DE10204281A1 - Bedruckte Materialbahnen, insbesondere mit fluoreszierendem Material bedruckte Materialbahnen - Google Patents
Bedruckte Materialbahnen, insbesondere mit fluoreszierendem Material bedruckte MaterialbahnenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Sicherheitsmerkmale, insbesondere Sicherheitsstreifen und -fäden, die insbesondere fluoreszierende Merkmale aufweisen, ein Verfahren zu deren Herstellung mittels Digitaldruck, sowie eine Zusammensetzung für einen Primer zur Verbesserung der Haftfähigkeit, insbesondere digital gedruckter Schichten, insbesondere auf nicht saugendem Materialbahnen.
Description
- Die Erfindung betrifft Sicherheitsmerkmale, insbesondere Sicherheitsstreifen und -fäden, die insbesondere fluoreszierende Merkmale aufweisen, ein Verfahren zu deren Herstellung mittels Digitaldruck, sowie eine Zusammensetzung für einen Primer zur Verbesserung der Haftfähigkeit insbesondere digital gedruckter Schichten.
- Bei den derzeit für die Herstellung präziser Schichten hauptsächlich verwendeten Druckverfahren wie Flexo-Sieb- und Tiefdruckverfahren müssen bei der Herstellung von Druckvorlagen für das Druckwerkzeug für mehrfarbige Bildelemente immer entsprechende Farbüberlappungen vorgesehen werden. Durch diese Maßnahme müssen Registerverschiebungen von Rolle zu Rolle und Maschinentoleranzen ausgeglichen werden, wobei die Maschinentoleranz die grafische Darstellung der entsprechenden Druckform von etwa 0,2 mm übersteigt.
- Somit sind solche mehrfarbigen grafischen Elemente nicht mehr registergenau zu drucken.
- Ferner werden immer mehr hochauflösende und feine Motive gefordert, die in konventionellen Druckverfahren von Rolle zu Rolle wegen dieser maschinenseitig vorhandenen Toleranzen nicht realisiert werden können.
- Auch bei Kleinserien, beispielsweise zu Demonstrationszwecken oder Promotionzwecken, erweist sich in der Praxis die Herstellung derartiger Bahnen mit Bildelementen, bei denen mehrfarbige, mehrschichtige und hochauflösende feine Motive gefordert sind, durch die Verwendung eines konventionellen Druckverfahrens als ungeeignet. Sowohl aufgrund der Ungenauigkeit der üblichen Druckverfahren als auch aufgrund der hohen Kosten, z. B. für die Herstellung der Druckwerkzeuge sind diese Verfahren ungeeignet und nicht zielführend.
- Im Digitaldruckverfahren sind derartige Toleranzen und Abweichungen nicht mehr vorhanden, und die Motive können daher in der gewünschten Präzision gedruckt werden. Allerdings ist je nach verwendetem Digitaldruckverfahren nach jeder Abzugslänge durch die Bahnführung im allgemeinen ein sogenannter verfahrensbedingter Gap (Lücke) vorhanden.
- Allerdings ist ein Digitaldruck auf Materialbahnen aller Art ohne Haftvermittler nicht oder nur unzulänglich möglich. Speziell nicht saugende Materialbahnen, insbesondere Metallsubstrate, wie Metallfolien, insbesondere leitfähige Folien, wie aluminium- oder kupferbeschichtete Folien sind im allgemeinen im Digitaldruckverfahren nur sehr schwer bedruckbar.
- Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Druckverfahren bereitzustellen, bei dem einerseits Kleinserien kostengünstig erzeugt werden können, andererseits ein präziser Druck bei mehrfarbigen und mehrschichtigen Motiven gewährleistet ist.
- Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es einen geeigneten Haftvermittler oder Primer für den Digitaldruck bereitzustellen, mit dem die Haftung der im Digitaldruck aufgebrachten Schichten unabhängig von deren Zusammensetzung, wie beispielsweise fluoreszierende Farben oder Lacke, metallische Farben oder Lacke und dergleichen, auf jeder Art von Folien, insbesondere auch auf Metallfolien oder metallisierte Kunststofffolien oder Papiere mehrschichtig gewährleistet wird.
- Gegenstand der Erfindung sind daher mehrfarbig bzw. mehrschichtig mit Motiven bedruckte Materialbahnen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckvorgang mittels eines Digitaldruckverfahrens durchgeführt wird, wobei die Druckvorlage ohne Farbüberlappungen hergestellt wird und zur Kompensierung der verfahrensbedingten Lücke an der Rapportkante der Nullpunkt des Einzelrapports in einen druckfreien oder volldruckenden Bereich gelegt wird.
- Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung mehrfarbig mit Motiven bedruckter Materialbahnen, dadurch gekennzeichnet, dass für den Digitaldruck eine Druckvorlage ohne Farbüberlappungen hergestellt wird und zur Kompensierung der verfahrensbedingten Lücke (d. h. des Druckzwischenraums zwischen den Abzugslängen) an der Rapportkante der Nullpunkt des Einzelrapports in einen druckfreien oder volldruckenden Bereich gelegt wird.
- Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Zusammensetzung für einen Haftvermittler bzw. Primer, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er auf einer Basis von Polyamiden mit einem Schmelzbereich von 80-200°C, besonders bevorzugt von 100-140°C, oder Polyvinylbutyral mit einem Erweichungspunkt von 60-120°C, besonders bevorzugt 70-90°C, oder Ethylenacrylatcopolymeren mit einem Erweichungspunkt von 60-120°C, besonders bevorzugt 60-100°C, aufgebaut ist.
- Als Materialbahnen kommen beispielsweise Trägerfolien vorzugsweise flexible Kunststofffolien, beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC in Frage. Die Trägerfolien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5-700 µm, bevorzugt 8-200 µm, besonders bevorzugt 12-50 µm auf.
- Ferner können als Trägersubstrat auch Metallfolien, beispielsweise Al-, Cu-, Sn-, Ni-, Fe- oder Edelstahlfolien mit einer Dicke von 5-200 µm, vorzugsweise 10 bis 80 µm, besonders bevorzugt 20-50 µm dienen. Die Folien können auch oberflächenbehandelt, beschichtet oder kaschiert beispielsweise mit Kunststoffen oder lackiert sein.
- Ferner können als Trägersubstrate auch Papier oder Verbunde mit Papier, beispielsweise Verbunde mit Kunststoffen mit einem Flächengewicht von 20-500 g/m2, vorzugsweise 40-200 g/m2 verwendet werden.
- Ferner können als Trägersubstrate Gewebe oder Vliese, wie Endlosfaservliese, Stapelfaservliese und dergleichen, die gegebenenfalls vernadelt oder kalandriert sein können, verwendet werden. Vorzugsweise bestehen solche Gewebe oder Vliese aus Kunststoffen, wie PP, PET, PA, PPS und dergleichen, es können aber auch Gewebe oder Vliese aus natürlichen, gegebenenfalls behandelten Fasern, wie Viskosefasern eingesetzt werden. Die eingesetzten Vliese oder Gewebe weisen ein Flächengewicht von etwa 20 g/m2 bis 500 g/m2 auf. Gegebenenfalls müssen die Vliese oder Gewebe oberflächenbehandelt werden.
- Die Trägersubstrate können zusätzlich eine Lackschicht aufweisen, die unstrukturiert oder strukturiert, beispielsweise geprägt sein kann. Die Lackschicht kann beispielsweise eine releasefähige Transferlackschicht sein, sie kann durch Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung vernetzt oder vernetzbar sein und kratzfest und/oder antistatisch ausgerüstet sein. Geeignet sind sowohl wässrige als auch feste Lacksysteme, insbesondere auch Lacksysteme auf Basis Polyester - Acrylat oder Epoxyacrylat.
- Die Druckvorlage für den Digitaldruck wird mit einer maximalen Auflösung von mindestens 600 dpi für hochauflösende Motive generiert. Eine Obergrenze ist bei der Auflösung nicht gegeben, besonders wirtschaftlich sind Auflösungen von vorzugsweise 2000-2700 dpi.
- Durch einen Digitaldruckvorgang, bei dem beispielsweise alle Farben auf einem Gummituch gesammelt werden und anschließend in einem Verfahrensgang auf einmal auf die Materialbahn übertragen werden, kann die Druckvorlage bzw. das Druckfile ohne Farbüberlappungen umgesetzt werden.
- Insbesondere beim Drucken von fluoreszierenden Farben ist die Farbreinheit, der einzelnen Bereiche eines Motivs, die durch dieses Verfahren gewährleistet wird, von entscheidender Bedeutung für seine Präzision.
- Zur Vermeidung der verfahrensbedingten Lücke an der Rapportkante wird erfindungsgemäß der Nullpunkt bei der Generierung der Druckvorlage der Einzelrapporte in einen druckfreien bzw. in einen volldruckenden Bereich gelegt. Bevorzugt wird der Nullpunkt in den druckfreien Raum, falls vorhanden, gelegt, falls nicht, in den volldruckenden Bereich, keinesfalls aber in den Bereich, in dem Muster, Buchstaben, Ziffern, Zahlen etc. vorhanden sind.
- Beim eigentlichen Druckvorgang wird allerdings wieder das tatsächliche Rapportmaß in der Druckmaschine programmiert. Dabei ist der Einzelrapport dann immer länger als die Abzugslänge. Dadurch werden die verfahrensbedingten Lücken durch genauen Anschluss der einzelnen Druckbereiche der Farben vermieden.
- Auf diese Weise können hochauflösende Motive mit einer Mindestbreite bzw. einer Mindestlänge bis zu 0,03 mm dargestellt und mit allen für Digitaldruck geeigneten bekannten Farb- oder Lacksystemen gedruckt werden.
- Geeignet sind beispielsweise die in US 4,794,651, US 4,842, 974, US 5,047,306, US 5,047,307, US 5,192,638, US 5,208,130, US 5,225,306, US 5,264,313, US 5,266,435, US 5,283,593, US 5,300,390, US 5,346,796, US 5,407,771, US 5,554,476, US 5,655,194, US 5,792,584 oder US 5,923,929 beschriebenen Zusammensetzungen.
- Die Zusammensetzung der einzelnen Farb- und Lackschichten kann nach verwendetem Digitaldruckverfahren und nach deren Aufgabe variieren, also ob die einzelnen Schichten ausschließlich Dekorationszwecken dienen oder eine funktionelle Schicht darstellen sollen oder ob die Schicht sowohl eine Dekorations- als auch eine Funktionsschicht sein soll.
- Die zu druckenden Schichten können je nach verwendetem Digitaldruckverfahren auch pigmentiert oder nicht pigmentiert sein. Als Pigmente können alle bekannten Pigmente, beispielsweise Pigmente auf anorganischer Basis, wie Titandioxid, Zinksulfid, Kaolin, Bariumsulfat, ATO, FTO, ITO, Aluminium, Chrom- und Siliciumoxide, oder Pigmente auf organischer Basis, wie Phthalocyaninblau, i-Indolidingelb, Dioxazinviolett und dergleichen als auch farbige und/oder verkapselte Pigmente in chemisch, physikalisch oder reaktiv trocknenden Bindemittelsystemen verwendet werden. Als Farbstoffe kommen beispielsweise 1,1- oder 1,2- Chrom-Cobalt-Komplexe in Frage.
- Dabei sind je nach verwendetem Digitaldruckverfahren lösungsmittelhaltige Farben- und/oder Lacksysteme, wässrige und auch lösungsmittelfreie Lacksysteme verwendbar.
- Als Bindemittel kommen verschiedene natürliche oder synthetische Bindemittel in Frage.
- Die funktionellen Schichten beispielsweise können bestimmte elektrische, magnetische, chemische, physikalische und auch optische Eigenschaften aufweisen.
- Zur Einstellung elektrischer Eigenschaften, beispielsweise Leitfähigkeit können beispielsweise Graphit, Ruß, leitfähige organische oder anorganische Polymere. Metallpigmente (beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Eisen, Chrom und dergleichen), Metalllegierungen wie Kupfer-Zink oder Kupfer- Aluminium oder auch amorphe oder kristalline keramische Pigmente wie ITO, FTO, ATO und dergleichen zugegeben werden. Weiters können auch dotierte oder nicht dotierte Halbleiter wie beispielsweise Silicium, Germanium oder Ionenleiter wie amorphe oder kristalline Metalloxide oder Metallsulfide als Zusatz verwendet werden. Ferner können zur Einstellung der elektrischen Eigenschaften der Schicht polare oder teilweise polare Verbindungen, wie Tenside oder unpolare Verbindungen wie Silikonadditive oder hygroskopische oder nicht hygroskopische Salze verwendet oder zugesetzt werden. Ebenso können intrinsisch leitfähige organische Polymere wie Polyanilin, Polyacetylen, Polyethylendioxythiophen und/oder Polystyrolsulfonat zugesetzt werden.
- Zur Einstellung der magnetischen Eigenschaften können paramagnetische, diamagnetische und auch ferromagnetische Stoffe, wie Eisen, Nickel, Barium, und Cobalt oder deren Verbindungen oder Salze (beispielsweise Oxide oder Sulfide) verwendet werden. Besonders geeignet sind Fe(II)- und Fe(III)-Oxide, Barium- bzw. Cobaltferrite, seltene Erden und dergleichen.
- Die optischen Eigenschaften der Schicht lassen sich durch sichtbare Farben bzw. Pigmente, lumineszierende Farbstoffe bzw. Pigmente, die im sichtbaren, im UV-Bereich oder im IR-Bereich fluoreszieren oder phosphoreszieren, wärmeempfindliche Farben bzw. Pigmente, Effektpigmente, wie Flüssigkristalle, Perglanz, Bronzen und/oder Multilayer-Farbumschlagspigmente beeinflussen. Diese sind in allen möglichen Kombinationen einsetzbar.
- Es können auch verschiedene Eigenschaften durch Zufügen verschiedener oben genannter Zusätze kombiniert werden. So ist es möglich angefärbte und/oder leitfähige Magnetpigmente zu verwenden. Dabei sind alle genannten leitfähigen Zusätze verwendbar.
- Speziell zum Anfärben von Magnetpigmenten lassen sich alle bekannten löslichen und nicht löslichen Farbstoffe bzw. Pigmente verwenden. So kann beispielsweise eine braune Magnetfarbe durch Zugabe von Metallen in ihrem Farbton metallisch, beispielsweise silbrig eingestellt werden.
- Je nach Digitaldruckverfahren ist auch der Druck löslicher Schichten möglich. Die dabei verwendete Farbe bzw. der verwendete Lack muss dann in einem Lösungsmittel, vorzugsweise in Wasser löslich sein, es kann jedoch auch eine in jedem beliebigen Lösungsmittel, beispielsweise in Alkohol, Estern und dergleichen lösliche Farbe verwendet werden. Die Farbe bzw. der Lack können übliche Zusammensetzungen auf Basis von natürlichen oder künstlichen Makromolekülen sein. Die Farbe kann pigmentiert oder nicht pigmentiert sein. Als Pigmente können alle bekannten Pigmente verwendet werden. Besonders geeignet sind TiO2, ZnS, Kaolin und dergleichen.
- Bei Verwendung einer löslichen (partiellen) Farbschicht kann diese gegebenenfalls nach Aufbringung einer weiteren Schicht im erfindungsgemäßen Verfahren durch ein geeignetes Lösungsmittel, das auf die Zusammensetzung der Farbschicht abgestimmt ist, entfernt werden, um Codierungen in Form von Zeichen und/oder Mustern jeder möglichen Art herstellen zu können, wie beispielsweise in DE 101 43 523 beschrieben.
- Alle Farbstoffe und Pigmente lassen sich einzeln oder auch in Kombination mit unterschiedlichen natürlichen oder synthetischen Bindemitteln, wie z. B. natürliche Öle und Harze, wie Phenolformaldehyd, Harnstoff-, Melamin-, Keton-, Aldehyd-, Epoxy-, Polyterpenharzen verwenden. Als zusätzliche Bindemittel können beispielsweise Polyester, Polyvinylakohole, Polyvinylacetate, -ether, -propionate und -chloride, Poly(methyl)acrylate, Polystyrole, Olefine, Nitrocellulose, Polyisocyanat, Urethansysteme und andere benutzt werden.
- Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hochauflösende Motive auch in kleinen Dimensionen bis zu einer Mindestbreite bzw. einer Mindestlänge von etwa 0,03 mm in hoher Präzision mit exakter Farbabgrenzung druckbar sind, ohne aufwendige Druckwerkzeuge herzustellen, ist das erfindungsgemäße Verfahren auch ausgezeichnet geeignet, präzise bedruckte Materialbahnen in kleinen Losgrößen herzustellen oder bereits bedruckte Materialbahnen ein- oder auch beidseitig registergenau zu personalisieren. Dies kann beispielsweise in einem Verfahren zum registergenauen Bedrucken von Materialbahnen unter Verwendung von Registermarken und Steuerlinien, die mittels eines Sensors abgetastet werden und anschließendes Einstellen der korrekten Registerlänge zwischen einer oder mehreren von einem Regelkreis, beispielsweise einem Registerregler angesteuerten Zuggruppen erfolgen.
- Um eine ausreichende Haftung der mittels Digitaldruck aufgebrachten Schichten auf den zu bedruckenden Materialbahnen, insbesondere auch auf metallischen Materialbahnen zu gewährleisten, ist im allgemeinen die Aufbringung eines Haftvermittlers notwendig.
- Der erfindungsgemäße Haftvermittler bzw. Primer zeichnet sich dadurch aus, dass er eine besonders gute Haftung von im Digitaldruck aufgebrachten Schichten auf jeder Art von Trägerbahn, aber insbesondere auf den schwierig zu bedruckenden nicht saugenden, insbesondere metallischen, oder auf textilen Trägerbahnen gewährleistet.
- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung für einen Primer ist auf einer Basis von Polyamiden mit einem Schmelzbereich von 80-200°C, besonders bevorzugt 100-200°C, oder Polyvinylbutyral mit einem Erweichungspunkt von 60-120°C, besonders bevorzugt 70-90°C, aufgebaut oder aus einem Ethylen-Acrylatcopolymer mit einem Erweichungspunkt von 60-120°C, besonders bevorzugt 60-100°C, ggf. in Kombination mit einem Polyamid, einem Polyvinylacetat bzw. einem Polyester. Als Haftvermittler bei Verwendung von Kunststofffolien können bei Verwendung eines Primers auf Basis von Polyvinylbutyral den Haftvermittler Organosilane zugesetzt werden.
- Ferner enthält die erfindungsgemäße Haftvermittlerzusammensetzung bis zu 95% eines Lösungsmittels, beispielsweise einen C1-C8-Alkohol, wie Ethanol, i- Propanol, Butanole und dergleichen oder Glykolether oder Wasser oder Mischungen von Wasser mit einem Alkohol.
- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung erlaubt das Bedrucken von allen nicht saugenden Bedruckstoffen bzw. auch saugfähigen Bedruckstoffen nach Applikation eines Primers zum Verschließen der saugfähigen Struktur.
- Die erfindungsgemäß hergestellten Materialbahnen können als Sicherheitselemente in Datenträgern, insbesondere Wertdokumenten, wie Ausweisen, Karten, Banknoten, als Bauelemente oder dekorative Elemente in der Architektur und in anderen technischen Bereichen und als Verpackungsmaterialien in der pharmazeutischen, Lebensmittel- oder Genussmittelindustrie, oder als Elemente in der Elektro- oder Elektronikindustrie oder für Gebrauchsgegenstände verwendet werden.
Beispiel 1 Zusammensetzungen für Haftvermittler a) Polyamid 5 Teile i-Propanol 95 Teile b) Polyvinylbutyral 20 Teile Ethanol 80 Teile c) Ethylenacrylatcopolymer 80 Teile Wasser 10 Teile i-Propanol 10 Teile - Beispiel 2
- In Fig. 2 ist eine nach dem erfindungsgemäß beschriebenen Verfahren hergestellte Materialbahn unter Verwendung einer Metallfolie als Trägersubstrat dargestellt. Darin bedeuten 1 eine Fluoreszenzfarbe, 2, 3, 4 und 5 eine gedruckte Farbe unter Verwendung einer der in der Beschreibung erwähnten für den Digitaldruck geeigneten Farben, 6 eine weitere Fluoreszenzfarbe, 7 und 8 eine mittels eines Drucks einer löslichen Schicht und anschließendem Auswaschen hergestellte Codierung in einem definierten Bereich der Materialbahn.
Claims (10)
1. Mehrfarbig und oder mehrschichtig mit Motiven bedruckte
Materialbahnen, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn mittels
eines Digitaldruckverfahrens bedruckt wird, wobei die Druckvorlage ohne
Farbüberlappungen hergestellt wird und zur Kompensierung der Lücke
(Druckzwischenraum zwischen den Abzugslängen) an der Rapportkante
der Nullpunkt des Einzelrapports in einen druckfreien oder
volldruckenden Bereich gelegt wird.
2. Mehrfarbig mit Motiven bedruckte Materialbahnen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn mit fluoreszierenden
Farben bedruckt ist.
3. Verfahren zur Herstellung mehrfarbig und/oder mehrschichtig mit
Motiven bedruckter Materialbahnen, dadurch gekennzeichnet, dass für
den Digitaldruck eine Druckvorlage ohne Farbüberlappungen hergestellt
wird und zur Kompensierung der verfahrensbedingten Lücke an der
Rapportkante der Nullpunkt des Einzelrapports in einen druckfreien oder
volldruckenden Bereich gelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Einzelrapport länger als die Abzugslänge ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckvorgang mit fluoreszierenden Farben durchgeführt wird
6. Zusammensetzung für einen Haftvermittler bzw. Primer zur Verwendung
zur Verbesserung der Haftfähigkeit von digital gedruckten Schichten,
dadurch gekennzeichnet, dass er auf einer Basis von Polyamiden mit
einem Schmelzbereich von 80-200°C, besonders bevorzugt
100-140°C, oder Polyvinylbutyral mit einem Erweichungspunkt von
60-120°C, besonders bevorzugt 70-90°C, oder
Ethylenacrylatcopolymeren mit einem Erweichungspunkt von 60-120°C,
besonders bevorzugt 60-100 C, aufgebaut ist.
7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zusammensetzung bis zu 95% eines Lösungsmittels enthält.
8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Hafteigenschaften auf
einem Kunststoffsubstrat einer Zusammensetzung enthaltend
Polyvinylbutyral zusätzlich ein Organosilan zugesetzt wird.
9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass sie zur Verbesserung der Haftung von im
Digitaldruck aufgebrachten Farb- oder Lackschichten auf zellstoffhaltigen
oder zellstofffreien Papier-, Kunststoff- oder Metallsubstraten, auf
Geweben oder Vliesen verwendet wird.
10. Verwendung der Materialbahnen gemäß Anspruch 1 oder 2, als
Sicherheitselemente in Datenträgern, insbesondere Wertdokumenten,
wie Ausweisen, Karten, Banknoten, als Bauelemente oder dekorative
Elemente in der Architektur und in anderen technischen Bereichen und
als Verpackungsmaterialien in der pharmazeutischen, Lebensmittel- oder
Genussmittelindustrie, oder als Elemente in der Elektro- oder
Elektronikindustrie oder für Gebrauchsgegenstände.
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