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Die
Erfindung betrifft Trägersubstrate
mit definierten Motiven und auf beiden Seiten des Trägersubstrats
unterschiedlichen Farbeindrücken.
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Bei
Trägersubstraten,
insbesondere bei Trägerfolien,
wie Heißprägefolien,
die anschließend,
gegebenenfalls nach Aufbringen auf ein anderes Substrat, insbesondere
zu dekorativen Zwecken, zu Verpackungszwecken und/oder als Sicherheitsmerkmale
in Datenträgern
dienen sollen oder in der Elektro- oder Elektronikindustrie verwendet
werden, ist es oft erwünscht,
dass das Trägersubstrat
eine bestimmte Musterung in Form von Zeichen, Punkten, Linien, Bildern,
Buchstaben und dergleichen aufweist, wobei diese Musterung auf beiden
Seiten des Trägersubstrats
ein unterschiedliches Erscheinungsbild aufweisen soll, beispielsweise
bei völlig
gleicher Kontur unterschiedliche Farben bzw. Farbeindrücke. Ebenso kann
es wünschenswert
sein, dass die Folie auf einer Seite eine bereichsweise Metallisierung
oder eine Magnetfarbe aufweist, diese aber von der anderen Seite
betrachtet, zumindest optisch unterschiedlich erscheint. Dabei sollen
jedoch die Konturen der bedruckten Bereiche völlig deckungsgleich sein.
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Es
ist bekannt, beispielsweise eine Metallschicht, die auf das Trägersubstrat
vollflächig
aufgebracht wird, diese zur Herstellung von bereichsweisen Metallisierungen
mit einer Lackschicht partiell in Form der gewünschten Formen, Bilder und
dergleichen abzudecken und dann nicht durch die Lackschichten abgedeckte
Bereiche der Metallschicht durch ein Ätzmittel zu entfernen. Die
Lackschicht darf dabei durch das Ätzmittel nicht angegriffen
werden. So erhält
man zwar eine bereichsweise Metallisierung, die auf einer Seite
des Trägersubstrats
sichtbar ist, für
die abdeckende Lackschicht sind aber wegen der erforderlichen Ätzmittelresistenz
nur bestimmte Zusammensetzungen geeignet, die meist nicht die gewünschten,
insbesondere optischen Eigenschaften aufweisen.
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Ferner
ist bekannt, das Trägersubstrat
vorerst mit einer in einem Lösungsmittel
löslichen Schutzlackschicht
in jenen Bereichen zu bedrucken, in denen beispielsweise die Metallisierung
nicht erwünscht
ist, anschließend
die Metallschicht vollflächig
aufzubringen und anschließend
die Schutzlackschicht durch Auswaschen mit dem geeigneten Lösungsmittel
zu entfernen.
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Nachteil
dieses Verfahrens ist es, dass es hier praktisch nicht möglich ist
zumindest auf einer Sichtseite eine optisch anders gefärbte Schicht
zu erzeugen. Diese Schicht müsste
entweder zwischen Trägerfolie
und Schutzlackschicht aufgebracht werden, wobei diese Schicht dann
nicht mit der Schutzlackschicht ausgewaschen würde und daher auch die Zwischenräume die
optischen Eigenschaften dieser Schicht aufweisen würden, oder
zwischen auswaschbarer Schutzlackschicht und Metallschicht angebracht
werden, wobei dann besondere Erfordernisse an die Löslichkeit
der optisch anders gefärbten Schicht
zu stellen sind.
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Aus
der DE - C 34 30 111 ist ein Verfahren zur Herstellung von Folien
mit einer dekorativen Metallschicht bekannt, bei dem die Trägerfolie
bzw. eine Decklackschicht vollflächig
mit einem lösbaren
Dekorlack beschichtet wird, der Dekorlack anschließend bereichsweise
mit einem mit der Dekorlackschicht reagierenden Härtungsmittel überdruckt
wird, worauf nach Aufbringen einer vollflächigen Metallisierung der lösbare Dekorlack
durch Behandlung mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt wird.
Dabei bleibt in jenen Bereichen, in denen der Dekorlack mit dem Härtungsmittel überdruckt
wurde, sowohl die Dekorlackschicht als auch die Metallschicht auf
der Trägerfolie.
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Nachteil
dieses Verfahrens ist es, dass einerseits zwar die Konturen relativ
exakt durch das bereichsweise aufgebrachte Härtungsmittel beim Auftragen
definiert werden, allerdings beim diffundieren in die darunter liegende
Schicht und beim Aushärten deutliche
Unschärfen
entstehen. Ferner wird die Metallschicht vollflächig aufgebracht, wodurch beim
anschließenden
Entfernen dieser Schicht in den nicht mit dem Härtungsmittel überdruckten
Bereichen unverhältnismäßig viel Material
als zu entsorgender Abfall anfällt.
Andere Schichten, die über
der ersten Dekorlackschicht aufgebracht werden, werden nicht beschrieben.
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Ferner
muss die auswaschbare Druckfarbe gute rheologische Eigenschaften
aufweisen und auf dem Trägersubstrat,
im allgemeinen flexiblen Kunststofffolien, ausreichend haften.
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Nach
dem Entfernen der Druckfarbe mittels eines Lösungsmittels muss diese dann
entsorgt werden.
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Die
bisher bekannten oder beispielsweise aus der WO 99/13157 bekannten
auswaschbaren Druckfarben weisen entweder nicht die notwendigen guten
rheologischen Eigenschaften auf oder bestehen aus Bestandteilen,
die eine aufwendige Entsorgung notwendig machen.
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Außerdem wird
bei diesen Verfahren mit Ablösen
nicht gewünschter
Bereiche der einzelnen Schichten, die in der entsprechenden Druckvorlage abgebildete
Form der Buchstaben, Zeichen, Punkte, Linien, Bilder, und dergleichen,
insbesondere dann, wenn sie auf herkömmlichen Schriftenfonts basieren, nicht
exakt wiedergegeben, sondern diese Formen weisen nach dem Ablösen, nicht
nur aufgrund der oben erwähnten
Nachteile, sondern insbesondere aufgrund der speziellen Charakteristik
der verschiedenen Druckzylinder und Druckverfahren Abweichungen
gegenüber
dem der Druckvorlage zugrunde liegenden Bild auf.
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Aufgabe
der Erfindung war es daher ein bedrucktes Trägersubstrat bereitzustellen,
das Motive in Form von Zeichen, Punkten, Linien, Bildern, Buchstaben
und dergleichen mit auf beiden Seiten des Trägersubstrats unterschiedlichem
optischen Erscheinungsbild aufweist, wobei die Motive völlig deckungsgleich übereinander
situiert sind.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung war daher auch die Bereitstellung
einer biologisch abbaubaren, auswaschbaren, vernetzbaren Druckfarbe
mit guten rheologischen Eigenschaften und hoher Lösungsmitteltoleranz.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung war es auch, insbesondere für Buchstaben
und Schriftzeichen oder Symbole, einen entsprechenden Font zu entwickeln,
der auf einem in jedem derzeit bekannten Computersystem generierbaren
oder erzeugbaren Schriftenfont basiert und in der Gravurdatenaufbereitung
für den
entsprechenden Druckzylinder jeweils reproduzierbar, und den entsprechenden
Bearbeitungsvorgängen
der entsprechenden Druckschichten angepasst, zur Verfügung gestellt
werden kann.
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Gegenstand
der Erfindung ist daher ein bedrucktes Trägersubstrat, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass es Motive in Form von Zeichen, Punkten, Linien, Bildern,
Buchstaben und dergleichen mit auf beiden Seiten des Trägersubstrats
unterschiedlichem optischen Erscheinungsbild aufweist, wobei die
Motive durch entsprechenden partiellen Auftrag einer Farb- oder
Lackschicht, die einen Härter
enthält,
auf eine vollflächig
aufgetragene Farb- oder Lackschicht und anschließendes Ablösen der nicht durch den Härter verfestigten
Grundschicht hergestellt wurden.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine weitgehend biologisch
abbaubare auswaschbare und vernetzbare Druckfarbe mit guten rheologischen
Eigenschaften, hoher Alkoholtoleranz und ausgezeichneter biologischer
Abbaubarkeit, bestehend aus einer Basis aus 5–35% Hydroxypropylcellulose
oder 5–30%
Polyvinylalkohol und 5–80
Gew% eines Pigments und 15–87
% eines Lösungsmittel.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Fonts,
insbesondere für Buchstaben
und dergleichen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er nur als
Skelettfont vorhanden ist, wobei ausgehend von einem auf einem herkömmlichen
Computersystem vorhandenen oder generierbaren Schriften- oder Zeichenfont,
die entsprechenden Schriften und Zeichen in Vektoren umgewandelt werden
und anschließend
mit einem bekannten Programm (beispielsweise Barco Graphics Fortuna
oder Artwork Systems oder dergleichen) diese Vektoren von Skelettlinien,
vorzugsweise mit Spread oder Frames umgerechnet werden und entsprechend
dem jeweilig gewünschten
und erforderlichen Verarbeitungsprozess angepasst werden.
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Als
Trägersubstrat
kommen beispielsweise Trägerfolien
vorzugsweise flexible transparente 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 Viskosefasern, eingesetzt
werden. Die eingesetzten Gewebe oder Vliese weisen ein Flächengewicht
von etwa 20 g/m2 bis 500 g/m2 auf.
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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 Kolophonium-, Acrylat-, Alkyd-, Melamin-, PVA-,
PVC-, Isocyanat-, Urethansysteme, die konventionell oder reaktiv
härtend
(chemisch oder strahlungshärtend) sein
können.
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Auf
das Trägersubstrat
ist eine in einem Lösungsmittel
lösbare,
beispielsweise eine erfindungsgemäße, weitgehend biologisch abbaubare,
Druckfarbe vollflächig
aufgebracht.
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Die
aufgedruckte lösbare
Druckfarbe ist vorzugsweise eine erfindungsgemäße weitgehendst biologisch
abbaubare Druckfarbe mit hoher Lösungsmitteltoleranz
gemäß Anspruch
3. Es sind aber auch alle anderen bekannten, in einem Lösungsmittel
löslichen
Druckfarben geeignet.
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Die
als Basis verwendeten Stoffe, wie Hydroxypropylcellulose und/oder
Polyvinylalkohol, sind ausgezeichnet biologisch abbaubar, sodass
nach Auswaschen der Druckfarbe keine aufwendige Entsorgung notwendig
ist.
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Der
Anteil an Hydroxypropylcellulose oder Polyvinylalkohol kann der
Anteil in der fertigen Druckfarbe bis zu 35 bzw. 30 Gew.-%, vorzugsweise
7–25 Gew.-%
betragen. Es ist aber auch möglich,
Mischungen dieser Verbindungen zu verwenden.
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Der
Anteil der Pigmente in der fertigen Druckfarbe beträgt 5–80 Gew.-%,
vorzugsweise 8–50 Gew.-%,
besonders bevorzugt 10–20
Gew.-%. Vorzugsweise werden Pigmente mit einer Größe von 0,1 bis
25 μm, vorzugsweise
0,5–5 μm verwendet.
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Die
erfindungsgemäße Druckfarbe
ist wasserlöslich
und zeichnet sich neben der ausgezeichneten biologischen Abbaubarkeit
insbesondere auch durch gute rheologische Eigenschaften aus. Die
erfindungsgemäße Druckfarbe
weist vorteilhafterweise eine Viskosität von etwa 100–2000 mPa/s,
besonders bevorzugt 200–500
mPa/s auf. Ferner weist die erfindungsgemäße Druckfarbe keine Bingham
Eigenschaften auf, ist wenig tixotrop und wenig rheospect.
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Ferner
weist die erfindungsgemäße Druckfarbe
eine hohe Lösungsmitteltoleranz
(beispielsweise gegen Alkohole, Ester, Ketone und dergleichen) auf,
was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn die zweite aufgebrachte
Druckfarbe in einem entsprechenden Lösungsmittel gelöst ist.
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Das
bedruckte Trägersubstrat
mit einer Farb- oder Lackschicht, die einen Härter enthält, ist in Form der gewünschten
Motive Zeichen, Punkte, Linien, Bilder, Buchstaben und dergleichen
bedruckt, der Härter
kann in die darunter liegende lösbare
Farb- bzw. Lackschicht eindringen.
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Als
Härter
werden reaktive System, wie Polyisocyanate und dergleichen, vorzugsweise
aliphatische oder aromatische Polyisocyanate eingesetzt.
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Die
Zusammensetzung der zweiten, den Härter enthaltenden Schicht kann
pigmentiert oder nicht pigmentiert sein.
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Als
Pigmente können
alle bekannten Pigmente, beispielsweise Pigmente auf anorganischer Basis
wie Titandioxid, Zinksulfid, Kaolin, ATO, FTO, Aluminium, Chrom-
und Siliciumoxide oder Pigmente auf organischer Basis, wie Phthalocyaninblau,
i-Indolidingelb, Dioxazinviolett und dergleichen als auch farbige
und/oder verkapselte Pigmente verwendet werden. Als Farbstoffe kommen
beispielsweise 1,1- oder 1,2- Chrom-Cobalt-Komplexe in Frage.
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Dabei
sind lösungsmittelhaltige
Farben- und/oder Lacksysteme und auch lösungsmittelfreie Lacksysteme
verwendbar.
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Als
Bindemittel kommen verschiedene natürliche oder synthetische Bindemittel
in Frage, 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 dergleichen.
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Die
Schichten können
beispielsweise bestimmte elektrische, magnetische, chemische, physikalische
und auch optische Eigenschaften aufweisen.
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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 und dergleichen zugegeben
werden. Weiters können
auch dotierte oder nicht dotierte Halbleiter wie beispielsweise
Silicium, Germanium Galliumarsenid oder Selen 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.
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Zur
Einstellung der magnetischen Eigenschaften können paramagnetische, diamagnetische und
auch ferromagnetische Stoffe, wie Eisen, Nickel und Cobalt oder
deren Verbindungen oder Salze (beispielsweise Oxide oder Sulfide)
verwendet werden.
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Die
optischen Eigenschaften der Schicht lassen sich durch sichtbare
Farbstoffe bzw. Pigmente, lumineszierende Farbstoffe bzw. Pigmente,
die im sichtbaren, im UV-Bereich oder im IR-Bereich fluoreszieren
bzw. phosphoreszieren, Effektpigmente, wie Flüssigkristalle, Perlglanz, Bronzen
und/oder Multilayer-Farbumschlagpigmente
und wärmeempfindliche
Farben bzw. Pigmente beeinflussen. Diese sind in allen möglichen
Kombinationen einsetzbar. Zusätzlich
können
auch phosphoreszierende Pigmente allein oder in Kombination mit
anderen Farbstoffen und/oder Pigmenten eingesetzt werden.
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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.
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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,
z.B. silbrig eingestellt werden.
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Der
in der Zusammensetzung der zweiten Schicht enthaltene Härter dringt
in die vorher aufgebrachte Grundschicht ein und vernetzt diese.
Dadurch werden jene Bereiche der Grundschicht, die mit dieser Farb-
bzw. Lackzusammensetzung überdruckt
wurden, gehärtet
und unlöslich.
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Die
auf die lösbare
Druckfarbe aufgedruckte Schicht ist vorzugsweise nicht in einem
Lösungsmittel
löslich,
in dem die Farbe bzw. der Lack der Grundschicht (vor der Vernetzung)
löslich
ist. Dadurch werden unerwünschte
teilweise Ablösungen
der Grund- oder der Deckschicht vermieden.
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Der
Anteil an Härter
in der zweiten Schicht muss mindesten stöchiometrisch sein, vorzugsweise wird
ein 5–50
%iger Überschuss
an Härter
zugegeben, um eine vollständige
Härtung
der darunter liegenden Schicht zu gewährleisten.
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Die
Härtung
erfolgt in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung der einzelnen Schichten beispielsweise bei
Temperaturen von 20–200°C, vorzugsweise
50–120°C.
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Die
Zeit, die nötig
ist, um eine ausreichende Diffusion des Härters in die darunter liegende
Schicht zu gewährleisten,
ist insbesondere auch von den Schichtdicken der einzelnen Schichten
abhängig, und
kann daher in einem weiten Bereich variieren. Im allgemeinen weisen
die einzelnen Schichten eine Schichtdicke von 0,1–50 μm, vorzugsweise
1–20 μm, besonders
bevorzugt 2–7 μm auf, wobei
zur Härtung etwa
2–700
s notwendig sind.
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Die
Aufbringung der Grundschicht und des partiellen Farbauftrags kann
jeweils durch ein beliebiges Verfahren, beispielsweise durch Tiefdruck,
Flexodruck, Siebdruck, Offsetdruck, Digitaldruck, Glattwalzen-,
Raster- oder Linienrasterverfahren, jeweils mit Mit- oder Gegenlauf,
und dergleichen erfolgen.
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Die
beschriebenen Schichten können
beliebig oft wiederholt werden, sodass sich für den Betrachter beispielsweise
auf einer Seite des Substrats jeweils unterschiedliche Farbeffekte
ergeben, auf der anderen Seite deckungsgleich auch andere unterschiedliche
Farbeffekte.
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Gegebenenfalls
kann die so hergestellte beschichtete Folie auch noch durch eine
Schutzlackschicht geschützt
werden oder beispielsweise durch Kaschieren oder dergleichen weiterveredelt
werden.
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Für die entsprechenden
Fonts, insbesondere für
Buchstaben und dergleichen die sich insbesondere dadurch auszeichnen,
dass sie nur als Skelett vorliegen, werden ausgehend von einem auf
einem herkömmlichen
Computersystem vorhandenen oder generierbaren Schriften- oder Zeichenfont,
die entsprechenden Schriften und Zeichen in Vektoren umgewandelt
und anschließend
mit einem bekannten Programm (beispielsweise Barco Graphics Fortuna
oder Artwork Systems oder dergleichen) diese Vektoren von Skelettlinien,
vorzugsweise mit Spread oder Frames umgerechnet und entsprechend
dem jeweilig gewünschten
und erforderlichen Verarbeitungsprozess angepasst.
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Die
entsprechende Skelettschrift wird ohne Einheit, Größe und Druckfarbe
gespeichert.
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Bei
einem erforderlichen Textsatz wird am Computer das Skelettschriftendatenfile
mit einer geeigneten Software geöffnet
und die erforderlichen Ziffern, Buchstaben und/oder Zeichen selektiert
in die aktive Bearbeitungsebene eingebracht.
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Anschließend erfolgt
die Definition der Größe, Strichstärke, Füllung und
Farbe nach den Vorgaben des entsprechenden Arbeitsprozesses, wie
z. B. Farbtyp (hochviskos oder hochpigmentiert; Waschfarben, Magnetfarben,
Metallfarben und dergleichen) und nach den entsprechenden Kundenvorgaben
der technischen Parameter, wie Wortlänge, Strichstärke, Zeilenhöhe, Zeilenrapport,
Rapportversatz unter Berücksichtigung
der Fertigungsparameter.
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Entsprechend
dieser Vorgaben werden dann die Ziffern, Buchstaben und/oder Zeichen
angeordnet.
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Anschließend werden
die Skelette in Vektoren und Pfade umgerechnet und vorzugsweise
als EPS Datei gespeichert.
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Aus
dem EPS Datenbestand wird in einem RIP (Raster Image Prozessor)
ein Pixelfile von 5080 dpi unter Berücksichtigung der Zylinderparameter, wie
Outline, Rastergeometrie, Bearbeitungstiefe und Oberflächenmodulation
erzeugt. Das Pielfile kann alle bekannten Formate wie Scitex LW,
Bitmap oder vorzugsweise TIFF aufweisen.
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Das
Datenfile wird anschließend
entsprechend der Vorgaben der Druckmaschine und Fertigungsparameter
in einem Layout platziert und mit Steuerelementen versehen und als
Nativ-Format der Zylinderbearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt,
die dann anschließend
den Druckzylinder nach bekannten Verfahren produziert.
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Der
Font kann also nach den in einem oder mehreren Probedrucken gewonnen
Erfahrungen unter Beachtung der entsprechenden verwendeten auswaschbaren
Druckfarbe einfach modifiziert werden.
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In 1 ist
der Verfahrensablauf einer entsprechenden Umwandlung dargestellt.
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2 zeigt
einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Trägersubstrats.
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Darin
bedeuten 1 das Trägersubstrat, 2 die mit
der ablösbaren
Druckfarbe bedruckten Bereich nach Ablösen der nicht mit der Druckfarbe 3,
die den Härter
enthält
bedruckten Bereiche.