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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckereierzeugnisses, insbesondere eines Buchs, Prospekts oder einer Broschüre gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Druckereierzeugnis.
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Stand der Technik
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Druckereierzeugnisse der herkömmlichen Art sind beispielsweise Bücher, Zeitungen oder Prospekte. Trotz des umfangreichen digitalen Informationsangebots haben handhabbare Druckereierzeugnisse, die auch als Printmedien bezeichnet werden, nach wie vor einen großen Stellenwert. Die konventionelle Herstellung eines Druckereierzeugnisses bedient sich vieler Komponenten und Verfahrensschritte. Bevor es zum eigentlichen Druck der visuellen Information kommt, muss ein Trägermaterial produziert werden, das nach wie vor bis auf wenige Ausnahmen auch heute noch aus Papier besteht. Dieses wird in aufwändiger Weise in entsprechenden Papierfabriken erzeugt, wobei die Erzeugung mit einem hohen Verbrauch an natürlichen Rohstoffen, insbesondere Holz und der Freisetzung von für die Umwelt schädlichen chemischen Substanzen verbunden ist. Bevor das Trägermaterial in einer Druckmaschine bedruckt werden kann, muss dieses in der Regel über weite Strecken zu den Druckereien transportiert werden, was neben den damit verbundenen Transport- und Lagerhaltungskosten ebenfalls einen beachtlichen logistischen Aufwand darstellt. Nach dem Bedruckvorgang – oder mitunter auch vor diesem – ist zudem eine Größenanpassung des Trägermaterials/Bedruckstoffs durch geeignete Schneidwerkzeuge erforderlich, wodurch bekanntermaßen eine beachtliche Menge an Papierabfall entsteht, der aufwändig entsorgt werden muss. Schließlich werden die Druckereiprodukte nach dem Bedruckvorgang in der Druckmaschine mehr oder weniger aufwändigen Nachverarbeitungsprozessen unterzogen, bei denen diese in komplexen und teuren Vorrichtungen in Abhängigkeit vom jeweiligen Druckprodukt gefalzt, beschnitten, geheftet, geklebt und z. B. mit weiteren personalisierten Eindrucken versehen werden.
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Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, konventionelle Fertigungsverfahren durch 3D-Druckverfahren zu ersetzen. 3D-Druckeinrichtungen bedienen sich hierbei Daten, die die Geometrie der herzustellenden Produkten beinhalteten. Ähnlich wie bei CNC-gesteuerten Produktionsmaschinen werden die mit den Konstruktionszeichnungen erzeugten Daten zur automatisierten Herstellung von Werkstücken genutzt. Allerdings erfolgt beim 3D-Druck keine mechanische Bearbeitung von Materialblöcken, sondern das herzustellende Produkt wird schichtweise aufgebaut. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass ein Materialabfall gänzlich entfällt. Das 3D-Druckverfahren hat insbesondere bei der Herstellung von Hohlkörpern den Vorteil, dass Hohlräume oder Hinterschneidungen nicht durch Nachbearbeitungen erfolgen, sondern im laufenden Fertigungsprozess erzeugt werden. Allerdings ist es nicht bekannt, Bücher oder sonstige herkömmliche Printmedien in größeren Stückzahlen durch 3D-Druckverfahren zu erzeugen.
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Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Verfahren bekannt, die unter dem Begriff „Rapid Prototyping” zusammengefasst werden, und mit denen räumlich geformte Musterbauteile auf der Basis von Konstruktionsdaten direkt aus CAD-Anwendungen heraus erstellt werden können. Bei den bekannten Verfahren werden die zu erstellenden Musterwerkstücke schichtweise aus formlosem oder formneutralem Material, z. B. einem Bad aus Kunstharz, welches Schicht für Schicht durch einen Laser oder dergleichen gehärtet wird, aufgebaut. Da die schichtweise Aushärtung des in der Regel flüssigen Materials sehr zeitaufwändig ist, eignen sich die Rapid-Prototyping-Verfahren nicht zur kostengünstigen Erzeugung von Druckereierzeugnissen wie insbesondere Büchern in größeren Stückzahlen.
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Aufgabenstellung
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Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zu schaffen, mit dem sich Druckereierzeugnisse, insbesondere Bücher und Broschüren, ohne ein vorbereitetes festes Trägermedium, insbesondere Papier, erzeugen lassen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein alternatives Druckereierzeugnis zu schaffen, welches unter Ausschluss eines festen Trägermediums, insbesondere Papier, hergestellt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Druckereierzeugnis mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Druckereierzeugnisses, insbesondere eines Buchs, eines Prospekts oder einer Broschüre, auf der Basis von digitalen Daten, die insbesondere von einem Rechner als Datensatz bereit gestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die das Druckereierzeugnis gegenständlich bildenden Komponenten sowie auch die Text- und Bildinformationen des Druckbildes durch einen 3D-Drucker erzeugt werden, indem durch den 3D-Drucker aufeinanderfolgend Träger-, Farb- und gegebenenfalls Trennschichten übereinander aufgebracht werden.
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Anders ausgedrückt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wenigstens eine Trägerschicht aus einem formlosen Substrat, insbesondere flüssigen Substrat, alternativ auch aus einem pulverförmigen Substrat und eine darauf angeordnete Farbschicht sowie bevorzugt eine Trennschicht durch einen 3D-Drucker, dem die digitalen Daten zugeführt werden, übereinander aufgebracht, wobei zumindest das flüssige Substrat der Trägerschicht vor dem Aufbringen einer weiteren Schicht verfestigt wird.
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Durch die Erfindung wird es ermöglicht, ein Druckereierzeugnis, das nachfolgend auch als Printmedium bezeichnet wird, in einem einzigen Herstellungsprozess zu erzeugen. Die zur Produkterzeugung benötigten Materialien werden dazu formlos, insbesondere als Flüssigkeiten in Vorratsbehältern gespeichert, aus denen diese entnommen und dem Druckkopf eines 3D-Druckers zugeführt werden. Da das Vorhalten des Materials für die Trägerschicht, bzw. Trägerschichten in flüssiger Form oder auch in Form eines fluidisierten Pulvers erfolgt, kann die Bereitstellung von größeren Papiermengen mit unterschiedlichen Formaten, Farben und Flächengewichten ebenso wie die Vorbehandlung der Papiere und die Nachbearbeitung der bedruckten Träger entfallen, was die Menge an erzeugtem Abfall in vorteilhafter Weise verringert.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die das Druckbild erzeugende Farbschicht vorzugsweise zwischen einer Trägerschicht und einer Trennschicht angeordnet. Die Trägerschicht kann dabei von beiden Seiten mit einer Farbschicht beaufschlagt werden, wobei es erfindungsgemäß möglich ist, die Folge des Schichtauftrags individuell festzulegen. Die Trennschicht kann dabei den weiteren Schichten vorgeordnet sein. Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Erzeugung eines einseitigen Druckbildes zunächst eine Trennschicht erzeugt. Diese hat die Eigenschaft, auf einer Seite, bevorzugt der Unterseite, farbabweisend und auf der anderen Seite farbannehmend zu sein. Auf die Trennschicht wird eine Farbschicht aufgetragen, welche die Text- und Bildinformation enthält und später das sichtbare Druckbild ist. Um dem Druckbild Halt zu geben, werden wenigstens eine, bevorzugt jedoch mehrere Trägerschichten übereinander auf die Farbschicht aufgedruckt. Die Trennschicht bildet hierbei zusammen mit der Farb- und Trägerschicht eine Einheit.
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So kann beispielsweise zunächst eine Trennschicht durch den 3D-Drucker gedruckt und im Anschluss daran verfestigt werden, auf die dann als nächstes eine erste Farbschicht mit insbesondere spiegelbildlichen grafischen und/oder Textinformationen aufgebracht wird. Auf diese Farbschicht wird nach dem Trocknen oder Aushärten derselben eine Trägerschicht aus einem flüssigen Trägersubstrat aufgebracht und das Trägersubstrat zu einer festen Trägerschicht ausgehärtet, und auf die ausgehärtete feste Trägerschicht schließlich eine weitere Farbschicht mit weiteren grafischen und/oder Textinformationen aufgedruckt, womit die ersten beiden Seiten eines Druckereiprodukts erstellt wären. Es versteht sich, dass die weiteren Seiten des Druckereiprodukts dann in analoger Weise durch den 3D-Drucker erstellt werden, wobei zunächst wiederum mit einer weiteren Trennschicht fortgefahren wird, auf die dann eine nächste Farbschicht aufgedruckt wird, bevorzugt im Inkjet-Verfahren.
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Die Trennschicht kann alternativ auch als eigenständige Einheit erzeugt werden, wie dies zum Beispiel als Trennblatt in einem Fotoalbum bekannt ist. Als Material für die Trennschicht kommt z. B. ein UV-härtbarer Klarlack zum Einsatz, der nach dem Trocknen ggf. mit einer weiteren Schicht eines farbabweisenden Materials, z. B. einem Silikonöl, beschichtet werden kann. Die Trennschicht ist auch in diesem Falle transparent.
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Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensweise für ein beidseitiges Druckbild wird zunächst eine Trennschicht erzeugt. Auf die Trennschicht wird eine Farbschicht aufgetragen, welche wiederum die Text- und Bildinformation enthält. Zur Stabilisierung des Druckbildes werden bevorzugt mehrere Trägerschichten übereinander gedruckt und mittels Schnelltrocknung oder auch durch UV-Licht ausgehärtet, bis die gewünschte Stärke der Trägerschicht erhalten wird.
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Um die Seite abzuschließen, wird auf die Oberseite der getrockneten oder ausgehärteten Trägerschicht eine weitere Farbschicht gedruckt, die herkömmliche Text- und/oder Grafikinformationen umfasst, welche auf der betreffenden Seite des Druckereierzeugnisses wiedergegeben werden soll. Als Tinte kommt bevorzugt eine schnell trocknende Tinte zum Einsatz, die vorzugsweise durch einen Tintenstrahldruckkopf aufgesprüht wird. Im Anschluss daran wird wiederum eine Trennschicht aufgebracht, um das Blatt von dem folgenden Blatt lösbar zu halten.
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Die Erfindung sieht für mehrseitige Druckereierzeugnisse vor, dass in den Trennschichten randseitig eine Trägerschicht aufgebracht wird, die benachbarte Schichten streifenförmig verbindet. Über die Trägerschicht werden die voneinander getrennten Blätter im Randbereich miteinander verbunden, um insbesondere einen Rücken für das Druckereierzeugnis zu bilden. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich, bis das Druckereierzeugnis, z. B. ein Buch oder ein Prospekt, komplett erstellt ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird optimiert, indem die Trennschicht auf einer ihrer Seiten eine Bindungsaffinität zur vorangegangenen oder nachfolgenden Schicht aufweist, während die andere Seite eine partikel- und flüssigkeitsabweisende Oberfläche besitzt. Dabei ist es von großem Vorteil, wenn zwischen der Erzeugung zweier Schichten jeweils eine Schnelltrocknung oder Schnellaushärtung der vorangegangenen Schicht erfolgt, um die Erzeugung z. B. eines Buches rationell durchzuführen.
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Erfindungsgemäß wird eine Trennschicht mit transparenter Eigenschaft gewählt, um die Qualität der Bild- und Textinformation nicht zu beeinträchtigen.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass auf die Trennschicht ein flüssiges Substrat als dünne Lage aufgebracht, insbesondere aufgesprüht oder aufgerakelt wird, welches in kürzester Zeit mit Hilfe eines Katalysators oder eines Fotoinitiators aushärtet. Hierdurch wird die Möglichkeit eröffnet, das Druckereierzeugnis mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens aus flüssigen Komponenten in einem Onlineprozess praktisch ohne Unterbrechung herzustellen. Das Kunstharz kann beispielsweise ein bekanntes ungesättigtes Polyester Harz oder sonstiges geeignetes flüssiges Polymer sein, dass durch den Fotoinitiator unter Einwirkung von Licht, insbesondere UV-Licht, in sehr kurzer Zeit aushärtet. Um hierbei die Lesbarkeit der aufgedruckten grafischen Informationen zu verbessern, ist das Kunstharz bevorzugt farbig, besonders bevorzugt weiß eingefärbt, was durch Beimischen von geeigneten farbigen bzw. weißen Farbpigmenten zum Kunstharz erfolgen kann. Der Aushärteprozess erfordert aufgrund der bei den vorzugsweise eingesetzten Schichtdicken des Substrats, die bevorzugt im Bereich der Papierdicken von herkömmlichen Printmedien liegen, nur wenige Sekunden. Um die Zeitdauer zum Aushärten der Substratlage weiter zu verkürzen, kann die Lichtquelle, die im Falle eines UV-härtbaren Harzes insbesondere als bekannte UV-Laserdiode ausgestaltet ist, an der Rakeleinrichtung oder dem Düsenkopf angeordnet sein, so dass diese mit der Rakeleinrichtung, bzw. dem Düsenkopf mitbewegt wird, um die aufgebrachte flüssige Substratlage unmittelbar nach dem Aufbringen zu beleuchten und dadurch auszuhärten Die Erfindung schlägt ferner ein Druckereierzeugnis, insbesondere ein Buch, eine Zeitung oder einen Prospekt vor, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Das Druckereierzeugnis umfasst wenigstens eine Trägerschicht, wenigstens eine darauf aufgebrachte Farbschicht und bevorzugt mindestens eine Trennschicht, die zusammen jeweils mindestens ein Blatt bilden. Ein mehrblättriges Druckereierzeugnis, wie z. B. ein Buch, ist durch Trennschichten gebrauchsfähig aufgebaut und sieht bevorzugter Weise vor, dass die Trennschicht an einem Randstreifen durch das Trägermaterial ersetzt ist. Somit wird praktisch eine Bindung zwischen den einzelnen Blättern erzeugt.
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Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken lässt sich das Druckereierzeugnis aus einem formlosen Substrat, insbesondere flüssigen Trägersubstrat und flüssiger Farbe, insbesondere Inkjet-Farbe, dadurch auch ohne eine Trennschicht erzeugen, indem zunächst eine Trägerschicht aus einem flüssigen Trägersubstrat auf eine ebene Unterlage, z. B. eine PTFE-Unterlage oder eine mit einem geeigneten Trennmittel beschichtete Metall- oder Kunststoffplatte aufgesprüht oder alternativ auch aufgerakelt und im Anschluss daran das flüssige Trägersubstrat unter Bildung einer im Wesentlichen ebenen Trägerschicht ausgehärtet wird. Als nächstes wird eine erste Farbschicht mit den gewünschten grafischen und/oder Textinformationen auf die Oberseite der ersten Trägerschicht aufgebracht. Nachdem die Farbschicht getrocknet oder durch die Einwirkung von Hitze oder UV-Licht oder sonstiger elektromagnetischer Strahlung ausgehärtet wurde, wird ein verfahrbares eigensteifes plattenförmiges Trennelement, z. B. ein ebenfalls mit einer Antihaftbeschichtung versehenes Metallblech mit einer farbabweisenden Oberfläche über der Farbschicht angeordnet, z. B. in einem Abstand von 1 bis 5 mm. Auf die Oberseite des Trennelements wird sodann eine weitere Trägerschicht aus dem flüssigen Trägersubstrat aufgebracht, insbesondere aufgesprüht und im Anschluss daran das flüssige Trägersubstrat unter Bildung einer im Wesentlichen ebenen zweiten Trägerschicht ausgehärtet. Auf die zweite Trägerschicht wird anschließend eine zweite Farbschicht mit weiteren grafischen und/oder Textinformationen aufgebracht und das verfahrbare plattenförmige Trennelement von der Unterseite der ersten Trägerschicht gelöst, zwischen der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht herausbewegt und über der zweiten Trägerschicht zur Erzeugung weiterer Trägerschichten angeordnet.
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Die zuletzt beschriebene Ausführungsform der Erfindung besitzt den Vorteil, dass zwischen den einzelnen aus insbesondere flüssigem Trägersubstrat erzeugten Seiten des Druckereiprodukts keine Trennschichten eingebracht werden müssen, wodurch sich die Dicke des Druckereiprodukts – und damit der Materialeinsatz – bei einer vorgegebenen Seitenzahl und Stärke der Trägerschicht weiter reduzieren lässt.
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Um bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens Produktseiten zu erhalten, die beidseitig bedruckt sind, kann es weiterhin vorgesehen sein, dass das plattenförmige Trennelement vor dem Aufbringen des formlosen, insbesondere flüssigen Trägersubstrats jeweils mit einer Farbschicht bedruckt wird, die insbesondere spiegelbildliche grafischen und/oder Textinformationen umfasst. Nach dem Trocknen der ersten Farbschicht auf dem Trennelement wird dann in der zuvor beschrieben Weise das Trägersubstrat und auf dieses die zweite Farbschicht aufgebracht, bevor das Trennelement vom getrockneten Trägersubstrat gelöst und unter der so erzeugten Seite herausgezogen wird, um dieses für die nächste Seite oberhalb der vorhergehenden Seite anzuordnen.
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Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann es im Falle eines Druckereiprodukts mit einer Vielzahl von übereinander angeordneten Seiten vorgesehen sein, dass die Trägerschichten an einem ihrer Ränder zur Bildung eines gemeinsamen Druckereiprodukt-Rückens durch einen Verbindungssteg verbunden sind, der aus dem Material der Trägerschichten besteht.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein einblättriges Druckereierzeugnis und
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2 ein mehrblättriges Druckereierzeugnis.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das erfindungsgemäß hergestellte Druckereierzeugnis 1 mindestens ein Blatt 10. Dieses Blatt wird durch eine Trennschicht 2 und eine darauf befindliche Farbschicht 3 sowie deren Trägerschichten 4 und 4a gebildet. Die Trennschicht 2 ist transparent und nur auf einer Seite partikel- und flüssigkeitsabweisend. Die der Seite mit der trennenden Eigenschaft gegenüberliegende Seite besitzt eine hohe Bindungsaffinität, insbesondere zu der nachfolgenden Farbschicht 3, die zwischen der Trennschicht 2 und den beiden Trägerschichten 4 und 4a eingebettet ist. Die Trägerschichten 4, 4a stabilisieren die Farbschicht 3 und geben dieser Halt. Wie die Trennschicht 2 ist auch die Trägerschicht 4, 4a aus einer Flüssigkeit zu einer flächigen formgebundenen Trägerschicht ausgedruckt, was entweder durch den Druckkopf eines nicht dargestellten 3D-Druckers oder z. B. durch eine geeignete Rakeleinrichtung erfolgen kann. Alternativ kann die Trägerschicht 4, 4a aus einem pulverförmigen Substrat gebildet werden, welches durch einen nicht dargestellten Sprühkopf aufgesprüht wird. Vor der dem nächsten Bearbeitungsschritt müssen die Pulverpartikel miteinander verbacken, d. h. verbunden werden. Demgegenüber werden die Farbschichten vorzugsweise durch aufgesprühte Inkjet-Farben erzeugt, die zur Beschleunigung der Herstellung der jeweiligen Farbschicht auch UV-härtbar sein können.
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Die 2 zeigt ein Druckereierzeugnis 1a, z. B. ein Buch, das aus den Blättern 10, 10a usw. besteht. Der Aufbau dieses Druckereierzeugnisses 1a entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des Druckereierzeugnisses, welches in 1 beschrieben ist.
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Auf eine vollflächige Trennschicht 2 ist eine Farbschicht 3 aufgedruckt. Diese wird wiederum von zwei aufeinanderfolgenden Trägerschichten 4, 4a stabilisiert. Hierauf folgt eine weitere Farbschicht 3a, sodass das Blatt 10 auf der Vorderseite und seiner Rückseite beschriftet bzw. bebildert ist. Der Farbschicht 3a folgt erneut eine Trennschicht 2a und eine erneute Farbschicht 3b, die wiederum bevorzugt durch zwei Trägerschichten 4c und 4d stabilisiert wird, um die erforderliche Stärke des Trägermaterials zu erhalten. Auf die Trägerschichten 4c und 4d wird eine weitere Farbschicht 3c und eine Trennschicht 2b aufgebracht. Die Schritte wiederholen sich, bis das Druckereierzeugnis 1a fertig gestellt ist.
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Durch die Vielzahl der verschiedenen Schichten ist es erforderlich, die einzelnen Seiten oder Blätter 10, 10a miteinander zu verbinden und diese beidseitig zu bedrucken, d. h. mit Farbschichten zu versehen, die die gewünschte grafische Information beinhalten. Während die unterste Trennschicht 2 vollflächig ausgebreitet ist, sind die Trennschichten 2a und 2b im Randbereich 6 durch das Trägermaterial 4c bzw. 4e ersetzt, so dass sich zwischen den Trägerschichten eine homogene stegartige Verbindung nach Art eines Buchrückens ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckereierzeugnis
- 1a
- Druckereierzeugnis
- 2
- Trennschicht
- 2a
- Trennschicht
- 2b
- Trennschicht
- 3
- Farbschicht
- 3a
- Farbschicht
- 3b
- Farbschicht
- 3c
- Farbschicht
- 4
- Trägerschicht
- 4a
- Trägerschicht
- 4b
- Trägerschicht
- 4c
- Trägerschicht
- 4d
- Trägerschicht
- 4e
- Trägerschicht
- 6
- Randbereich
- 10
- Blatt
- 10a
- Blatt
