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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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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, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch
aktivierbare Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Ethylen-Acrylatcopolymers
aufgebaut ist, und einen einstellbaren Siegelbeginn ab etwa 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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Beispielsweise
kann als Basis ein Ethylen-Acrylatcopolymer mit einem Acrylsäureanteil
von 10–20
% und einem Polyethylenanteil von 80–90 %, beispielsweise das von
der Firma Morton SA unter dem Handelsnamen Surlyn vertriebene Ethylenacrylatcopolymer,
verwendet werden. 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
kann 40–96,5
% betragen.
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Als
weitere Bestandteile enthält
die thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung eine Acrylatdispersion
(0–40
%), als Lösungsmittel
wird Wasser oder eine Wasse/Alkohol Mischung verwendet, beispielsweise
eine Wasser/i-Propanol Mischung (1–10 %), und gegebenenfalls
enthält
die thermisch aktivierbare Zusammensetzung 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. Beispiele: Beispiel
1: Thermisch
aktivierbare Beschichtungszusammensetzung:
Ethylen-Acryl
Copolymer (Surlyn two 56220, Fa. Morton SA) | 20
Teile |
Acrylatdispersion
(Neocryl 1052, Fa. Trüb
AG) | 6
Teile |
H20/i-Propanol
1:1 | 4
Teile |
Organosilan | 0,8
Teile |
Beipiel
2: 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
% |