DE4132476A1 - Verfahren, bedruckstoff und einrichtung zur verfielfaeltigung von holographischen feinstrukturen und anderen beugungsgittern auf printprodukte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein holographisches Verfielfältigungsverfahren zum Abformen von Hologrammen und anderen lichtbeugenden oder lichtbrechenden Feinstrukturen (Beugungsgittern) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, auf verschiedene Be­ druckstoffe, eine Einrichtung zur Applikation eines Hologrammes auf einen Be­ druckstoff und die Anfertigung zugehöriger Druckmatrizen sowie einen für diese Verfahren geeigneten Bedruckstoff,

Die Holographie ist eine Aufzeichnungs- und Reproduktionstechnik, welche es er­ möglicht, Objekte räumlich darzustellen. Speichermedium und Informationsträger sind üblicherweise Filme und Platten.

Ein übliches Hologramm ist entweder ein Unikat oder kann wirtschaftlich nur in rela­ tiv begrenzten Stückzahlen, z. B. wie ein Foto optisch kopiert werden.

Es ist bekannt, die Struktur eines Oberflächenreliefhologramms thermoplastisch ab­ zuformen und danach auf unterschiedliche Bedruckstoffe (Träger) zu übertragen.

Bisher beinhaltete die Vervielfältigung von Oberflächenrelief- Hologrammen und deren Integration in Printprodukte drei Produktionsstufen:

Das holographische Bild wird dabei üblicherweise als Oberflächenreliefstruktur in ein Trägermaterial abgeformt und erst dann nach einem weiteren Ausrüsten mit ei­ nem Kleber oder Haftvermittler in einem dritten Verfahrensschritt auf den Bedruck­ stoff übertragen.

Abgeformt wird dabei von Prägestempeln, Bändern oder Walzen mittels Druck und Temperatur in thermoplastisch verformbare Kunststoff-Oberflächen.

Ein derartiges Prägehologramm wird nach dem Abformen bisher zu zwei Produkt­ varianten verarbeitet; nämlich zu sogenannten Aufsiegelhologrammen oder zu Selbstklebehologrammen.

Es handelt sich bei beiden Produktvarianten um Vorprodukte, die erst in der Weiter­ verarbeitung bzw. Konfektionierung in einem zusätzlichen Arbeitsgang auf den Be­ druckstoff appliziert werden können. Auch das direkte thermoplastische Prägen in Bedruckstoffe ohne nachfolgende Übertragungsschritte ist möglich, wie es aus der DE-A 37 44 650 des Erfinders bekannt ist.

Ein Verfahren zur Herstellung von Hologrammen wird üblicherweise wie folgt durch­ geführt:

Vom Originalobjekt wird in der Vorstufe, dem sog. Mastering, mittels Laserlicht ein Lasertransmissionshologramm als dreidimensionale Abbildung des Objektes erstellt. Dieses Masterhologramm, welches in einem Interferenzmuster die gesamte Oberflä­ cheninformation des Objektes gespeichert hat, ist jedoch nur unter Laserlicht be­ trachtbar.

Von dem Lasertransmissionshologramm, dem Master, wird eine mit normalem, ge­ richtetem Weißlicht betrachtbare Kopie hergestellt. Dieser Hologrammtyp wird Weiß­ licht-Transmissionshologramm genannt.

Ebenso werden holographisch mittels Laserlicht oder mechanisch mittels Gravur andere Beugungsgitter erzeugt, welche dekorative oder technisch/wissenschaftlich anwendbare Lichteffekte hervorrufen.

Um für den Prägevorgang, die Vervielfältigung oder Replikation eine abformbare Oberflächenreliefstruktur zu erhalten, wird dieses Masterhologramm oder Beu­ gungsgitter in eine mit Fotoresist beschichtete Platte oder in andere ein Oberflä­ chenrelief bildende Materialien kopiert.

Je nach der partiellen Intensitätsverteilung bei der Belichtung wird z. B. der aufgetra­ gene Fotolack im Negativverfahren mehr oder weniger stark gehärtet oder im Posi­ tivverfahren mehr oder weniger stark gelöst. Durch die nachfolgende Entwicklung wird eine der jeweiligen Vernetzung oder Auflösung entsprechende Oberflächenre­ liefstruktur freigelegt. An dieser und an der später geprägten Oberflächenstruktur wird das Licht bilderzeugend gebeugt.

Die lichtbeugenden und lichtbrechenden Oberflächenreliefstrukturen können auch mechanisch erzeugt, d. h. geschnitten oder graviert oder mittels Laser graviert wer­ den. Die Auflösung bzw. Linienweite mechanisch erzeugter Beugungsgitter ist ab­ hängig von den zu ihrer Erzeugung gewählten technischen Verfahren.

Ein Oberflächenrelief-Hologramm hat eine Feinstruktur von ca. 0,2 bis 1 µm Höhen­ unterschied und eine Auflösung von 800 bis 1800 Linien pro Millimeter.

Um den späteren Prägestempel elektrogalvanisch abformen zu können, wird die Oberfläche des Fotoresists elektrisch leitfähig gemacht. Dies erfolgt durch chemi­ sche Metallisierung mittels Nickel- oder Silberreduktionsverfahren. Es können auch Vakuumbeschichtungen oder Sputterungen durchgeführt werden.

Von dem Fotoresist wird in galvanischen Nickelsulfamat-Bädern über Positiv-/Ne­ gativverfahren die sogenannte Familie gezogen. So wird von dem Fotoresist in mehreren Schritten das sog. Produktionsshim in Nickel als Prägematrize gezogen. Die hier generierte Familie besteht aus Urgroßmutter-, Großmutter-, div. Müttern und davon beliebig vielen Töchtern, den Produktionsshims (Prägematrizen).

Die von dem Hologramm produzierten Produktionsmatrizen sind je nach Erfordernis zwischen 50 und 100 µm und mehr stark und können im thermoplastischen Präge­ verfahren vervielfältigt werden. Für spezielle Zwecke ist es zweckmäßig, dickere Prägeplatten und Prägestempel, Endlosbandschleifen oder Zylinder herzustellen.

Unter Verwendung von bestimmten Drücken und Temperaturen wird die Oberflä­ chenstruktur der Prägematrize in thermo-plastisch verformbare Oberflächen oder Lackschichten eingeprägt. Dabei ist die material- und motivgerechte Abstimmung der 3 Prägeparameter Druck, Temperatur und Geschwindigkeit von entscheidender Bedeutung = die Oberflächenerwärmung der zu prägenden Materialien muß sehr ge­ nau kontrolliert werden. Die ideale Prägetemperatur ist in einem bestimmten Bereich zwischen Erweichungspunkt und Schmelzpunkt des Materials zu suchen.

Vor dem Prägen kann die zu prägende Oberfläche bereits metallisiert sein. Dies er­ möglicht insbesondere die optische Kontrolle (Qualitätskontrolle) des Prägeergebnis­ ses während des Prägens. Weiterhin verhindert die Metallisierung das Kleben des Bedruckstoffes an der Matrize.

Bisher wurden im wesentlichen zwei Materialien und Systeme verwendet:

A. Selbstklebende Produkte

Es wurde in Folien oder in koextrudierte Folien oder in thermoplastische Lacksyste­ me geprägt, welche auf thermisch dimensionsstabile Substrate (Träger), wie z. B. Po­ lyesterfolien aufgebracht wurden. Diese Systeme wurden in der Regel selbstklebend ausgerüstet oder auf diverse Träger laminiert.

Der typische Schichtaufbau einer üblichen holographischen oder diffraktiven Selbst­ klebefolie besteht dabei im wesentlichen aus:

• 1. Polyestersubstrat (Träger) 50 bis 100 µm stark,
• 2. Haftvermittler optional (Primer)
• 3. Lackschicht, thermoplastisch verformbar, als Hologrammträger, 0,9 bis 2,5 µm stark oder ca. 1,2-3,5 g/qm,
  oder alternativ statt 1 + 2 + 3 nur:
• 4. PVC bzw. Vinylfolie oder andere thermoplastisch verformbare Folien, 50 bis 100 µm und stärker;
  und sodann:
• 5. Metallisierung ca. 300 Ångström stark, für eine gute optische Dichte von 1,8-2
• 6. Akrylkleber 4-10 g/qm
• 7. Siliconschutzpapier z. B. 50 g/qm für Etiketten (Rollenwaren) oder z. B. 90 g/qm für Sticker (Stay-Flat-Version).

Beim Applizieren eines Selbstklebehologrammes wird das Hologramm zusammen mit dem Trägerfilm auf eine Unterlage aufgeklebt. Hierzu wird der üblicherweise 50 µm und stärkere Trägerfilm nach dem Prägen auf der metallisierten Seite mit einer selbstklebenden Beschichtung versehen und mit einem Silicon-Schutzpapier abge­ deckt, welches vor oder während des Applizierens abgezogen wird.

B. Heißsiegelfolie

Beim Prägen von Hologrammen in Heißsiegelfolie wird z. B. die Lackschicht, welche die geprägte holographische Feinstruktur enthält, anschließend in einem weiteren Produktionsschritt mittels hitzeaktivierbaren Heißsiegelklebers auf die Druckunterla­ ge übertragen.

Der typische Schichtaufbau einer üblichen Heißsiegelfolie besteht dabei im wesentli­ chen aus:

• 1. Polyestersubstrat (Träger), 12 bis 25 µm stark.
• 2. Trennschicht 0,5-2 g/qm
• 3. eventuell eine klare oder farbige Decklackschicht 0.5-1.5 g/qm
• 4. eine oder mehrere Lack- oder Farblackschichten als eigentlicher Hologramm­ träger, 0,9 bis 2,5 stark, ca. 1,1-3,25 g/qm,
• 5. Metallisierung ca. 300 Ångström für gute optische Dichte von 1,8-2
• 6. Heißsiegelkleber 0,7-2,5 g/qm.

In der Regel erfolgt die Metallisierung vor der Prägung, kann aber auch anschlie­ ßend erfolgen.

Der verwendete strukturaufnehmende Lack ist in der Regel optisch klar und ther­ moplastisch verformbar. Sein Erweichungspunkt bzw. die Glasübergangstemperatur liegt höher als der Schmelzpunkt des später auf die Metallisierung aufgebrachten, hitzeaktivierbaren Heißsiegelklebers. Dieser Heißsiegelkleber kann daher erst nach dem Prägen auf die geprägte Metallseite der Heißsiegelfolie aufgebracht werden.

Die im Lack der Heißsiegelfolie befindlichen Hologramme oder Beugungsgitter wer­ den nun mittels bestimmter Anpreßdrücke und Temperaturen auf den Bedruckstoff übertragen.

Durch die mit einer beheizten Druckplatte oder Walze übertragene Hitze werden der Heißsiegelkleber und die Trennschicht aktiviert.

Unter Ausübung eines gewissen Druckes wird die Lackschicht der Folie dabei mit dem Bedruckstoff verbunden. Nach einer gewissen Verweilzeit wird schließlich die Polyesterfolie von dem erfolgten neuen Verbund abgezogen.

Wenn auch das thermoplastische Prägeverfahren selbst als relativ schnell bezeich­ net werden kann, z. B. zwischen 2500 und 25000 Takten pro Stunde, so stellt doch danach das zusätzlich notwendige Applizieren auf das zu dekorierende Pro­ dukt, insbesondere im Heißsiegelverfahren, einen zeitlichen und kalkulatorischen Engpaß dar.

Die Aufsiegelgeschwindigkeit mit einer Heißsiegelflachpresse beträgt 800 bis 2200 Takte pro Stunde. Die Aufsiegelgeschwindigkeit mit einer Heißsiegelzylindermaschi­ ne beträgt 1500 bis 3000 Takte pro Stunde.

Eine getaktete Hub- oder Codierpresse kann bei kleinen Formaten bis zu 6000 Takte (Hologrammapplikationen) pro Stunde erzielen.

Die Aufsiegelgeschwindigkeit ist dadurch begrenzt, daß das Prägegut vor Erreichen einer einwandfreien Haftung eine bestimmte Temperatur und eine gewisse Verweil­ zeit am Bedruckstoff benötigt.

Hinzu kommt die Gefahr der Blasenbildung durch Ausgasen des Bedruckstoffes oder des Klebers, was sich in Flachpressen besonders störend bemerkbar macht.

Nachteile dieses Verfahrens liegen also insbesondere in:
zusätzlichem Material/Kostenaufwand für die Heißsiegelfolie selbst,
zweitens in dem nach dem Prägen erfolgenden Ausrüsten mit Heißsiegelkleber und
drittens in dem zur Übertragung des Hologrammes notwendigen zusätzlichen Heiß­ siegelverfahren.

Die vorstehend beschriebenen, bekannten Verfahren sind besonders bei Berück­ sichtigung der in der heutigen Kommunikationstechnik üblichen hohen Auflagenzah­ len oder Produktionsgeschwindigkeiten und der Notwendigkeit eines vernünftigen Kosten-Nutzen-Verhältnisses zu aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur direkten Bedruckung eines Bedruckstoffes, insbesondere Papier, Karton und opake Folien mit Hologram­ men oder anderen Feinstrukturen anzugeben, das eine hohe Druckgeschwindigkeit bei geringen Kosten ermöglicht.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen für die Zwecke der Erfin­ dung geeigneten Bedruckstoff bzw. dessen Aufbau anzugeben.

Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Abfor­ mung und zur direkten Applikation eines Hologrammes auf einen Bedruckstoff an­ zugeben.

Und schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Einrichtun­ gen zur Herstellung geeigneter Druck- bzw. Abformmatrizen anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch die in den Ansprüchen 1, 8, und 18 angegebene Er­ findung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Durch die Erfindung ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:

• 1. die Einsparung der bisher nach dem Prägen notwendigen Kleberbeschichtung der Hologramme,
• 2. die Einsparung des nach der Kleberbeschichtung notwendigen Applikations­ schrittes, d. h. das Übertragen des fertig geprägten Hologrammes auf den Be­ druckstoff.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Direktbedruckung von Papier, Kar­ ton und anderen Bedruckstoffen ohne Verwendung eines Zwischenträgers und oh­ ne Ausführung von Zwischenschritten.

Bisher bei Heißsiegelhologrammen oder selbstklebend ausgerüsteten Hologrammen erforderliche Materialien und Weiterverarbeitungsstufen können durch die Erfindung entfallen.

Die Erfindung gestattet die printmediengerechte Massenvervielfältigung holographi­ scher Informationen oder Beugungsgitter bei geringen Kosten und erheblich gestei­ gerten Produktionsgeschwindigkeiten.

Das erfindungsgemäße Verfahren der UV-härtenden Abformung von Hologrammen und anderen Beugungsgittern mittels Durchstrahlung durch einen UV-durchlässiger Druckzylinder und durch eine UV-durchlässige Matrize hindurch bietet große quali­ tative, technische und wirtschaftliche Vorteile gegenüber bekannten thermoplasti­ schen Verfahren und besonders gegenüber anderen strahlungshärtenden Verfahren, wie z. B. der sehr verfahrensintensiven und hardwareaufwendigen Elektronenstrahl­ härtung.

Besonders bei der Abformung holographischer Feinstrukturen und anderer Beu­ gungsgitter auf weitgehend UV-undurchlässige Bedruckstoffe wie Papier oder Kar­ ton oder opake Folien, Kunststoffpapiere und Gewebe bietet das erfindungsgemäße Verfahren große Vorteile, weil nun durch Zylinder und Matrize hindurch das abfor­ mende Medium mittels UV-Strahlung im Kontakt mit dem Formzylinder gehärtet werden kann.

Bisher war es bei UV-undurchlässigen Bedruckstoffen nur möglich, mittels thermo­ plastischer Abformung zu arbeiten oder mittels der das Papier durchdringenden Elektronenstrahlhärtung von der Bedruckstoffseite oder der Trägerfolienseite her einwirkend das Abformmedium zu härten.

Erfindungsgemäß erfolgt die Abformung und Härtung insbesondere im Rotationsver­ fahren durch UV-Strahlung von der Matrizenseite her durch eine UV-transparente Matrize hindurch und durch eine ebenfalls UV-transparente Formzylinderwand hin­ durch mittels einer im Inneren des Zylinders angeordneten UV-Strahlungsquelle.

Erfindungsgemäß kann die Abformung und Härtung auch im Einzelschrittverfahren (Step-and-Repeat) erfolgen. Hierbei werden im Gegensatz zur Rotation eine flache Matrize und eine flache Matrizenträgerplatte verwendet, welche ebenfalls beide UV-transparent sind.

Folgende Produktformen sind z. B. mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit derselben maschinellen Grundkonstruktion herstellbar:

• 1. Papier und Karton und andere weitgehend UV-undurchlässige Bedruckstoffe oder Kunststoffpapiere, z. B. sogenannte PE-Papiere/Polyesterpapiere. Die preiswerte Papierausführung wird vorzugsweise weiterverarbeitet zu Etiketten, Geschenk- und Einwickelpapier, Kartonagen und Verpackungen, Dekorationspapier oder Tapeten.
• 2. Selbsttragende Kunststoffolien, transparent oder opak, in Stärken von 15 bis 150 µm und mehr. Diese Produktform kann teilweise selbstklebend ausgerüstet oder zu Laminaten verarbeitet. Dabei können feste Substrate aber auch Gewebe Verwen­ dung finden. Die transparente Produktform wird auch ohne Metallisierung als Trans­ missionsbeugungs- oder Diffraktionsgitter zu technischen, wissenschaftlichen und optischen Zwecken wie auch für Licht-und Showeffekte verwendet werden.
• 3. Folien-Mehrschichtensysteme auf transparenter oder opaker Folie, bei denen das abformende UV-härtende Medium nach dem Aushärten auf einer Trägerfolie (Substrat) verbleibt und wobei der Verbund noch durch einen zusätzlich auf das Substrat aufgebrachten Haftvermittler (Primer) verstärkt werden kann. Die Produktformen 2 und 3 werden überwiegend und die Produktform 1 wird teilwei­ se selbstklebend ausgerüstet und zu dekorativen Folien als Blatt- oder Rollenware verarbeitet oder hieraus ausgestanzt und zu holographischen oder diffraktiven Pro­ dukten wie Bildern, Etiketten, Stickern, Markierungs- und Klebebändern geschnitten.
• 4. Heißsiegelfolien und andere Transferfolien, bei denen zwischen dem Formmedi­ um und der Trägerfolie anstelle des Haftvermittlers in diesem Fall eine Trennschicht (Release Coating) vorab auf die Trägerfolie aufgebracht wurde. Diese Trennschicht hat zu dem UV-härtenden Formmedium eine geringere Taktilität als der nach der Metallisierung auf das Formmedium und die Metallschicht aufgebrachte Heißsiegel­ kleber oder Transferkleber zum Bedruckstoff, welcher für eine Ablösung der sehr dünnen motivtragenden Formschicht vom Träger und für eine unlösbare Verbindung dieser sehr dünnen motivtragenden Formschicht mit dem neuen Bedruckstoff sorgt.
• 5. Textil, Gewebe, dimensionsstabile Feingewebe (z. B. Mikrofasern, Nylon, Poly­ ester) für technische Anwendungen sowie Anwendungen im Bereich Sicherung, Mode und Dekoration. Bei dieser Produktform wird mit einer relativ starken (schwe­ ren) Schicht von weich/elastisch aushärtendem Vorlack gearbeitet, um einerseits den flexiblen Textilcharakter zu erhalten und um andererseits eine glatte Oberfläche zur Aufnahme der holographischen Feinstruktur zu gewährleisten.

Da bevorzugt wird, eine Strahlungsquelle im Inneren des Druckzylinders vorzuse­ hen, ist es hierfür erforderlich, den Druckzylinder und gegebenenfalls dessen Träger strahlungstransparent auszubilden.

Die Abformmatrize kann als Zylinderhülse oder endlose Bandschleife hergestellt (abgeformt) werden, und oder geklebt oder ultraschallgeschweißt werden.

In einem bevorzugten Verfahren werden die transparenten, UV-durchlässigen Ab­ formmatrizen mittels optisch klarem Flüssigkleber oder mittels optisch klarem Trans­ ferkleber auf dem strahlungsdurchlässigen Druckzylinder fixiert.

Matrizen sollten als Folien oder Wickelplatten erfahrungsgemäß in Stärken von 50 µm bis zu 250 µm gefertigt werden.

Nach einem anderen bevorzugten Verfahren wird die Zylinderhülse oder Band­ schleife zunächst selbst an der Innenseite eines strukturtragenden Negativ-Formzylinders abgegossen.

Diese Abformung kann mittels infrarothärtender, chemisch härtender (2 Komponen­ ten) oder vorzugsweise mittels UV- härtender Medien erfolgen. Die Aushärtung er­ folgt dabei durch Bestrahlung aus dem Inneren des Negativzylinders.

Um eine gleichmäßige Wandstärke und Glätte der Innenfläche der erfindungsgemäß zu erzeugenden Matrize zu gewährleisten, kann das formaufnehmende Medium, welches nach der Ausformung die Matrize als Hülse oder Bandschleife bildet, im Schleuderverfahren, d. h. mittels Rotation des Negativformzylinders, aufgetragen werden.

Die Schichtstärke des abformenden Mediums (der späteren Matrize), beträgt den Erfordernissen der Weiterverarbeitung entsprechend zwischen 50 und 250 µm oder mehr.

Das besondere Merkmal der Matrize bzw. des abformenden Mediums ist deren Transparenz für UV-Strahlung.

Die abzuformende Struktur wird vorab in Folien oder dünnen Platten von dem Oberflächenreliefhologramm abgeformt, welche an der Innenseite des Nega­ tiv-Form-Zylinders fixiert werden.

Der Negativ-Formzylinder kann aus mindestens zwei oder mehr Zylinderwangen (Teilzylindern) bestehen, welche nach der Aushärtung der die Matrize bildenden Positivhülse zum Ausformen geöffnet (aufgeklappt) werden können.

Die Positivhülse kann aber auch mittels einer Vakuumansaugeinrichtung von der In­ nenoberfläche des Vakuumzylinders abgenommen werden.

Um das Ausformen zu erleichtern und um eine Verklammerung der Feinstrukturen zu vermeiden, kann 0,2 bis 2 Gewichtsprozent Trennmittel, z. B. hydroxylated polysiloxane, Typ Q4-3667 von Dow Corning, U.S.A. oder Pura-Additiv 6845 oder 6890 von Pura International, Deutschland, dem Abformmedium beigegeben werden.

Die derart hergestellte Zylinderhülse (Matrize) wird dann auf den Druckzylinder auf­ geschrumpft, bzw. der Druckzylinder wird vor dem Aufschieben der Hülse durch Kühlung z. B. in Stickstoff vorübergehend geschrumpft. Nach erneutem Erreichen der Normaltemperatur und damit erneuter Zylinderausdehnung hat die Hülse einen festen Sitz. Andererseits dehnt sich der Druckzylinder während des Druckvorgangs durch Teilabsorption der UV-Strahlung und Umwandlung in Wärme auch soweit aus, daß die Hülse einen festen Sitz hat. Und schließlich kann diese auch verklebt wer­ den.

Die Zylinderhülse (Matrize) kann auch in einem größeren Kreisumfang gefertigt werden, so daß sie eine Endlosschleife bildet. Diese wird um den Druckzylinder und um eine zusätzliche Walze geführt, mittels derer für eine regulierbare Bahnspan­ nung der Endlosschleife gesorgt wird.

Ein wesentliches Kriterium bei der Festlegung des Außenumfangs des Systems Druckzylinder/Hülse oder des Systems Bandschleife/Druckzylinder/Spannwalze sollte es sein, ein Maß zu wählen, welches dem Einfachen oder dem Mehrfachen der Druckbildlänge oder des Zylinderumfanges der verschiedenen rotativen Weiter­ verarbeitungs-Maschinen in der graphischen Industrie entspricht. Dies können z. B. Rotationsdruckmaschinen oder Rotationsstanzmaschinen, Laminiermaschinen oder Kombinationen der genannten Maschinen sein.

Die üblichen Druckbildlängen oder Walzenabwicklungen liegen meistens bei dem Einfachen oder Mehrfachen des 12-Zoll-Systems oder des 24-Zoll-Systems.

Die Zylinderhülse (Matrize) kann aber auch, wie in der Folge beschrieben, direkt auf dem Positivzylinder abgeformt werden: In diesem weiteren bevorzugten Verfah­ ren wird dabei zunächst der glatte Druckzylinder in dem ursprünglichen Negativ­ formzylinder konzentrisch plaziert.

Der Wandungszwischenraum zwischen der Innenwand des Negativformzylinders und der Oberfläche des Druckzylinders entspricht der Wandstärke der dabei er­ zeugten Zylinderhülse.

Um eine konstante Wandstärke des abformenden Mediums zu gewährleisten, wer­ den der Negativformzylinder und der Positivzylinder konzentrisch auf einer gemein­ samen Achse positioniert.

Die Summe der doppelten Hülsenwandstärke plus des Nettodurchmessers des Druckzylinders entspricht dem Bruttodurchmesser des Positivformzylinders, welcher mit multipliziert die gewünschte Rapportlänge (Abwicklung) oder Druckbildlänge ergibt.

Die UV-Aushärtung der Matrize erfolgt vorzugsweise durch Durchstrahlung von der Innenseite des UV-durchlässigen Positivzylinders aus. Bei der Erzeugung der Zylin­ derhülse (Matrize) nach diesem Verfahren ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß die Hülse somit unmittelbar und vollkommen nahtlos auf den Druckzylinder aufge­ bracht wird, und dort verbleiben kann.

Nach dem Ausdrucken sind diese erfindungsgemäß hergestellten Hülsen jedoch sehr leicht wieder zu entfernen und der Zylinder kann erneut mit einer anderen Hül­ se versehen werden, da sie im wesentlichen aus Kunststoff geringer Stärke beste­ hen.

Ebenso leicht lassen sich die vorab beschriebenen, als Wickelplatten auf dem Zylin­ der befestigten Matrizen entfernen, wonach der Druckzylinder erneut mit anderen Matrizen ausgerüstet werden kann.

Um eine festere Führung der Bedruckstoffe am Zylinder während der Umschlingung desselben durch die Bahn des Bedruckstoffes und damit während des Abformvor­ ganges zu erreichen, kann bei Bedarf eine zusätzliche flexible Bandschleife in das Walzensystem eingesetzt werden.

Die Bahnspannung dieser Bandschleife kann z. B. mittels Spindeln über eine in Ku­ lissensteinen gelagerte Spannwalze reguliert werden.

Der Abstrahlwinkel der in dem Abformzylinder angeordneten UV-Strahlungsquelle kann mittels überlappender runder und konzentrisch angeordneter Blenden variiert werden. Ebenso kann die UV-Strahlung durch einen ebenfalls im Formzylinder an­ geordneten verstellbaren Hohlspiegel in Achslänge mehr oder weniger stark fokus­ siert werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch den Schichtaufbau eines Heißsiegelhologramms nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Schichtenaufbaus eines erfindungsgemäß aufgebauten Bedruckstoffes,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Oberflächenschichtschnittes,

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Bedruckeinrichtung,

Fig. 5 eine alternative Bedruckeinrichtung mit einer formtragenden Endlosbandschleife,

Fig. 6 eine Druckanlage mit mehreren hintereinander geschalteten Druckwerken und

Fig. 7 Verfahrensschemata zur Herstellung eines Druckzylinders.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Prägefolie in sog. "Heißsiegeltechnik" nach dem Stand der Technik. Eine derartige Folie wird in der Weise hergestellt, daß auf eine Poly­ esterbahn (1) von etwa 12 bis 25 µm Stärke eine dünne wachs- oder silikonhaltige Trennschicht (2) aufgetragen wird, auf die dann eine Lackschicht (3) von 0,9 bis 2,5 µm (oder 1,1-3,25 g/qm) und darauf wiederum eine 0,05 bis 0,2 µm starke me­ tallische Reflektionsschicht (4), wie z. B. Aluminium aufgebracht wird. 300 Ångström ergibt eine gute optische Dichte von 1,8-2.

Das Hologramm wird als sog. Prägehologramm, das üblicherweise als Reliefstruktur in einer Prägematrize aus Nickel vorliegt, durch die Metallisierung (4) in die Lack­ schicht (3) eingeprägt.

Anschließend erfolgt die Aufbringung eines temperaturaktivierbaren Klebers (5) (Hot-Melt-Kleber), 0,7 g/qm mittels welchem die informationstragende Lackschicht auf den Bedruckstoff übertragen und dort fixiert wird.

Zum Aufbringen des "Heißsiegelhologramms" wird die derart hergestellte Folie unter Hitzeeinwirkung, z. B. 110°C bis 130°C, und Druck, z. B. 50-150 kp/cm und mehr mit einem Bedruckstoff, z. B. Papier oder Karton, in innigen Kontakt gebracht wobei der Hot-Melt-Kleber (5) schmilzt und die Trennschicht (2) aktiviert wird, wodurch sich eine dauerhafte Verbindung der Lack/Metallisierungsschicht (3/4) mit dem Untergrund ergibt.

Abschließend wird die Polyesterfolie (1) an der Trennschicht (2) abgetrennt, so daß auf dem Bedruckstoff nur noch die Lackschicht (3), die Metallisierung (4) und der Hot-Melt-Kleber (5) verbleiben.

Es ist darauf hinzuweisen, daß in dieser Verfahrensvariante das Prägen des Holo­ gramms von der Seite der Metallisierung (4) her erfolgt, und daher die Prägeplatte in seitenrichtiger Anordnung herstellbar ist, damit das Hologramm bei der späteren Betrachtung durch die klare Lackschicht (3) hindurch seitenrichtig gesehen wird.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Hologramms auf einem Träger (6), das nach dem Verfahren der DE A 37 44 650 aufgetragen wurde. Der Träger (6) ist Papier oder Karton. Er kann aber auch klarer oder opaker Kunststoff oder ein anderer Träger sein.

Um eine vollständige Ausprägung und damit eine gute Modulation und Beugungsef­ fizienz des aufzutragenden Hologramms zu erreichen, ist eine hohe Oberflächen­ glätte des Trägers wünschenswert.

Ist dies nicht der Fall, führt es bei der Prägung bzw. Abformung zu "apfelsinenhaut­ artigen" Verteilungen von ausgeprägten und nicht ausgeprägten Bereichen sowie zu matter, unscharfer und diffus reflektierender Oberfläche und mangelhafter Gesamt­ helligkeit.

Ungleichmäßigkeiten in der Dichte und in der Dicke des Bedruckstoffes wurden bis­ her zu einem gewissen Grad mittels flexibler Gegendruckwalzen ausgeglichen. In dem Falle konnten die Gegendruckwalzen oder Formen z. B. Silikongummi oder ähnliche Beschichtungen aufweisen. Diese sollten erfahrungsgemäß eine Sho­ re-Härte von 60 bis 90 besitzen.

Auf dem Markt befindliche sog. "Kunstdruckpapiere und Kartons" können z. B. als Träger für die Zwecke der Erfindung geeignet sein, da diese unter dem Strich der Oberfläche einen vorverdichteten "Kern" aufweisen und über eine gute Oberflä­ chenqualität verfügen aufgrund einer maschinengestrichenen oder gußgestrichenen Beschichtung.

Als Untergrund für den in der Folge aufzubringenden Abformlack (7) und den evtl. aufzubringenden glättenden Vorlack sollte der Bedruckstoff (6) vorzugsweise eine maschinengestrichene oder gußgestrichene Oberfläche (10) haben, um die Poren zu schließen und die Oberflächenqualität bezügl. der Glätte und Rauhtiefe zu opti­ mieren.

Die ggf. notwendige Vorglättung der Oberfläche erfolgt während der Aushärtung des Vorlacks durch Abformung von einem polierten Zylinder oder einer glatten Endlosbandschleife oder von einer glatten Deckfolie, welche nach dem Aushärten wieder abgezogen wird.

Auf die glatte oder vorgehärtete Oberfläche des Trägers (6) bzw. des Strichs (10) wird der strahlungshärtende Abformlack (7) vorzugsweise mit einer Stärke von 1,5 bis 2 µm aufgetragen. Der auf den Träger (6) evtl. aufgetragene Strich (10) und der ggf. aufgebrachte Vorlack verhindern dabei wirksam das Wegschlagen des Lackes in dem Träger (6) und bewirken eine optimal ebene Oberfläche des Trägers.

Wegen der extremen Feinheit der zu prägenden Strukturen mit einer Prägetiefe zwischen 200 nm bis 1000 nm und einer Auflösung zwischen 800 bis 1800 Linien pro Millimeter ist es absolut notwendig, mit der Dicke der strahlungshärtenden Ab­ formlackschicht jegliche verbliebenen Oberflächenunebenheiten auszugleichen. Je nach Oberflächenaufbau des Bedruckstoffs bzw. je nach Verwendung von Vorlack kann die Dicke der Prägelackschicht von 2 g bis zu 10 g/qm oder auch bis zu 20 g/qm betragen. Dabei werden erfahrungsgemäß Lackschichten von 1,5 bis 15 µm Stärke je nach Oberflächenbeschaffenheit aufgetragen.

Eine spiegelartig ebene Oberfläche einer Vorlackschicht wird vorzugsweise an ei­ nem polierten Zylinder während der Härtung oder Trocknung erzielt.

Die erfindungsgemäße Abformungsmethode beruht auf der Abformung und Aushär­ tung des Lackes und der Feinstrukturen in Kontakt mit der Matrize, Bandschleife, Zylinderhülse oder Walze, wobei vorzugsweise strahlungshärtende Lacke Verwen­ dung finden.

Dabei kann die Aushärtung oder Vernetzung durch Ultraviolett- oder Elektronen­ strahlhärtung ausgelöst und durchgeführt werden.

Schließlich wird auf die formtragende Lackschicht eine 20 bis 200 nm starke Me­ tallisierung (8), z. B. Aluminium, aufgetragen, die die Reflektion des Betrachtungs­ lichts des Hologramms bewirkt und bei einer Stärke von z. B. 300 Ångström eine gute optische Dichte bzw. Reflektion aufweist.

Die Metallisierung wird vorzugsweise nach dem Abformen der Hologrammstruktu­ ren aufgebracht.

Bei Verwendung eines glättenden Vorlacks oder bei einer bereits spiegelglatten Oberfläche des Bedruckstoffes, z. B. bei ,Kunststoffolien, kann die Metallisierung auch bereits auf den Vorlack gebracht werden.

Die Prägung erfolgt bei opaken, d. h. undurchsichtigen Bedruckstoffen so, daß der Prägestempel seitenverkehrt vorbereitet werden muß.

Zum späteren Schutz der Hologrammoberfläche kann anschließend auf die Metalli­ sierungsschicht (8) ein Schutzlack (9) oder eine anderweitige transparente, evtl. far­ bige, Schutzschicht aufgetragen werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich ein Hologrammträger, der in un­ mittelbaren Verfahrensschritten hergestellt ist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Prägung in einen anschließend zu übertragenden Träger erfolgen muß, kann durch das erfindungsgemäße Verfah­ ren ein direktes Abformen in den Bedruckstoff erfolgen. Dadurch ergibt sich eine sehr hohe Kosteneinsparung und eine wesentliche Beschleunigung des Bedruck­ vorgangs.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Lack (7) aus einer oder zwei unterschiedlichen Schichten, wobei die erste auf den Bedruckstoff oder auf die Gußschicht (10) aufgetragene Lackschicht für eine spiegelglatte Oberflä­ chenbeschaffenheit sorgen soll. Die alleinige oder die zweite Lackschicht trägt die Information.

Die Metallisierung (8) wird vorzugsweise auf die Lackschicht aufgedampft, sie kann aber auch auf andere Weise, z. B. durch eine indirekte Transfermetallisierung, aufge­ bracht werden, sofern die Hologrammstruktur nach der Metallisierung übertragen wird.

Neben der Aufgabe, die Lichtreflektion zu bewirken, hat die vorherige Metallisierung (8) den Vorteil, während der Abformung eine sofortige optische Qualitätskontrolle des Prägeergebnisses nach Augenschein oder Messung der Beugungseffizienz oder Reflektion zu ermöglichen.

In einer ausgeführten Anlage konnten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zwi­ schen 5000 bis 25000 Drucke pro Stunde und mehr erzielt werden.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht zwischen den eigentlichen, das Holo­ gramm tragenden Schichten. Der schraffierte Bereich entspricht der Formtiefe der Reliefstruktur des Hologramms. Es ist zu sehen, daß die tiefste Stelle der Abformung innerhalb der Lackschicht (7) endet. Die Lackschicht (7) ist daher in einer Stärke zu wählen, daß die abgeformte Reliefstruktur nicht bis in den Träger durchschlägt.

Die Lackschicht (7) ist ferner so stark zu wählen, daß noch ein Ausgleich von ver­ bleibenden Unebenheiten des Trägers (6) bzw. der Oberflächenbeschichtung (10) möglich ist.

Neben Hologrammen können auch andere lichtbeugende Strukturen und sog. Beu­ gungsgitter oder Diffraktionsgitter, die z. B. mechanisch oder durch Lasergravur ge­ schnitten und graviert wurden, eingeprägt werden.

Bei ausreichend hoher Oberflächengüte, die im wesentlichen von dem Schichtauf­ bau des Bedruckstoffs bestimmt wird, ergibt sich nach dem hier beschriebenen Ver­ fahren die Möglichkeit der direkten Massenvervielfältigung bei weitaus geringeren Kosten als nach dem vorher beschriebenen dreistufigen Verfahren von Abformung, Klebebeschichtung und Applikation auf den Bedruckstoff oder nach dem direkten aber hardwareintensiven Verfahren der Elektronenstrahlhärtung.

Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Einrichtung zur Replikation u. gleich­ zeitigen Applikation eines Hologramms auf einen Bedruckstoff.

Auf einer Walze (11) ist ein eine gleichmäßige Oberflächengüte aufweisender Be­ druckstoff vorhanden, der über ein Walzenpaar (16, 17) abgezogen wird. Der Be­ druckstoff wird über ein weiteres Walzenpaar (22, 23) über den Druckzylinder (14) geführt, wobei dieser über etwa 180° oder weniger umschlungen wird. Anschlie­ ßend wird der Bedruckstoff über ein Walzenpaar (30, 31), ein weiteres Walzenpaar (24, 25) und zwischen zwei Walzen (18, 19) einer Aufwickelrolle (13) zugeführt.

Sofern ein Trägermaterial verwendet wird, kann dieses als Bahn (37) zusammen mit dem Bedruckstoff durch die Applikationseinrichtung geführt werden und über die Walzenpaare (26, 27) und zwischen zwei Walzen (21, 22) hindurch auf die Wal­ ze (12) aufgewickelt werden.

Zur Erhöhung des Andrucks des Bedruckstoff an den Druckzylinder kann vorgese­ hen sein, daß eine Bandschleife (15) zusammen mit dem Bedruckstoff über die Oberfläche des Druckzylinders (14) geführt wird. Die Bandschleife umläuft die Wal­ zen (23, 30, 29, und 28) und kann bei Bedarf ferner unter einer Spannwalze (36) geführt werden, die zur Regelung der Bahnspannung dient.

Über ein Auftragswerk (34) mit einer Auftragswalze (35) wird eine Lackschicht auf den Druckzylinder oder wahlweise an Walze (23) auf die Bahn aufgetragen, die dann beim Umlauf des Druckzylinders zwischen Walze (23) und dem Druckzylin­ der und Bedruckstoff einläuft.

Der Druckzylinder (14) ist als Quarz- oder Akrylglaszylinder (PMMA) ausgebildet und weist im Inneren eine Strahlungsquelle (33), insbesondere eine UV-Lichtquelle, auf. Zur gerichteten Lichtabgabe sind ein parabolischer Hohlspiegel (39) sowie Blenden (38) vorgesehen, die einstellbar ausgebildet sind und den Einflußbereich des UV-Lichts auf den über den Druckzylinder geführten Bedruckstoff einstellen.

Bei Fokussierung der Strahlung auf einen mehr oder weniger breiten Streifen oder Schlitz kann der Umschlingungswinkel des Bedruckstoffes um den Druckzylinder entsprechend reduziert werden.

Der Druckzylinderinnenraum ist mit einer Belüftungseinrichtung versehen, welche einerseits Kühlluft zuführt und andererseits für Ozonabsaugung sorgt.

Zur Erzielung eines höheren Wirkungsgrades kann mit einem wassergekühlten Brennerrohr gearbeitet werden.

Da der über die Auftragswalze (35) aufgetragene Lack strahlungshärtbar ist, härtet er bereits während des Umlaufs des Bedruckstoffs über den Druckzylinder soweit aus, daß er ohne weiteres über weitere Walzen geführt werden kann und auf der Aufwickelrolle (13) bzw. (12) aufwickelbar ist, ohne daß die Oberflächenstruktur noch beeinflußt wird.

Anstelle einer UV-Lichtquelle kann auch eine Elektronenstrahlquelle mit einem dazu passendem Lacksystem verwendet werden. Den Verfahren ist jedoch gemeinsam, daß auf dem Bedruckstoff ein relativ dünnflüssiges Lacksystem aufgetragen wird, das bereits während der Abformung an der Matrize ohne wesentlichen Druck aus­ härtbar ist. Dies wird bei Verwendung einer UV-Lichtquelle insbesondere dadurch erreicht, daß der erfindungsgemäße Druckzylinder und die erfindungsgemäße Matri­ ze selbst UV-lichtdurchlässig ausgeführt sind, so daß eine Aushärtung vom Inneren des Druckzylinders her erfolgen kann.

Fig. 5 zeigt eine alternative Einrichtung gemäß Fig. 4 bei der anstelle eines Druck­ zylinders eine formtragende Endlosbandschleife verwendet ist.

Die Endlosbandschleife (40) kann mehrere Mikrostrukturen oder Druckbildlängen hintereinander aufnehmen. Sie wird über den Druckzylinder (14) und eine Umlenk­ walze (41) geführt. Diese Einrichtung erlaubt einen schnelleren Wechsel von Matri­ zen im Druckwerk. Außerdem kann mit dieser Variante eine leichte Anpassung an unterschiedliche Druckbildlängen erfolgen ohne Änderung des Druckzylinders.

Die Auftragswalze (35) trägt hierbei den Lack unmittelbar auf die Endlosbandschlei­ fe (40) auf. Im übrigen entspricht die Einrichtung von Fig. 5 der Einrichtung von Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine aus mehreren Druckwerken bestehende Einrichtung. Die einzelnen Druckwerke entsprechen im wesentlichen den Einrichtungen von Fig. 4 oder 5. Hierbei wird in einem ersten Druckwerk ein Vorlack auf den Bedruckstoff aufgetra­ gen, um diesen auf seiner Oberfläche ausreichend zu glätten. Der aufgetragene Vorlack kann ebenfalls durch UV-Strahlung ausgehärtet werden.

Auf dem-Hauptdruckwerk (46) erfolgt die eigentliche Applikation der Mikrostruktur auf den Bedruckstoff. Sofern gewünscht, kann ein zweites Druckwerk (47) ange­ schlossen werden, das in umgekehrter Orientierung gegenüber dem Hauptdruck­ werk angeordnet ist, und dadurch eine rückseitige Bedruckung des Bedruckstoffes erlaubt.

Zur Konstanthaltung der Bandspannungen des Bedruckstoffes und um Korrekturen der Längsregister in der Bahn zu ermöglichen, sind Tänzerwalzen (42, 45) vorge­ sehen. Jedem Druckwerk ist jeweils ein Auftragswerk (34, 48 bzw. 49) zugeordnet.

Fig. 7 zeigt schematisch den Vorgang zur Herstellung eines Druckzylinders.

Zuunterst befindet sich das Glassubstrat (54) mit der belichteten und entwickelten Fotoresistschicht (53), welche das Oberflächenstrukturhologramm beinhaltet. Auf die holographisch strukturierte Fotoresistschicht (53) wird das UV-härtende Ab­ formmedium (52) aufgebracht.

Dieses geschieht durch Sprühgießen (Düsenauftragseinrichtung, eine Reihe von Proportionierdüsen mit definierten Düsendurchmessern bewegt sich linear über die Platte), durch Tauchen, durch Spiralauftrag oder Gießen und Schleudern.

Die Schichtstärke soll mindestens 2 µm und stärker sein.

Auf dem Abformmedium wird in innigem Kontakt eine UV-transparente Acrylfolie oder Akrylplatte (PMMA) als späterer Träger des Abformmediums positioniert (51).

Diese Platte oder Folie muß flexibel sein, um das leichtere Ablösen nach dem Aus­ härten zu ermöglichen und um die weiteren Montage- und Reproduktionsschritte zu erleichtern.

Auf die Akrylfolie (51) wird eine ebenfalls UV-transparente Quarzglasplatte (50) po­ sitioniert, um mittels gleichmäßigem Druck eine absolute Planlage und innigen Kon­ takt der Akrylfolie (54) mit dem Abformmedium (52) zu gewährleisten.

Dieser Abform- oder Kopiervorgang wird vorzugsweise in einem Vakuumkopierrah­ men durchgeführt, um optimalen Kontakt der Kopierschicht zu gewährleisten und Lufteinschlüsse zu vermeiden.

Nach dem Kopiervorgang mittels UV-Belichtung wird die Akrylfolie von dem Foto­ resist gelöst und entweder zum Zwecke von Mehrfachnutzenkopien (Ganging Up) wiederholt abkopiert oder in den Negativformzylinder eingepaßt.

Dieser Sandwich aus Akryl und Abformmedium wird nun in das Innere einer Nega­ tivaufnahme (55) eingesetzt, die vorzugsweise aus vier über Gelenke (56-58) miteinander verbundenen Formbacken besteht. Nach Schließen der Negativform­ aufnahme (55) befindet sich das Abformmedium als "Innenbeschichtung" innerhalb des Hohlzylinders. Nun wird ein Quarzglaszylinder (54) in die Negativformaufnah­ me (55) konzentrisch eingesetzt. Der entsprechende Verfahrensschritt ist in Fig. 7d dargestellt.

Fig. 7e zeigt die Einrichtung zur Herstellung der Druckwalze. In den Zwischenraum zwischen Glaszylinder (54) und Fotoresist (52) wird ein in einem Tank (59) vorge­ sehener Abformlack über Rohrleitungen (60) eingeführt. Das Ausfüllen des Zwi­ schenraumes und Entgasen wird durch ein angeschlossenes Vakuum (61) unter­ stützt. Die Aushärtung des Abformlacks erfolgt mittels UV-Licht, wobei innerhalb des Glaszylinders (54) eine entsprechende Lichtquelle vorgesehen ist.

Nachdem der Abformlack ausgehärtet ist, kann die Negativformaufnahme geöffnet werden und der Druckzylinder (62) kann entnommen werden. Dieser trägt dann auf seiner Oberfläche die über den Fotoresist (52) erzeugte Mikrostruktur.

Nach Einsetzten des Druckzylinders (62) in ein Druckwerk kann das eigentliche Drucken des Bedruckstoffes erfolgen.

Bezugszeichenliste

 1 Polyesterträger
 2 Trennschicht
 3 Lack
 4 Metallisierung
 5 Hot-Melt-Kleber
 6 Träger, Bedruckstoff
 7 Lack
 8 Metallisierung
 9 Schutzlack
10 Gußstrich
11 Walze
12 Walze
13 Aufwickelrolle
14 Druckzylinder
15 Bandschleife
16, 17 Walzenpaar
18, 19 Walzenpaar
20, 21 Walzenpaar
22, 23 Walzenpaar
24, 25 Walzenpaar
26, 27 Walzenpaar
28, 29 Walzenpaar
30, 31 Walzenpaar
32 Walze
33 Strahlungsquelle
34 Auftragswerk
35 Auftragswalze
36 Spannwalze
37 Bahn
38 Blenden
39 Hohlspiegel
40 Endlosbandschleife
41 Walze
42, 45 Tänzerwalzen
46 Hauptdruckwerk
47 Widerdruckwerk
48 Auftragswerk
49 Auftragswerk
50 Quarzglasplatte
51 Akrylplatte
52 UV-härtendes Abformmedium
53 Fotoresist
54 Glassubstrat
55 Glaszylinder
56 Negativaufnahme
57, 59 Gelenke
60 Tank
61 Rohrleitungen
62 Vakuumanschluß
63 Druckzylinder

Claims (26)

1. Verfahren zur gleichzeitigen Replikation und direkten Applikation einer Mikro­ struktur, insbesondere eines Hologrammes oder eines anderen Beugungsgitters, auf einen Bedruckstoff, insbesondere Papier oder Karton, im Abformverfahren unter Verwendung einer die Mikrostruktur als Oberflächen-Reliefstruktur tragenden Matri­ ze, bei dem auf einen Bedruckstoff eine oder mehrere Lackschichten aufgetragen werden, durch die die Oberfläche des Bedruckstoffes geglättet wird, und bei dem das Hologramm in die Oberfläche der auf dem Bedruckstoff aufgetragenen Be­ schichtung abgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die die Mikro­ struktur aufnehmende Lackschicht strahlungshärtbar, insbesondere UV-härtbar ist und die Aushärtung der Lackschicht von der Matrizenseite her durch die strahlungstransparente Matrize und den Formzylinder oder den Matrizenträger hindurch erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung der Lackschicht im wesentlichen vor der Abnahme des Bedruckstoffes von der Matrize im Kontakt mit der Matrize erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung ei­ nes Rotationsverfahrens die Strahlungsaushärtung der Lackschicht während des Umlaufs des Bedruckstoffes um einen Formzylinder durch die Formzylinderwand hindurch erfolgt, wobei im Inneren des strahlungsdurchlässigen Formzylinders eine Strahlungsquelle zur Aushärtung der die Mikrostruktur aufnehmenden Lackschicht vorgesehen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine UV-Strahlungsquelle oder eine Elektronenstrahlquelle ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die UV-transparente Abformmatrize als Einzelmatrize, als Endlosbandschleife, als Zylinder oder als Zylin­ derhülse ausgebildet sein kann.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem strahlungshär­ tenden Abformmedium ein Trennmittel von 0,2 bis 2 Gewichtsprozent beigefügt sein kann, um ein Lösen des gehärteten Formmediums zu ermöglichen und eine Verklammerung der holographischen Positiv/Negativ-Feinstrukturen zu verhindern.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel chemisch derart eingestellt ist, daß das aushärtende Abformmedium eine wesentlich größere Haftung zum Bedruckstoff als zur Matrize aufweist.

8. Bedruckstoff zur Verwendung als Träger einer Mikrostruktur in einem Verfah­ ren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedruckstoff eine klare oder opake Kunststoffolie oder Kunststoffpapier ist.

9. Bedruckstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedruckstoff Polyesterpapier ist.

10. Bedruckstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedruckstoff aus Textil, insbesondere dimensionsstabilem Feingewebe aus Kunststoff, gebildet ist.

11. Bedruckstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedruckstoff eine glatte Folie ist, die während des Abform- und Härtungs­ vorganges als Träger zur Herstellung einer die Mikrostruktur aufnehmenden selbst­ tragenden Folie dient, welcher nach der Aushärtung der selbsttragenden Folie von dieser abgetrennt und ggf. zur nochmaligen Verwendung gesondert wieder aufge­ rollt wird.

12. Bedruckstoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Poly­ esterträger ein hitzeaktivierbares Trennmittel aufgetragen ist, auf welches ein strah­ lungsaushärtbarer Lack aufgetragen wird, und daß die Lackschicht während der Einwirkung einer die Mikrostruktur tragenden Matrize auf die Lackschicht durch Strahlung, insbesondere UV- oder Elektronenstrahlung ausgehärtet wird.

13. Bedruckstoff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht als wachs- oder silikonhaltige Trennschicht ausgebildet ist.

14. Bedruckstoff nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Abformung der Hologrammstruktur eine reflektierende Metallisierung auf die Lackschicht aufgebracht wird.

15. Bedruckstoff nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ab­ formen der Hologrammstruktur und nach erfolgter Metallisierung eine transparente, klare oder farbige Schutzlackschicht auf die Oberfläche des metallisierten Holo­ grammes aufgetragen und geglättet wird.

16. Bedruckstoff oder Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutz- oder Farblackschicht strahlungshärtbar, insbesondere UV-härtbar ist.

17. Bedruckstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 8-13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vor der Abformung der Hologrammstruktur eine reflektierende Metallisierung auf eine erste geglättete Lackschicht bzw. Füllschicht aufgebracht wird und die Hologrammstruktur in eine zweite Lackschicht eingebracht wird.

18. Einrichtung zur Applikation eines Hologrammes auf einen Bedruckstoff, insbe­ sondere Papier oder Karton, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bahnförmige Bedruckstoff über eine das Holo­ gramm als Oberflächen-Reliefstruktur tragende zylinderförmige Matrize geführt wird, und daß der Matrize eine Strahlungsquelle, insbesondere eine UV-Strahlungsquelle zugeordnet ist, durch die eine auf den Bedruckstoff aufgetragene strahlungshärten­ de Lackschicht während des Kontaktes mit der Matrize ausgehärtet wird.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungs­ quelle die Lackschicht von der Vorderseite des Bedruckstoffes her härtet.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strah­ lungsquelle im Inneren des Druckzylinders befindet und daß die Lackschicht durch den strahlungsdurchlässigen Druckzylinder und die strahlungsdurchlässige Matrize hindurch ausgehärtet wird.

21. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungs­ quelle eine ultraviolette Lichtquelle oder eine Elektronenstrahlquelle ist.

22. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzylin­ der bzw. die Matrizenaufnahme im wesentlichen aus UV-transparentem Quarzglas gebildet ist.

23. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzylin­ der bzw. die Matrizenaufnahme im wesentlichen aus Kunststoff, insbesondere UV-transparentem Akrylglas (Polymethylmetakrylat, PMM) besteht.

24. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlengang der UV-Lichtquelle durch optische Reflektoren, Blenden und/oder Fokussierungs­ einrichtungen einstellbar ausgebildet ist.

25. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus ein, zwei oder mehreren nacheinander angeordneten Druckwerken besteht oder diese modulartig nachgerüstet werden können.

26. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegend angeordnete Druckwerke die Bahn gleichzeitig passergenau vorder- und rückseitig bedrucken.