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Die
Erfindung betrifft rotative Tiefdruckformen zur Herstellung von
Sicherheitsmerkmalen im Tiefdruckverfahren, die bisher nur durch
andere Druckverfahren, hauptsächlich
Offset, beispielsweise Flexodruck, Siebdruck oder Digitaldruck herstellbar waren,
sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und die mit diesem Verfahren
unter Verwendung der erfindungsgemäßen Tiefdruckformen hergestellte
Produkte.
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Es
ist eine Vielzahl von unsichtbaren Sicherheitsmerkmalen, insbesondere
für Verpackungen von
sensiblen Gütern,
wie Pharmazeutika, Lebensmitteln, Kosmetika, elektronischen Bauteilen
und dergleichen bekannt.
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Sure
Sign® Sicherheitsmerkmale
und digitale Wasserzeichen sind bekannt. Sie sind für das freie Auge
unsichtbar, können
jedoch mit Hilfe eines Scanners und einer entsprechenden Entschlüsselungssoftware
ausgelesen werden.
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Digitale
Wasserzeichen sind Träger
von Informationen, die in ein digitales Bild eingebettet werden
zur Wahrung von Urheberrechten. Die Information ist nicht sichtbar
und kann mit Hilfe der adäquaten Software
oder Hardware-Lesegeräten ausgelesen werden.
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Bei
digitalen Wasserzeichen werden die urheberrechtlich relevanten Daten
im digitalen Rauschen der Originaldokumente versteckt. Rauschen entsteht
zum Beispiel durch das Scannen oder durch die Aufnahme mit einer
Digitalkamera. Das digitale Wasserzeichen besteht aus ins Bild eingebetteten Zusatzdaten,
die fürs
menschliche Auge unsichtbar sind. Möglich wird das, weil die menschliche
Wahrnehmung nur eine begrenzte Unterscheidungsfähigkeit aufweist. Jeder einzelne
Bildpunkt (Pixel) eines Bildes erhält einen leicht modifizierten
Farbwert. Diese veränderten
Bildpunkte korrigiert das Auge, so dass kein Unterschied zum herkömmlichen
Bild erkennbar ist – die
Markierung beeinträchtigt
also dessen Qualität
nicht sichtbar. Außerdem
kann der Anwender auswählen,
wie groß die
Abweichung vom Original sein soll.
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Das
Wasserzeichen wird hinter das gesamte Bild oder nur in Teilbereiche
gelegt, ist daher auch in einzelnen Bildausschnitten enthalten.
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Je
robuster ein digitales Wasserzeichen eingebettet wird, desto stärker sind
Artefakte sichtbar. Demgegenüber übersteht
ein Wasserzeichen kaum Attacken, wenn das Bild für den Betrachter unverändert bleiben
soll.
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Während des
Produktionsprozesses werden durch Umsetzen der Bilddaten in Gravurdaten
in Raster, durch Gravieren mit Diamantstichel auf einen Zylinder,
Verchromen und natürlich
Drucken die eingerechneten Wasserzeichen „verschliffen". Dies erschwert
deutlich das Auslesen der Wasserzeichen mittels Scanner, da produktionsbedingte
Störungen einfließen. Die
Robustheit definiert den Stör-Nutzsignalabstand
der Scannerdaten bei dem eindeutig das Wasserzeichen identifiziert
werden kann. Durch produktionsbedingte Schwankungen gibt es eine
bestimmte Varianz des S/N Abstandes. Es darf jedoch ein Wert von
50 % nicht unterschritten werden, ansonsten ist eine Auswertung
nicht möglich.
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Ein
Unterschied zwischen Original und Bild mit Wasserzeichen ist meist
nicht zu erkennen, bei der Vergrößerung kann
man allerdings die Artefakte des Wasserzeichens erkennen.
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Es
bedarf also ausgefeilter Algorithmen, um die Kluft zwischen Robustheit
und Unsichtbarkeit des digitalen Wasserzeichens zu überwinden.
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Gegebenenfalls
können
alle diese Sicherheitsmerkmale auch individualisiert sein.
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Die
beschriebenen für
das freie Auge unsichtbaren Sicherheitsmerkmale sind bisher entweder
nur durch Digitaldruckverfahren (beispielsweise Xeikon, HP Indigo
und the factory) oder durch Flexo- bzw. Buchdruck und Inkjetdruck
zugänglich.
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Aufgabe
der Erfindung war es die beschriebenen Sicherheitsmerkmale durch
insbesondere rotative Tiefdruckverfahren zugänglich zu machen.
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Gegenstand
der Erfindung sind daher rotative Tiefdruckformen, dadurch gekennzeichnet,
dass das entsprechende im rotativen Tiefdruck aufzubringende unsichtbare
Sicherheitsmerkmal als Datenfile generiert wird, worauf die rotative
Tiefdruckform entsprechend graviert bzw. bebildert wird.
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Zur
Herstellung der rotativen Tiefdruckform wird vorzugsweise ein Verfahren
verwendet bei dem ein entsprechender Zylinder graviert oder mit
Hilfe eines Laser- oder Elektronenstrahlbebilderungsverfahrens,
einer Laser- oder Elektronenober-flächenstrukturierung oder eines
Laserablationsverfahrens (Zylinder wird mit schwarzer Schutzschicht
beschichtet (Coating); das zu übertragende
Bild wird durch Laser in Beschichtung weggebrannt; anschließende Ätzung mit
Fe(3)-chlorid) bebildert oder direkt oberflächenstrukturiert wird.
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Dazu
wird in einem ersten Schritt ein entsprechendes Datenfile generiert.
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Zur
Herstellung eines SureSign® Merkmals wird eine Halbtonvorlage,
die monochrom oder farbig sein kann, in einem geeigneten Programm
mit dem Wasserzeichen versehen, wobei die beiden Informationen bestehend
aus der Fingerprint ID und der Image ID in die Originaldaten der
Halbtonvorlage eingerechnet werden.
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Digitale
Wasserzeichen sind ein Rauschen, das nicht etwa zufällig, sondern
aus dem Wasserzeichen erzeugt wurde. Ein anderes Wasserzeichen würde ein
anderes Rauschen ergeben. Zu dem Rauschen, welches das unsichtbare
Wasserzeichen darstellt, wird nun das Originalbild eingerechnet.
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Das
resultierende Bild besteht dann aus dem Originalbild und dem Wasserzeichenrauschen.
Es kann rein optisch nicht vom Originalbild unterschieden werden,
obwohl es ein unsichtbares Wasserzeichen enthält. Dieses Bild kann jetzt
nach der Gravur einer rotativen Tiefdruckform in der Massenproduktion
vervielfältigt
werden.
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Das
Bild wird mit einem handelsüblichen Scanner
eingescannt und mit dem entsprechenden Detektor überprüft.
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Das
Wasserzeichen wird nun erfindungsgemäß in die Originaldatei eingerechnet.
Die Daten werden entsprechend einem Datenworkflow in entsprechende,
dem Zylinderherstellungssystem angepasste Dateiformate aufbereitet.
Dies kann beispielsweise mit einem Workflow der Fa. ARTWORK-NEXUS im TIFF-Datenformat
erfolgen.
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Anschließend werden
nun entsprechende dieser Parameter die Einstellungen für Raster,
Stichel, Winkelung etc. getroffen in der Gravur getroffen.
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Das
Einrechnen des Wasserzeichens in die Originaldatei erfolgt mittels
geeigneter Software dabei kann das Wasserzeichen auf bestimmte Bildregionen
beschränkt
sein.
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Durch
variierbare Parameter, beispielsweise variable Robustheit; bevorzugte
Bildregionen, keine homogenen Flächen,
starke Farbverläufe,
Kontrast, Informationstiefe des Wasserzeichens ergeben sich hier
unzählige
Kombinationsmöglichkeiten.
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Die
Daten werden nun im Daten-Workflow (z.B. Nexus®) weiterverarbeitet,
wobei weitere Parameter wie z. B. Resolution festgelegt werden.
Bevorzugt RES5-RES20, wobei RES 12 12 Pixel pro mm bedeutet.
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Mittels
Gravur, Laserstrukturierung oder Laserbebilderung werden nun entsprechend
dieser Parameter die Einstellungen für Raster, Winkelung etc. getroffen.
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Vorzugsweise
wird ein Raster von 60-120, bevorzugt 70-90 Linien/cm und eine Winkeleinstellung
30°-60° gewählt.
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Im
Standardtiefdruck werden farbige Bilder meist in den Grundfarben
Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz gedruckt. Würde man alle Farben mit dem gleichen
Raster und Näpfchenwinkel
erzeugen, würde
im übereinander
Druck der 4 Grundfarben ein Bild erzeugt, dass ein Moire aufweist
und über
die Produktionsauflage eine Farbdrift zeigen kann. Um diesen produktionsbedingten
Erscheinungen entgegen wirken zu können, werden bevorzugt beispielsweise folgende
Werte verwendet:
Cyan 70 Linien/cm 32°
Magenta 70 Linien/cm 60°
Gelb
54 Linien/cm 45°
Schwarz
100 Linien/cm 38°
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Das
auf diese Weise hergestellte Bild wird nun in einem entsprechenden
Belichtungssystem auf einen vorbereiteten Zylinder belichtet.
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Beispielsweise
wird mit Hilfe eines Laser- oder Elektronenstrahls eine auf dem
Zylinder, beispielsweise einem Tiefdruckzylinder mit einem Kern aus
Eisenrohr mit Wandstärke
20 mm, und folgenden Schichten: 5-7μm Nickelschicht, 300μm Kupferschicht;
vorhandene fotoempfindliche Schicht mit den entsprechenden Mustern,
Formen, Linien, Buchstaben in Form des vorher definierten Rasters
bebildert, entwickelt und geätzt.
(oder Laserdirektverfahren von Dätwyler
auf Zink) (oder neuartige Gravurverfahren Hell-Xtrem®, Ohio-Transscribe®)
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Die
Beschichtung des Zylinders erfolgt auf übliche Weise mit einem Kunststoffübertragungsrad, oder
durch Sprühen
Walzen, Streichen, Tauchen, oder mittels eines Vorhangauftragsverfahrens,
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 (Fa. OHKA Kogyo Ltd) 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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Es
sind aber auch alle anderen bekannten Photo-Entwicklungsverfahren
möglich.
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Ferner
kann der entsprechende Tiefdruckzylinder auch durch das Laserablationsverfahren
bebildert werden. Dabei wird eine auf den Zylinder aufgetragene
Absorptionsschicht direkt mit dem Laser behandelt und verdampft.
Dadurch entsteht eine ätzbare
Maske. Derartige Verfahren sind beispielsweise das Scheppers-Ohio
Verfahren oder das Digilasverfahren der Fa. Dätwyler.
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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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Der
Zylinder wirkt nach dem Ätzvorgang stumpf
und optisch dunkel. Durch eine Oberflächenbehandlung mit elektrolytischen
bzw. chemischen Glänzen
kann die Abformstruktur veredelt und eine brilliante Oberfläche erzeugt
werden.
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Es
sind aber auch alle bekannten Gravurverfahren anwendbar.
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Der
gravierte, bebilderte oder oberflächenstrukturierte Tiefdruckzylinder
kann nun im rotativen Tiefdruck Farbe auf einen geeigneten Bedruckstoff aufbringen.
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Mit
Hilfe eines handelsüblichen
Scanners kann das Wasserzeichen wieder ausgelesen werden.
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Durch
Synchronisationselemente ist keine Vorzugsrichtung erforderlich.
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Synchronisationselemente
sind sichtbare oder unsichtbare Elemente im Druckbild, die mit dem Scanner
ausgelesen werden können
und die es der Auslesesoftware ermöglichen, etwaige Verzerrungen oder
Drehungen im Druckbild zur Datenvorlage zu eliminieren, damit somit
das Wasserzeichen ausgelesen werden kann.
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Die
Authentifizierung erfolgt mit dem entsprechenden Detektor durch
geeignete Software.
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Digitale
Wasserzeichen können
auf bestimmte Bildregionen beschränkt eingebracht werden. Auch
die Einbringtiefe (Robustheit) kann eingestellt werden.
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Das
auf diese Weise hergestellte Bild wird nun in einem entsprechenden
Belichtungssystem auf einen vorbereiteten Zylinder graviert oder oberflächenstrukturiert,
vorzugsweise durch Lasergravur bzw. belichtet oder mittels ätzbarer
Maske erzeugt.
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Laser-
oder Elektronenstrahlgravur (z.B. Fa. Hell oder Dätwyler)
zeichnen sich dadurch aus, dass die Oberfläche des Tiefdruckzylinders,
die aus einer Kupferschicht oder Zinkschicht bestehen kann, direkt aus
dem Datenbestand des Computers mechanisch entsprechend der Datenfilevorgabe
bearbeitet wird. Es wird mit entsprechend leistungsstarken Laserstrahlen
(100–5000
Watt) direkt das Material strukturiert. Die Strahldurchmesser bewegen
sich dabei von 2–100μm, bevorzugt
von 10–40μm. Die Laser-
oder Elektronenstrahlquellen werden entsprechend dem darzustellenden
Bild getaktet oder mit einem Shutter moduliert. Zur Fokusierung
kommen entsprechende optische Hilfsmittel wie Linsen für Laser
oder elektro-magnetische Felder für Elektronenstrahlen zum Einsatz.
Ein Tiefdrucknäpfchen
kann auch durch mehrere Strahleinschüsse erzeugt werden.
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Beispielsweise
wird mit Hilfe eines Laser- oder Elektronenstrahls eine auf dem
Zylinder, beispielsweise einem Tiefdruckzylinder mit einem Kern aus
Eisenrohr mit Wandstärke
20 mm, und folgenden Schichten: 5–7μm Nickelschicht, 300μm Kupferschicht;
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, oder
durch Sprühen
Walzen, Streichen, Tauchen, oder mittels eines Vorhangauftragsverfahrens,
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
(Fa. OHKA Kogyo Ltd) 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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Es
sind aber auch alle anderen bekannten Entwicklungsverfahren möglich.
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Die
Erzeugung einer Ätzmaske
kann auch durch direktes Entfernen der aufgebrachten Schutzschicht
erzeugt werden. Dazu wird, wie vorher beschrieben, stattdessen ein
schwarzer Schutzlack aufgebracht. Dies kann wie bei dem Photolack über sprühen, gießen etc
erfolgen. Der Laser mit Leistung zwischen 1–100 Watt (Strahldurchmesser
5–40μm) entfernt
nun den Lack an den zu ätzenden
Stellen, die entsprechend durch das Datenfile definiert sind und
legt die zu ätzende
Kupferoberfläche
frei.
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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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Der
Zylinder wirkt nach dem Ätzvorgang stumpf
und optisch dunkel. Eine Oberflächenbehandlung
mit elektrolytischen bzw. chemischen Glänzen veredelt die Abformstruktur
und erzeugt eine brillante Oberfläche.
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Die
erfindungsgemäßen Tiefdruckformen werden
zu Herstellung unsichtbarer Sicherheitsmerkmale, die nur mit Hilfe
eines entsprechenden Detektors (Linse, Scanner und dergleichen)
auf Trägersubstraten
verwendet.
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Als
Trägersubstrat
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.
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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 bis 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
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 Viskosefaservliese eingesetzt
werden. Die eingesetzten Gewebe oder Vliese weisen ein Flächengewicht
von etwa 20 g/m2 bis 500 g/m2 auf.
Gegebenfalls können diese
Gewebe oder Vliese oberflächenbehandelt sein.
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Die
mittels der erfindungsgemäßen rotativen Tiefdruckformen
hergestellten bedruckten Trägersubstrate
sind gegebenenfalls nach entsprechender Konfektionierung daher als
Sicherheitsmerkmale in Datenträgern,
insbesondere Wertdokumenten wie Ausweisen, Karten, Banknoten oder
Etiketten, Siegeln und dergleichen geeignet, aber auch als Verpackungsmaterial
beispielsweise in der pharmazeutischen, der Elektronik- und/oder
Lebensmittelindustrie, beispielsweise in Form Blisterfolien, Faltschachteln,
Abdeckungen, Folienverpackungen und dergleichen geeignet.
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Für die Anwendung
als Sicherheitsmerkmale werden die Substrate bzw. – wie 048
Folienmaterialien bevorzugt in Streifen oder Fäden oder Patches geschnitten,
wobei die Breite der Streifen oder Fäden vorzugsweise 0,05–10 mm betragen
kann und die Patches vorzugsweise mittlere Breiten bzw. Längen von
2–30 mm.
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Für die Anwendung
in oder auf Verpackungen wird das Folienmaterial bevorzugt in Streifen, Bänder, Fäden oder
Patches geschnitten, wobei die Breite der der Fäden, Streifen bzw. Bänder vorzugsweise
0,05–50
mm beträgt
und die Patches vorzugsweise mittlere Breiten und Längen von
2–30 mm
aufweisen.
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Diese
Druckverfahren können
auch direkt auf die Primarverpackungen wie Karton, Folien, Aluminium,
Blister etc. aufgedruckt werden.