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Die Erfindung betrifft eine in einem Druckverfahren, Glattwalzenverfahren, Raster- oder Linienrasterverfahren jeweils mit Mit- oder Gegenlauf mit ausgezeichneter Präzision verarbeitbare thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung, die insbesondere gegen Papier, beispielsweise Banknotenpapier, aber auch gegen Kunststoff, Metall und gegen sich selbst siegelfähig ist.
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Thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzungen werden insbesondere bei der Aufbringung von Sicherheitsmerkmalen auf Datenträger, insbesondere Wertdokumente, beispielsweise Banknoten zur endgültigen Fixierung von mit Sicherheitsmerkmalen versehenen Materialbahnen, beispielsweise Sicherheitsmerkmalen, insbesondere in Form von Sicherheitsstreifen oder -bahnen oder anderen Formaten verwendet.
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Eine weitere Anwendung sind beispielsweise Lebensmittelverpackungen, im besonderen die Versiegelung von Kunststoffbechern, die etwa Milchprodukte enthalten, mit den entsprechenden gegebenenfalls Metallfolien enthaltenden Deckfolien.
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Die
DE 696 14 558 T2 betrifft einen selbsthaftenden Schmelzklebstoff auf der Basis von Copolymeren ausgewählt aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, Ethylen-Methacrylat-Copolymeren und Ethylen-Butylacrylat-Copolymeren, der außerdem noch ein festes Klebrigmacherharz und ein flüssiges Klebrigmacherharz und ein Antioxidationsmittel aufweist und einen Schmelzindex von 1 bis 1000 aufweist.
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Die
EP 1 104 744 A2 beschreibt einen Verbundkontainer und ein Verfahren zum Heißversiegeln dieses Verbundkontainers. Diese Kontainer werden im Nahrungsmittelbereich für leicht verderbliche Produkte eingesetzt. Daher unterliegen die hier beschriebenen Heißsiegelzusammensetzungen strengen Anforderungen hinsichtlich der Verträglichkeit mit Nahrungsmitteln. Diese Heißsiegelzusammensetzungen zum Abdichten der Kontainer enthalten Polymere auf der Basis von Ethylen-Vinylacetat, Ethylen-Methylacrylat, Metallocen-katalysierte Polyolefine und deren Mischungen.
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Die
JP 01096275 A offenbart ein leicht zu öffnendes Dichtmaterial auf der Basis von α-Olefin-α,β-ungesättigten Carbonsäure-Copolymeren, insbesondere Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer oder deren Salze.
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In der
DE 196 33 181 C2 und der
DE 43 41 815 A1 wird ein Siegellack, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung zur Beschichtung von Kunststofffolien und zur Herstellung eines Verpackungsbehälters beschrieben.
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Bisher bekannte thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzungen können entweder in einem Lackierverfahren oder einem bestimmten Druckverfahren, beispielsweise insbesondere im Siebdruckverfahren, mit einer ausreichenden Präzision in Hinblick auf Flächendeckung und Toleranzen, partiell oder vollflächig oder in Hinblick auf eine besondere beschränkte Schichtdicke auf die bedruckten Bahnen aufgebracht werden.
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Aufgabe der Erfindung war es daher, eine thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung bereitzustellen, die in verschiedenen Druckverfahren, beispielsweise im Sieb-, Tief- oder Flexodruckverfahren oder im Glattwalzenverfahren, Raster- oder Linienrasterverfahren, jeweils mit Mit- oder Gegenlauf mit ausgezeichneter Präzision und individuell einstellbarer Schichtdicke sowohl vollflächig als auch partiell und auch mehrschichtig verarbeitbar ist, gegen Papier, Kunststoff, Metall und sich selbst siegelfähig ist und der darunter liegenden Schicht zusätzliche chemische und mechanische Beständigkeit verleiht.
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Gegenstand der Erfindung ist daher eine Zusammensetzung für einen in verschiedensten Lackier- und Druckverfahren, im Glattwalzenverfahren, Raster- und Linienrasterverfahren, jeweils unter Mit- und Gegenlauf verarbeitbare thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Ethylen-Acrylatcopolymers mit einem Acrylanteil von 10 bis 20% und einem Polyethylenanteil von 80 bis 90% oder eines Ethylenmetharylatcopolymers mit einem Methacrylsäureanteil von 10 bis 20% aufgebaut ist, und einen einstellbaren Siegelbeginn ab 50°C aufweist.
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Die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung weist einen Siegelbeginn von größer 50°C, vorzugsweise 60°C besonders bevorzugt 70°C auf.
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Ein Ethylen-Acrylatcopolymer mit einem Acrylsäureanteil von 10–20% und einem Polyethylenanteil von 80–90% wird beispielsweise von der Firma Morton SA unter dem Handelsnamen Surlyn vertrieben Ethylenacrylatcopolymer. Ferner kann ein Ethylenmethacrylatcopolymer mit einem Methacrylsäureanteil von etwa 10–20%, beispielsweise Tecseal E 800 der Firma Trüb AG als Basis verwendet werden. Vorzugsweise weisen diese Ethylencopolymere einen MFI von etwa 30–1000 auf.
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Der Anteil des entsprechenden Ethylenacrylat- oder Ethylenmethacrylatcopolymeren beträgt 40–96,5%.
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Weitere Bestandteile der thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung sind eine Acrylatdispersion (0–40%), als Lösungsmittel wird Wasser oder eine Wasser/Alkohol Mischung verwendet, beispielsweise eine Wasser/i-Propanol Mischung (1–10%), und die thermisch aktivierbare Zusammensetzung enthält noch Organosilane (0,3–3%). Ferner kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung bis zu insgesamt 11% an weiteren Bestandteilen, wie beispielsweise Wachsdispersionen, Tenside oder Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid und/oder Polyurethandispersionen enthalten.
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Als Lösungsmittel kommen wässrige Lösungsmittel oder deren Mischungen in Frage, beispielsweise Wasser, C1–C8 Alkohole, beispielsweise Methanol, Ethanol, n- oder i-Propanol, n-, 1-, t-Butanol und dergleichen, Ester, Glykole, Aromate und dergleichen.
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Die thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung weist im allgemeinen einen Festkörpergehalt von etwa 15–50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20–35 Gew.-% auf.
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Die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung kann pigmentiert oder nicht pigmentiert sein, sie kann transparent oder opak eingestellt sein.
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Die thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung kann gegebenenfalls gefärbt und/oder pigmentiert sein, wobei alle bekannten Farbstoffe bzw. Pigmente geeignet sind.
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Als Pigmente können alle bekannten anorganischen oder organischen Pigmente verwendet werden. Besonders geeignet sind anorganische Pigmente wie TiO2, ZnS, Kaolin, ATO, FTO, Aluminium, Chrom- und Siliziumoxide oder beispielsweise organische Pigmente wie Phthalocyaninblau, i-Indolidingelb, Dioxazinviolett und dergleichen und/oder chemisch, physikalisch oder reaktiv trocknende Bindemittelsysteme. Als Bindemittel kommen alle bekannten natürlichen oder synthetischen Bindemittel in Frage.
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Beispielsweise können auch 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 und dergleichen zugegeben werden.
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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.
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Es können auch verschiedene Eigenschaften durch Zufügen verschiedener oben genannter Zusätze kombiniert werden.
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Die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtung ist insbesondere ausgezeichnet siegelfähig gegen alle Papierarten unterschiedlicher Dicke, unterschiedlichem Flächengewicht und/oder unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit. Insbesondere ist die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtung geeignet zur Auf- und Einbringung von Sicherheitsmerkmalen, unabhängig von deren Größe und Form auf Wertdokumenten-Papier wie Banknotenpapier, Ausweispapiere und dergleichen. Bedingt durch die Eigenschaft gegen sich selbst zu siegeln, müssen Sicherheitselemente, die in Papier, beispielsweise zellstoffhaltiges oder zellstofffreies oder Papier aus Baumwolle oder Velinpapier eingebettet werden, auf beiden Seiten mit der erfindungsgemäßen thermoaktivierbaren Beschichtung versehen werden, werden die Sicherheitselemente als Fensterelemente eingebracht, werden sie auf einer Seite mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehen.
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Ferner ist die erfindungsgemäße Beschichtung ausgezeichnet siegelfähig gegen verschiedenste Kunststoffe, beispielsweise PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS und PVC.
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Ferner ist die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtung auch ausgezeichnet siegelfähig gegen Metalle wie Al, Cu, Zn, Ni und dergleichen.
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Alle Farben 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-, Polyterpenharze verwenden. Als zusätzliche Bindemittel können beispielsweise Polyester, Polyvinylalkohole, Polyvinylacetate, -ether -propionate und -chloride, Poly(methyl)acrylate, Polystyrole, Olefine, Nitrocellulose, Polyisocyanat, Urethansysteme und andere benutzt werden.
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Die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung kann vernetzbar eingestellt werden und verleiht dadurch den darunter liegenden Schichten verbesserte mechanische und chemische Beständigkeit.
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Die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung ist uneingeschränkt bedruckbar auch nach dem Siegelvorgang.
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Die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung ist sowohl in einer Schicht als auch in mehreren Schichten vollflächig oder auch partiell aufbringbar, wobei die gewünschte Form und Geometrie der aufzubringenden Schicht der erfindungsgemäßen thermisch aktivierbaren Beschichtungszusammensetzung im entsprechenden Druck-, Lackier- oder Walzenverfahren unabhängig von der Beschaffenheit der eventuell vorher aufgebrachten Schichten auf eine Materialbahn erfolgen kann.
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Dabei werden die vorher in bekannten verschiedenen Verfahren auf die Materialbahn aufgebrachten Schichten, die partiell oder vollflächig vorhanden sein können, durch die nach Aufbringung der thermisch aktivierbaren Beschichtungszusammensetzung erfolgende Einbettung in oder Aufbringung auf Papier aufgrund der speziellen Eigenschaften und der niedrigen Aktivierungstemperatur in keiner Weise beschädigt und/oder beeinträchtigt, wodurch die insbesondere für Sicherheitsmerkmale erforderliche hohe Präzision und Reproduzierbarkeit der entsprechenden unterschiedlichen Merkmale erhalten bleibt.
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Besonders vorteilhaft und präzise und mit exakt definierter Schichtdicke ist die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung partiell mit Hilfe eines mittels Laser- oder Elektronenstrahlbebilderung oder -gravur oder Stichelgravur hergestellten Tiefdruckzylinders verarbeitbar.
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Dabei wird mit Hilfe der Laser- oder Elektronenstrahltechnologie und/oder Stichelgravur ein Zylinder entsprechend den auf der bedruckten Bahn gewünschten Mustern, Bildern, Linien, Buchstaben, Formen und dergleichen entsprechende Formen bebildert, wobei entsprechend der abschließend nach dem Tiefdruckvorgang gewünschten Form der Abbildung auf der dann bedruckten Materialbahn, insbesondere in Abhängigkeit von der gewünschten Schichtstärke und der Rheologie des zu verdruckenden Lacks oder der zu verdruckenden Farbe entsprechende Dimensionen für die Herstellung der Bebilderung gewählt werden.
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Dabei kann jede auf einem Computersystem in einer geeigneten Software erstellbare Näpfchen- oder Oberflächenstrukturgeometrie durch die Laser- oder Elektronenstrahlbebilderung oder -gravur exakt wiedergeben.
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Durch eine speziell angepasste Software können Userdots (frei wählbare Geometrie) interaktiv am Bildschirm generiert werden und beliebige Formen aus einer Datenbank gewählt werden.
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Die Näpfchen sind dann passergenau zu einer bereits vorgegebenen Struktur oder Bedruckung einsteuerbar. Während bei üblichen Verfahren die Näpfchen in einem starren Raster festgelegt sind, ist bei den hier beschriebenen Verfahren für jede graphische Struktur der Näpfchenstand und die Näpfchendimension individuell einstellbar.
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Vorzugsweise werden in Abhängigkeit von den gewünschten Formen, Strukturen und in Abhängigkeit von der zu verarbeitenden Farbe oder dem zu verarbeitenden Lack Rastertiefen von etwa 10–240 μm, vorzugsweise 15–35 μm und Stegbreiten von etwa 3–20 μm, vorzugsweise 5–7 pm verwendet. Die Konvergenz wird im allgemeinen auf einen Faktor zwischen 0 und 100, vorzugsweise 0–60, eingestellt, die Winkelung der Näpfchen ist im allgemeinen nicht zu berücksichtigen.
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Mit Hilfe eines Laser- oder Elektronenstrahls wird also auf einer bestimmten Registerlänge eine auf dem Zylinder vorhandene fotoempfindliche Schicht mit den entsprechenden Mustern, Formen, Linien, Buchstaben in Form des vorher definierten Rasters bebildert, entwickelt und geätzt.
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Die Beschichtung des Zylinders erfolgt auf übliche Weise mit einem Kunststoffübertragungsrad, vorzugsweise in einer Schichtdicke von 2–10 μm mit einer handelsüblichen fotoempfindlichen Zusammensetzung beispielsweise LD 100, Fa. OHKA Kogyo Ltd.
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Es sind aber auch alle anderen bekannten und handelsüblichen Zusammensetzungen geeignet. Anschließend wird der Zylinder mit einem Overcoat mit einer Schichtdicke von 1–5 μm versehen, beispielsweise mit OC-40 der oben genannten Firma oder mit einer analogen ähnlichen handelsüblichen Zusammensetzung.
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Die Entwicklung erfolgt nach der Belichtung auf übliche Weise, beispielsweise kontaktlos mit Natriumcarbonat (0,5% Lösung), daran schließt üblicherweise ein Reinigungsvorgang mit Wasser an, worauf der Zylinder getrocknet wird.
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Durch ein anschließendes auf die Laser- bzw. Elektronenstrahlbebilderung folgendes konventionelles Ätzverfahren wird das, durch die Laser- bzw. Elektronenstrahlbebilderung definierte Bild, Muster, Formen und dergleichen auf der Oberfläche des Zylinders wiedergespiegelt. Die Ätzung kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer Fe(III)chlorid-Lösung oder einer Cu(II)chlorid-Lösung gegebenenfalls unter Zusatz von HCl oder H2SO4. Der Ätzlösung können gegebenenfalls auch handelsübliche und bekannte Additive für den Flankenschutz beigegeben werden.
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Die Dauer der Einwirkung des Ätzmittels ist abhängig vom verwendeten Ätzmittel und beträgt beispielsweise bei Verwendung einer Cu-Chloridlösung unter Zusatz einer Säure etwa 90–2400 sec.
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Es kann aber auch ein elektrochemisches Ätzverfahren verwendet werden.
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Auf diese Weise können nahtlose Metalloberflächen für Tiefdruckzylinder jeder gewünschten Registerlänge mit einer bisher unerreichten Präzision hergestellt werden, bei denen in Abstimmung mit den entsprechenden rheologischen Eigenschaften der verwendeten Farben oder Farblacke oder Lacke die entsprechende, insbesondere dem Festkörpergehalt der erfindungsgemäßen thermisch aktivierbaren Beschichtungszusammensetzung angepasste Geometrie der Gravur eingestellt wird.
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Eine partielle oder vollflächige ein- oder mehrschichtige Auftragung der erfindungsgemäßen thermisch aktivierbaren Beschichtungszusammensetzung ist nach allen bekannten Druck- und Lackiertechniken möglich, besonders vorteilhaft jedoch im Tief- oder Flexodruckverfahren.
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Als Beispiel für den Aufbau eines Sicherheits- oder dekorativen Merkmals, das mit einer erfindungsgemäßen thermisch aktivierbaren Beschichtung zur Einbettung oder Aufbringung auf Papier aller Art geeignet ist, kommt als Trägerfolie beispielsweise eine Kunststofffolie, vorzugsweise eine flexible Kunststofffolie, beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, 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 aus.
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Ferner können als Trägersubstrat auch Metallfolien, beispielsweise Al-, Cu-, Sn-, Ni-, Fe- oder Edelstahlfolien mit einer Dicke von 5–200 μm, vorzugsweise 10–80 μm, besonders bevorzugt 20–50 μm dienen. Die Folien können auch oberflächenbehandelt, beschichtet oder kaschiert beispielsweise mit Kunststoffen oder lackiert sein.
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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.
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Ferner können als Trägersubstrate Vliese, wie Endlosfaserfliese, Stapelfaservliese und dergleichen, die gegebenenfalls vernadelt oder kalandriert sein können, verwendet werden, Vorzugsweise bestehen solche Vliese aus Kunststoffen, wie PP, PEP, PA, PPS und dergleichen, es können aber auch Vliese aus natürlichen, gegebenenfalls behandelten Fasern, wie Viskosefaservliese eingesetzt werden. Die eingesetzten Vliese weisen ein Flächengewicht von 20 g/m2 bis 500 g/m2 auf.
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Das entsprechende Trägersubstrat kann auch gegebenenfalls ein- oder auch beidseitig mit einem bekannten Primer beschichtet sein, worauf auf zumindest einer Seite des Trägersubstrats anschließend entweder die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung vollflächig oder partiell aufgetragen wird. Es können aber auch ein- oder beidseitig funktionelle oder dekorative Schichten aufgebracht werden.
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Diese funktionellen oder dekorativen Schichten können optische und/oder elektrische und/oder magnetische und/oder mechanische und/oder chemische und/oder andere physikalische Merkmale aufweisen.
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Anschließend an diese dekorativen oder funktionellen Schichten kann entweder ein weiteres Trägersubstrat aufgebracht werden oder auch ein bekannter Primer, auf den anschließend in der oben beschriebenen Weise die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wird.
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Gegebenenfalls können als sogenannte Abstandshalter zu einer im oben beschriebenen Verfahren aufgebrachten funktionellen Schicht Wachse zur Erhöhung der Gleitfähigkeit und/oder zur Verhinderung des Blockverhaltens, beispielsweise auf Basis von Polyolefinen wie Polyethylen, Polypropylen oder PVC oder Organosilanen verwendet werden.
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Die erfindungsgemäße thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung ist insbesondere im Tiefdruckverfahren mit ausgezeichneter Präzision und individuell bestimmbarer Schichtdicke, vollflächig aber auch partiell (entsprechend einer wie oben beschriebenen hergestellten Laser- oder Elektronenstrahlbebilderung oder -gravur eines Tiefdruckzylinders) verdruckbar.
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Ein besonderer Vorteil der im Tiefdruckverfahren mit ausgezeichneter Präzision verdruckbaren erfindungsgemäßen thermisch aktivierbaren Beschichtungszusammensetzung ist deren ausgezeichnete Siegelfähigkeit gegen zellstofffreies oder zellstoffhaltiges Papier oder Papier aus Baumwolle, insbesondere gegen Velinpapier und Banknotenpapier (insbesondere zur Aufbringung bzw. Einbettung von Sicherheitsmerkmalen), gegen Kunststoffe, Metalle und gegen sich selbst, wobei entsprechend der gewünschten Anwendung die thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung auf einer oder beiden Oberflächen von bedruckten, insbesondere nach einem Tiefdruckverfahren mit entsprechend der obigen Beschreibung hergestellten Tiefdruckzylindern hergestellten Materialbahnen bzw. insbesondere Folien im Tiefdruckverfahren vollflächig oder in einem bestimmten Muster partiell aufgebracht wird. Beispiel: Thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung
| Ethylen-Acrylat-Copolymer (Surlyn two 56220) | 70,00% |
| Acrylatdispersion | 21,00% |
| i-Propanol | 3,00% |
| Wasser | 3,00% |
| Organosilan | 0,3% |
| Wachsdispersion | 2,0% |
| Tensidlösung | 0,2% |
| Polyvinylchlorid | 0,5% |