinrichtung eine Markiereinrichtung vorgesehen ist. Diese Markiereinrichtung wird von der elektronischen Steuerung so angesteuert, dass eine optisch erkennbare Markierung auf dem Papiersubstrat erzeugt wird, wenn kein ausreichend genaues Register zwischen Faden und Papiersubstrat vorliegt und/oder während der Anlaufphase mit im Papiersubstrat eingebetteten Einlaufmaterial. Die Markiereinrichtung kann bevorzugt ein Inkjetdruckkopf sein oder ein anderweitig elektronisch steuerbares Druckmodul zur Abgabe optisch und/oder elektrisch detektierbarer Substanzen auf das Papiersubstrat.
Aufgrund der vergleichsweise großen Breite der feuchten bzw. nassen Papierbahn 100 auf dem Papiersieb und im weiteren Verlauf stromabwärts zu dem Papiersieb sind Randbereiche der Papierbahn 100 trockener und damit verkürzt im Vergleich zu zwischen den Rändern angeordneten Papierbahnbereichen. Diese Randbereiche schrumpfen daher beim anschließenden Trocknungsprozess weniger. Vorzugsweise wird die auf die betreffenden Fäden in diesen Randbereichen ausgeübte Zugkraft beim Einregeln des Registers zwischen Faden 10 und Papierbahn 100 entsprechend angepasst. Beispielsweise kann ein Offsetwert zur Zugkraft in der Steuerung für diese Randbereiche hinterlegt sein.
Für den Fachmann ist es klar, dass die vorstehend aufgeführten Ausführungsvananten der Vorrichtungen, Einrichtungen, Verfahren oder Verfahrensschritte, beliebig miteinander kombiniert werden können und keine Limitierung, insbesondere in ihrer Formgebung und Kombination, darstellen.
Figure imgf000078_0001
1 Bogen, Druckbogen
1 a Bogenlänge auf der Papierbahn
2 Greiferrand des Bogens
3 Hinterrand des Bogens
4 Einzelnutzen
5 Rapportlücke
6 Wasserzeichen
7 Banknotenbereich
8 Banknote
8a obere Notenkante
8b untere Notenkante
9 Fenster
9a Steg
9b maximal möglichen Bereich für Steg
10 Faden
10a Fadenrolle
10b erster Faden
10c zweiter Faden
11 Designbereich des Fadens
11a Länge des Designbereichs in Laufrichtung
12 Registermarke
L Laufrichtung
RF Rapportlänge des Fadens
RP Rapportlänge der Papierbahn
20 Fadenverbindungseinrichtung
21 Tragstruktur
22 Förderpfad 24 Pfad
26 Führungseinrichtung
27 Benetzungseinrichtung
28 Schneideinrichtung
29 Führungseinrichtung
30 Führungseinrichtung
31 Führungseinrichtung
32 Klemmeinrichtung
33 Vereinigungseinrichtung
34 Halteeinrichtung
39 Benetzung
41 Klemm- und Schneideinrichtung
46 Aktuator
50 Bedienhebel
52 Führungsrolle
53 Führungsrolle
54 Umlenkrolle
59 Vereinigungsrolle
60 Verfahrensschritt
61 Förderbewegung
62 Verfahrensschritt
63 Verfahrensschritt
64 Anfangsabschnitt
65 Verfahrensschritt
66 Verfahrensschritt
67 Verfahrensschritt
68 Verfahrensschritt
69 Verfahrensschritt
70 Arbeitsbereich
71 Verfahrensschritt
72 Verfahrensschritt 73 Flüssigkeit
74 Verfahrensschritt
75 Schwenkrichtung
76 Verfahrensschritt
77 Verfahrensschritt
78 Endabschnitt
79 Bandstrang
80 Verfahrensschritt
81 Restende
82 Verfahrensschritt
83 Verbindungsabschnitt
84 Verfahrensschritt
85 Förderbewegung
90 pneumatischer Aktuator
91 Schwenkhebel
95 Klemmeinrichtung
A Bildmotiv im Fenster nach der Einbettung,
Z Bildmotiv im Fenster vor der Einbettung
X Längenfaktor
B Positionstoleranz für das Bildmotiv,
C1 , C2 Fensterkantenunschärfe
D nominale Fenstergröße
S Bereich das Fadens unter dem Steg 9a
B‘ Bereich gebildet aus B, S und nochmals B
100 Papierbahn
100a Papierbahn des Vorformers
101 Hauptformer (mainformer)
102 Vorformer (shortformer)
103 Couchwalze (suction couch roll) 104 zweiter Sensor
105 dritter Sensor
106 vierter Sensor
110 Messeinheit 111 erster Sensor
112 fünfter Sensor
113 Messeinheit Fadenspannung
120 Zugwerk
130 elektronische Steuerung 140 T rocknereinrichtung
141 Markiereinrichtung
150 Spleißvorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Fördern eines Fadenstrangs, insbesondere eines endlosen Fadenstrangs, wobei zumindest ein bewegter erster Faden (10b) und ein zweiter Faden (10c) zur Herstellung des Fadenstrangs verbunden werden, wobei ein Endabschnitt des ersten Fadens einen Anfangsabschnitt des zweiten Fadens mitnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (10b) und der zweite Faden (1 Oc) jeweils eine vielfach wiederholte Abfolge von Merkmalen aufweist, wobei die beiden Fäden (10b, 10c) zueinander im Register angeordnet werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, insbesondere in der nachstehenden Reihenfolge: a) Erfassen der Registerposition zumindest des ersten Fadens (10b) mittels eines Sensors, vorzugsweise mittels eines ersten Sensors (111 ), b) Inkontaktbringen des von einer Halteeinrichtung (34) vorgehaltenen, insbesondere gehaltenen oder gebremsten, zweiten Fadens (10c) mit dem ersten Faden (10b), c) Erzeugen eines Steuersignals zur Freigabe der Halteeinrichtung (34) auf der Grundlage der mittels des Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors (111 ), erfassten Registerposition zumindest des ersten Fadens (10b), derart dass die Registerposition des ersten Fadens (10b) und die Registerposition des zweiten Fadens (10c) bei der Mitnahme des zweiten Fadens (10c) durch den ersten Faden (10b) in positionsgenaue Übereinstimmung gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt umfasst, wobei der zusätzliche Schritt vorzugsweise nach Schritt c) durchgeführt wird: d) Abschneiden des ersten Fadens (10b).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Faden (10c), vorzugsweise mit einer bekannten Position der Merkmale entlang der Längserstreckung des zweiten Fadens (10c), zunächst ruht und erst aufgrund der Mitnahme durch den ersten Faden (10b) nach der im Schritt c) erfolgenden Freigabe der Halteeinrichtung (34) in Bewegung versetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sensoren zum Erfassen der Registerposition, vorzugsweise zum Erfassen der Registermarken (12), des ersten Fadens (10b) vorgesehen sind, wobei der Sensor, vorzugsweise der erste Sensor (111 ), vorzugsweise nach der Halteeinrichtung (34) und ein weiterer Sensor, vorzugsweise ein fünfter Sensor (112), vorzugsweise vor der Halteeinrichtung (34) angeordnet ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem oder beim oder nach dem Inkontaktbringen des zweiten Fadens (10c) mit dem ersten Faden (10b) ein Verbindungsmedium auf den ersten und/oder zweiten Faden (10c) appliziert wird, und dass die Mitnahme des zweiten Fadens (10c) durch den ersten Faden (10b) durch eine durch das Verbindungsmedium hervorgerufene Adhäsion des zweiten Fadens (10c) am ersten Faden (10b) erfolgt, wobei das Verbindungsmedium vorzugsweise eine Flüssigkeit ist.
6. Verfahren zum Synchronisieren eines Fadenstrangs mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn (100), wobei die Papierbahn (100) eine vielfach wiederholte Abfolge von ersten Merkmalen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadenstrang zumindest einen Vorlauffaden und einen Originalfaden aufweist, wobei der Originalfaden eine vielfach wiederholte Abfolge von zweiten Merkmalen umfasst, wobei eine zweite Rapportlänge des Originalfadens kürzer ist als eine erste Rapportlänge der Papierbahn (100), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, insbesondere in der nachstehenden Reihenfolge: a) Ausbringen einer Pulpe auf ein Papiersieb zur Erzeugung der Papierbahn (100), b) Einbringen und/oder Einschießen des Vorlauffadens in die auf das Papiersieb ausgebrachte Pulpe, so dass der Vorlauffaden nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn (100) verbunden ist, wobei die Papierbahn (100) und/oder Pulpe den Vorlauffaden zumindest teilweise umschließt, c) nachdem der Vorlauffaden von der Papierbahn (100) gefördert wird: Inkontaktbringen des von einer Halteeinrichtung (34) vorgehaltenen, insbesondere gehaltenen oder gebremsten, Originalfadens mit dem Vorlauffaden, d) Erfassen der Registerposition der Papierbahn (100), e) Erzeugen eines Steuersignals zur Freigabe der Halteeinrichtung (34) auf der Grundlage der erfassten Registerposition der Papierbahn (100), so dass der Originalfaden derart durch den Vorlauffaden mitgenommen wird, dass die Registerposition des Originalfadens und die Registerposition der Papierbahn (100) in Übereinstimmung gebracht werden, wobei der Originalfaden nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn (100) verbunden ist, wobei die Papierbahn (100) den Originalfaden zumindest teilweise umschließt, und f) Abschneiden des Vorlauffadens.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Registerposition der Papierbahn (100) nach Schritt d) mittels eines das Papiersieb erfassenden zweiten Sensors (104), und/oder mittels eines die entstandene Papierbahn (100) erfassenden dritten Sensors (105) und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebs und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebantriebs erfolgt, wobei der die entstandene Papierbahn (100) erfassende dritte Sensor (105) vor oder nach einer Trocknung angeordnet ist, wobei der die entstandene Papierbahn (100) erfassende dritte Sensor (105) vorzugsweise die Abfolge der Merkmale der Papierbahn (100) erfasst.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlauffaden Funktionsmerkmale, insbesondere in Form von Registermarken (12) aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem oder beim oder nach dem Inkontaktbringen des Originalfadens mit dem Vorlauffaden ein Verbindungsmedium auf den Vorlauffaden und/oder Originalfaden appliziert wird, und dass die Mitnahme des Originalfadens durch den Vorlauffaden durch eine durch das Verbindungsmedium hervorgerufene Adhäsion des Originalfadens am Vorlauffaden erfolgt, wobei das Verbindungsmedium vorzugsweise eine Flüssigkeit ist.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitdauer vom Einbringen und/oder Einschießen des Vorlauffadens gemäß Schritt b) bis zum Erzeugen eines Steuersignals zur Freigabe der Halteeinrichtung (34) gemäß Schritt e) zwischen 1 s und 600 s, vorzugsweise 10 s bis 300 s, besonders bevorzugt 30 s bis 60 s beträgt.
11 . Verfahren zum Synchronisieren eines Fadens (10) mit einer in einer Papiermaschine herzustellenden Papierbahn (100), wobei die Papierbahn (100) eine vielfach wiederholte Abfolge von ersten Merkmalen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden (10) eine vielfach wiederholte Abfolge von zweiten Merkmalen umfasst, wobei eine zweite Rapportlänge des Fadens (10) kürzer ist als eine erste Rapportlänge der Papierbahn (100), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, insbesondere in der nachstehenden Reihenfolge: a) Ausbringen einer Pulpe auf ein Papiersieb zur Erzeugung der Papierbahn (100), b) Einbringen und/oder Einschießen des Fadens (10) in die auf das Papiersieb ausgebrachte Pulpe, so dass der Faden (10) nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn (100) verbunden ist, wobei die Papierbahn (100) den Faden (10) zumindest teilweise umschließt, c) Erfassen der Registerposition der Papierbahn (100), d) Erfassen der Registerposition des Fadens (10) mittels eines Sensors, vorzugsweise mittels eines ersten Sensors (111 ), e) Erzeugen eines Regelsignals auf der Grundlage der erfassten Registerposition der Papierbahn (100) und auf der Grundlage der mittels des Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors (111 ), erfassten Registerposition des Fadens (10), so dass der Faden (10) auf der Grundlage des Regelsignals derart gedehnt wird, dass die Registerposition des Fadens (10) und die Registerposition der Papierbahn (100) in Übereinstimmung gebracht werden, wobei das Verfahren vorzugsweise das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder das Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10 umfasst.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Registerposition der Papierbahn (100) nach Schritt c) mittels eines den Papiersieb erfassenden zweiten Sensors (104), und/oder mittels eines die entstandene Papierbahn (100) erfassenden dritten Sensors (105) und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebs und/oder mittels eines Drehgebers des Papiersiebantriebs erfolgt, wobei der die entstandene Papierbahn (100) erfassende dritte Sensor (105) vor oder nach einer Trocknung angeordnet ist, wobei der die entstandene Papierbahn (100) erfassende dritte Sensor (105) vorzugsweise die Abfolge der Merkmale der Papierbahn (100) erfasst.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale Designmerkmale und/oder Funktionsmerkmale sind.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale sichtbar oder maschinell lesbar sind.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden (10) und/oder der erste Faden (10b) und/oder der zweite Faden (10c) und/oder der Vorlauffaden und/oder der Originalfaden eine Breite von 1 mm bis 25 mm, bevorzugt 2 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 10 mm, aufweisen.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden (10) und/oder der erste Faden (10b) und/oder der zweite Faden (10c) und/oder der Vorlauffaden und/oder der Originalfaden eine Dicke von 6 pm bis 75 pm, bevorzugt 15 pm bis 50 pm, besonders bevorzugt 20 pm bis 40 pm, aufweisen.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden (10) und/oder der erste Faden (10b) und/oder der zweite Faden (10c) und/oder der Vorlauffaden und/oder der Originalfaden ein E-Modul im Bereich von 2500 N/mm2 bis 5000 N/mm2, vorzugsweise im Bereich von 3000 N/mm2 bis 4500 N/mm2, aufweisen.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugkraft im Bereich von 10 cN bis 1000 cN, bevorzugt im Bereich von 100 cN bis 800 cN, besonders bevorzugt im Bereich von 150 cN bis 600 cN, auf den Faden (10), den ersten Faden (10b), den zweiten Faden (10c), den Vorlauffaden und/oder den Originalfaden ausgeübt wird, und/oder dass eine Zugkraft im Bereich von 10 cN bis 500 cN, bevorzugt im Bereich von 20 cN bis 300 cN, besonders bevorzugt im Bereich von 30 cN bis 100 cN, auf den Faden (10), den ersten Faden (10b), den zweiten Faden (10c), den Vorlauffaden und/oder den Originalfaden ausgeübt wird.
19. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren Spuren jeweils ein Faden zur Papierbahn (100) gefördert und registergenau in die Papierbahn (100) eingebracht wird.
20. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Fördern eines Fadenstrangs, insbesondere eines endlosen Fadenstrangs, vorzugsweise zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 1 , wobei zumindest ein bewegter erster Faden (10b) und ein zweiter Faden (10c) zur Herstellung des Fadenstrangs verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (10b) und der zweite Faden (10c) jeweils eine vielfach wiederholte Abfolge von Merkmalen umfassen, dass die Vorrichtung zumindest einen Sensor, vorzugsweise zumindest einen ersten Sensor (111 ), zum Erfassen der Registerposition zumindest des ersten Fadens (10b), eine Fadenverbindungseinrichtung (20) zum Verbinden des ersten Fadens und des zweiten Fadens, und eine Steuereinheit zum Erzeugen eines Steuersignals auf der Grundlage der mittels des Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors (111 ), erfassten Registerposition umfasst, wobei die Registerposition des ersten Fadens (10b) und die Registerposition des zweiten Fadens (10c) beim Verbinden des ersten Fadens (10b) und des zweiten Fadens (10c) auf der Grundlage des Steuersignals in Übereinstimmung gebracht werden.
21 . Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenverbindungseinrichtung (20) eine Halteeinrichtung (34) zum Halten des zweiten Fadens (10c), vorzugsweise zum Halten des zweiten Fadens (10c) mit einer bekannten Position der Merkmale entlang der Längserstreckung des zweiten Fadens (10c), und/oder eine Einrichtung zum Inkontaktbringen des zweiten Fadens (10c) mit dem ersten Faden (10b) umfasst.
22. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Synchronisieren eines Fadenstrangs mit einer Papierbahn (100), vorzugsweise zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 6, wobei die Papierbahn (100) eine vielfach wiederholte Abfolge von ersten Merkmalen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadenstrang zumindest einen Vorlauffaden und einen Originalfaden aufweist, wobei der Originalfaden eine vielfach wiederholte Abfolge von zweiten Merkmalen umfasst, wobei eine zweite Rapportlänge des Originalfadens kürzer ist als eine erste Rapportlänge der Papierbahn (100), dass die Vorrichtung eine Papiermaschine mit einem Papiersieb zum Ausbringen einer Pulpe zur Erzeugung der Papierbahn (100) und einer Einrichtung zum Erfassen der Registerposition der Papierbahn (100) umfasst, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zum Einbringen und/oder Einschießen des Vorlauffadens in die auf das Papiersieb ausgebrachte Pulpe umfasst, so dass der Vorlauffaden nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn (100) verbunden ist, wobei die Papierbahn (100) den Vorlauffaden zumindest teilweise umschließt, und dass die Vorrichtung eine Fadenverbindungseinrichtung (20) zum Verbinden des Vorlauffadens und des Originalfadens und eine Steuereinheit zum Erzeugen eines Steuersignals auf der Grundlage der erfassten Registerposition der Papierbahn (100) umfasst, wobei der Originalfaden derart durch den Vorlauffaden mitgenommen und dabei gedehnt wird, dass die Registerposition des Originalfadens und die Registerposition der Papierbahn (100) in Übereinstimmung gebracht werden, wobei der Originalfaden nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn (100) verbunden ist, wobei die Papierbahn (100) den Originalfaden zumindest teilweise umschließt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenverbindungseinrichtung (20) eine Halteeinrichtung (34) zum Halten des Originalfadens, vorzugsweise zum Halten des Originalfadens mit einer bekannten Position der Merkmale entlang der Längserstreckung des Originalfadens, und/oder eine Einrichtung zum Inkontaktbringen des Originalfadens mit dem Vorlauffaden umfasst.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Rapportlänge des Originalfadens kürzer ist als eine erste Rapportlänge der Papierbahn (100), wobei die zweite Rapportlänge des Originalfadens vorzugsweise um 0,1 % bis 10%, bevorzugt um 0,1 % bis 5%, weiter bevorzugt um 0,2% bis 3%, besonders bevorzugt um 0,3% bis 1 % kürzer ist als eine erste Rapportlänge der Papierbahn (100).
25. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Synchronisieren eines Fadens (10) mit einer Papierbahn (100), vorzugsweise zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 11 , wobei die Papierbahn (100) eine vielfach wiederholte Abfolge von ersten Merkmalen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden eine vielfach wiederholte Abfolge von zweiten Merkmalen umfasst, wobei eine zweite Rapportlänge des Fadens (10) kürzer ist als eine erste Rapportlänge der Papierbahn (100), dass die Vorrichtung eine Papiermaschine mit einem Papiersieb zum Ausbringen einer Pulpe zur Erzeugung der Papierbahn (100) und einer Einrichtung zum Erfassen der Registerposition der Papierbahn (100) umfasst, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zum Einbringen und/oder Einschießen des Fadens in die auf das Papiersieb ausgebrachte Pulpe umfasst, so dass der Faden (10) nach zumindest teilweiser Trocknung der Pulpe mit der Papierbahn (100) verbunden ist, wobei die Papierbahn (100) den Faden zumindest teilweise umschließt, und dass die Vorrichtung einen Sensor, vorzugsweise einen ersten Sensor (111 ), zum Erfassen der Registerposition des Fadens (10) und eine Regeleinheit zum Erzeugen eines Regelsignals auf der Grundlage der erfassten Registerposition der Papierbahn (100) und auf der Grundlage der mittels des Sensors, vorzugsweise mittels des ersten Sensors (111 ), erfassten Registerposition des Fadens (10) umfasst, wobei der Faden (10) auf der Grundlage des Regelsignals derart gedehnt wird, dass die Registerposition des Fadens (10) und die Registerposition der Papierbahn (100) in Übereinstimmung gebracht werden.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Rapportlänge des Fadens (10) ist kürzer ist als eine erste Rapportlänge der Papierbahn (100), wobei die zweite Rapportlänge des
Fadens (10) vorzugsweise um 0,1 % bis 10%, bevorzugt um 0,1 % bis 5%, weiter bevorzugt um 0,2% bis 3%, besonders bevorzugt um 0,3% bis 1 % kürzer ist als eine erste Rapportlänge der Papierbahn (100).
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