WO2017088965A1 - Prägevorrichtung zum prägen von mikro- oder nanostrukturen - Google Patents

Prägevorrichtung zum prägen von mikro- oder nanostrukturen Download PDF

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WO2017088965A1
WO2017088965A1 PCT/EP2016/001923 EP2016001923W WO2017088965A1 WO 2017088965 A1 WO2017088965 A1 WO 2017088965A1 EP 2016001923 W EP2016001923 W EP 2016001923W WO 2017088965 A1 WO2017088965 A1 WO 2017088965A1
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WO
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film web
embossing
printing unit
lacquer layer
structures
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PCT/EP2016/001923
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Rauch
Frank Sievers
Georg Kiefersauer
Birgit Seiß
Christian Fuhse
Andreas Pretsch
Michael Rahm
Manfred Heim
Winfried HOFFMÜLLER
Herbert ZASCHKA
Original Assignee
Giesecke & Devrient Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/40—Manufacture
    • B42D25/405—Marking
    • B42D25/425—Marking by deformation, e.g. embossing

Definitions

  • Embossing device for embossing micro- or nanostructures
  • the invention relates to a device for producing security elements, wherein the security elements on a front side and a
  • Rear side of a film web are arranged and consist of embossed structures in a lacquer layer with dimensions in the range of microns or nanometers.
  • a device for producing a value document substrate is known from WO 2013/075811 A2, wherein the device in the transport direction of the substrate comprises a device for providing a substrate, in particular a paper substrate, a first film application device for applying a first film element to a first substrate side and a second Foil application device for applying a second film element has on a second substrate side.
  • the first film application device and the second film application device are arranged such that the first film element and the second film element are applied to the opposite sides of the substrate without turning the substrate.
  • the device has the following facilities in the direction of conveyance of the film web:
  • a first embossing unit for embossing first structures having dimensions in the range of micrometers or nanometers into the first lacquer layer, with the film web entering from above or at least obliquely from above into the first embossing unit,
  • a second embossing unit for embossing second structures having dimensions in the range of micrometers or nanometers into the second coating Layer wherein the film web enters from below or at least from obliquely below into the second embossing mill.
  • the device in the conveying direction of the film web comprises the following devices:
  • a first embossing unit for embossing first structures having dimensions in the range of micrometers or nanometers into the first lacquer layer, wherein the foil web enters the first embossing machine from below or at least obliquely from below,
  • a second embossing unit for embossing second structures having dimensions in the range of micrometers or nanometers into the second coating layer, wherein the film web enters the second embossing machine from above or at least obliquely from above.
  • the first aspect of the invention differs from the second aspect only in that the directions of the inlet of the film Reverse path in the printing or embossing respectively.
  • the film web runs in the first printing unit from below or obliquely down, in the first embossing from above or obliquely above, in the second printing unit also from above or obliquely above and in the second embossing again from below or obliquely down, whereas in the second aspect, the film web in the first printing unit from above or
  • the film web is first pressed in the conveying direction with the side on which the not yet hardened lacquer layer is, by a impression roller to an embossing cylinder on the surface of which the structures to be embossed are in the micrometer or nanometer range.
  • the structures in the micrometer or nanometer range are formed into the lacquer layer.
  • the resist layer is cured by ultraviolet radiation from a source of ultraviolet radiation.
  • From above in the sense of this invention means that the film web is fed perpendicularly or at least almost vertically from above or in the direction of the weight force or almost in the direction of the weight force on an embossing cylinder of a stamping mill or a printing cylinder of a printing unit.
  • At least obliquely from above in the sense of this invention means that the film web is fed at an angle in a range of more than horizontal to almost perpendicular from above on the embossing cylinder or the printing cylinder, the film web in particular not horizontally on the embossing cylinder or the Pressure cylinder is supplied.
  • From below in the context of this invention means correspondingly that the film web perpendicular or at least almost vertically from below or against the direction of gravity or almost against the direction of gravity to an embossing cylinder embossing or nen pressure cylinder of a pressure who supplied ks becomes.
  • At least obliquely from below in the sense of this invention means that the film web is fed at an angle in a range of more than horizontal to almost vertical from below onto the embossing cylinder or the printing cylinder, wherein the film web is not in particular horizontal on the embossing cylinder or .
  • the printing cylinder is supplied.
  • front side or back side of the film web are relative terms, which may also be referred to as “the one” and “the opposite” side and which constitute the major part of the total surface of the film web.
  • the side surfaces of the film web which are at a thickness of the film web, which is only fractions of a millimeter in card bodies or banknotes only fractions of a millimeter, are negligible and are usually not provided with security elements or coatings or can be.
  • the film web is guided from above or at least obliquely from above to the first or second embossing cylinder. It has surprisingly been found that the part of the lacquer of the not yet hardened lacquer layer, which accumulates in the direction of transport immediately before the point at which the lacquer layer touches the embossing cylinder and forms a so-called "lacquer wedge" there, becomes a larger one.
  • the paint wedge of the device according to the invention is not distributed unevenly and its geometric Form and distribution are not stochastically pronounced.
  • a lacquer layer with predictable and uniform thickness and greater width and a predictable and constant position on the film web is produced on the film web both before, during and after embossing with structures in the micron or nanometer range.
  • the reason for this larger wetted area on the surface of the embossing cylinder in the method according to the invention is that the gravitational force leads the lacquer layer in addition to the direction of movement of the film web to the point at which the film web contacts the embossing cylinder.
  • the lacquer layer is pulled away from the embossing cylinder by the gravitational force.
  • Another advantage of the paint wedge is that due to the larger wetted surface on the surface of the embossing cylinder, the time for the escape of air from the embossing structures on the surface of the embossing cylinder increases, so that the paint layer at higher speed of the film web and the same number of air bubbles in the embossed lacquer layer or alternatively at the same speed of the film web but reduced number of air bubbles can be embossed in the embossed lacquer layer.
  • Such structures with dimensions in the range of micrometers or nanometers are used in particular for increasing the protection against counterfeiting of documents of value, in particular bank notes, stocks, bonds, Certificates, vouchers, checks, high-quality admission tickets, but also other papers that are prone to counterfeiting, such as passports and other identification documents, as well as cards, such as credit or debit cards, as well as product security elements such as labels, seals, packaging and the like.
  • the structures with dimensions in the range of micrometers or nanometers are, for example, diffractive structures, micromirrors, matt structures or moth-eye structures.
  • Embossing are arranged so that the embossed structures are introduced with dimensions in the range of microns or nanometers without turning the film web in the first coat of paint and in the second coat of paint.
  • the film web therefore does not have to be guided in a particularly advantageous manner by a turning device in which the film web is rotated in the conveying direction by 180 ° so that the previous front side and the previous back side of the film web are interchanged.
  • the leadership of the film web is much quieter, so that the film web neither oscillations or stochastic movements in the plane of the film web still performs in the direction perpendicular to the surface of the film web or such Vibrations or stochastic movements can be largely avoided.
  • a device for surface treatment of the rear side of the film web to be arranged by means of corona discharge, atmospheric plasma or flame pretreatment in the direction of transport of the film web in front of the first printing unit.
  • a corresponding device for surface treatment of the front side of the film web can also be arranged in the conveying direction of the film web in front of the second printing unit.
  • This surface treatment advantageously increases the adhesion and / or course of the front or rear side of the film web for a lacquer layer.
  • the thickness of the lacquer layer is preferably 0.5 ⁇ m to 20 ⁇ m, more preferably 2 ⁇ m to 15 ⁇ m, and very particularly preferably 2 ⁇ m to 8 ⁇ m.
  • the film web consists for example of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polypropylene (PP) or polycarbonate (PC) with a thickness for security threads or security films of preferably 8 ⁇ to 36 ⁇ , banknotes made of polymer or composite film bank notes to 100 ⁇ or for card body up to 200 ⁇ .
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PP polypropylene
  • PC polycarbonate
  • a third printing unit for applying a wash ink on the second paint layer on the front side of the film web is arranged.
  • a printing and printing process is known for example from WO 99/13157 AI.
  • a washing ink is applied, with which an overlying ing covering layer, which is applied to the washing ink in a subsequent process, can be removed again with a liquid by washing.
  • the cover layer consists, for example, of one or more metallic layers which are vapor-deposited onto the wash ink.
  • embossing devices of the prior art embossing cylinders are used with increasing diameter in the direction of movement of the film web to keep the mechanical tension of the film web within the entire printing and embossing device constant.
  • the diameter or the circumference of the embossing cylinder becomes larger with increasing distance from the Folienabrollung by 0.1 mm to 0.5 mm.
  • a correction of possible deviations between the individual processes takes place via a register control.
  • register deviation is corrected by a change in the rotational speed of the corresponding embossing cylinder.
  • this disadvantageously creates a difference between the speed of the surface of the embossing cylinder and the speed of the surface of the film web.
  • UV embossing however, the hardened structures on the film web or the lacquer layer are so strongly interlocked with the embossing cylinder that this type of correction of registration errors is not possible.
  • the first embossing mill has a first embossing cylinder, on the surface of which the first structures to be embossed are located in the micrometer or nanometer range
  • the second embossing mill has a second embossing cylinder on its surface the second structures to be embossed are in the micrometer or nanometer range
  • the diameter of the first embossing cylinder and the diameter of the second embossing cylinder are the same size and the first and the second embossing cylinder have the same rotational speed.
  • the diameter or circumference of both embossing cylinders need not be exactly the same size.
  • the second embossing cylinder it is also possible for the second embossing cylinder to have a circumference smaller by up to 2 mm than the first embossing cylinder, so that the circumference of the embossing cylinders, as opposed to embossing devices of the prior art, can become smaller with increasing distance from the film unwinding.
  • embossing shafts it can come not only by their manufacturing tolerances, but also by the use of sleeves, since their thickness is also included in the effective scope of the embossing cylinder.
  • the sleeves are also subject to significant variations in thickness, since their production is carried out by galvanic molding, which is known to be subject to greater manufacturing tolerances.
  • the device is preferably divided into three areas.
  • the first area is the device for providing a film web and the first printing unit and the area up to the entrance to the first embossing unit.
  • the film is unwound and printed with a varnish layer, which is curable by means of ultraviolet radiation, so-called UV varnish, printed over the entire surface or in the form of a motif.
  • the mechanical tension of the film web is set such that the embossing of the first structures is introduced into the first lacquer layer of an elastically stretched film web.
  • the second area is formed by the first stamping mill and the area up to the entrance to the second printing unit.
  • the mechanical tension of the film web is lowered compared to the first area.
  • the film web relaxes and contracts almost elastically, which leads to a shortening of the arc length.
  • the third area is the second printing unit and the second stamping unit.
  • the mechanical tension of the film web is adjusted so that the arc length of the stretched film web corresponds exactly to the circumference of the second embossing cylinder.
  • a registration of the second lacquer layer with respect to the first lacquer layer can be carried out by means of register control, since the printing cylinder must have a certain slip due to the not yet cured lacquer layer.
  • the position and geometry of the film web between the embossing of the first structures and the embossing of the second structures can thus be determined or corrected so that the embossing of the first structures and embossing of the second structures in the exact register to each other.
  • the film web has a thickness of 12 ⁇ and a width of 810 mm.
  • the embossing takes place with a mechanical tension of the film web of 200 N, wherein the first embossing cylinder has a circumference of 500 mm.
  • the result is an arc length of 500 mm in the stretched state.
  • an adaptation of the mechanical tension of the film web takes place such that the arc length corresponds exactly to the circumference of the second embossing cylinder.
  • the embossing of the first structures to the embossing of the second structures is preferably carried out on the basis of register marks, which are automatically read out and lead to a correction of the mechanical tension of the film web.
  • register marks such as double wedge marks
  • optical register marks such as double wedge marks, can be used, which are additionally introduced into the embossing cylinder and are molded during the embossing process in the paint layer.
  • two double wedge marks are read out with a light barrier.
  • the time difference between the first double wedge mark and the second double wedge mark is determined from the signals of the light barrier. This time difference must be constant for all register marks, deviations lead to a control intervention, for example an adaptation of the mechanical tension of the film web.
  • FIG. 1 is a side view of an inventive device for the production of security elements
  • Fig. 2 is a side view of a stamping method according to the prior art
  • Fig. 3 in side view an inventive embossing method.
  • FIG. 1 shows a side view of a device for producing security elements, which are arranged on a front side and a rear side of a film web and consist of embossed structures in a lacquer layer with dimensions in the range of micrometers or nanometers.
  • the device initially has a device 1 for providing a film web 2, wherein the film web 2 has a front side 2.1 and a
  • Rear 2.2 has.
  • Device 1 consists for example of a coil or drum on which the film web 2 is provided wound and from which the film web 2 is unwound through the device again.
  • the film web 2 of a device A to the surface chen aside the back 2.2 of the film web 2 supplied by means of corona discharge, wherein a device 3.1 generates the corona discharge.
  • the direction of movement of the film web 2 is represented by arrows 9.
  • the film web 2 is supplied to the first printing unit B, which applies a first curable by ultraviolet radiation paint layer on the back 2.2 of the film web 2.
  • the film web 2 runs in this case in the direction of the arrow 9 from below or at least from obliquely below into the first printing unit B with the printing cylinder 5.1 a.
  • the printing unit B is, for example, a flexographic printing unit.
  • the film web 2 runs in a first embossing C, which embosses first structures with dimensions in the range of micrometers or nanometers in the first coat of paint.
  • the film web runs in the direction of the arrow 9 from above or at least obliquely from above into the first embossing C with the embossing cylinder 6.1 and the impression roller 7.1, wherein the lacquer layer is cured by ultraviolet radiation of the source 8.1 for ultraviolet radiation.
  • the film web 2 runs in a second printing D.
  • the surface of the front side 2.1 of the film web 2 is first treated by corona discharge, wherein a device 3.2 generates the corona discharge.
  • a printing cylinder 5.2 brings a second coating layer, which is curable by means of ultraviolet radiation, on the front side 2.1 of the film web 2.
  • the film web 2 runs in the direction of the arrow 9 from above or at least from obliquely above into the second printing unit D with the printing cylinder 5.2 a.
  • the printing unit D is, for example, a flexographic printing unit.
  • the film web 2 runs into a second embossing unit E, which embosses second structures with dimensions in the range of micrometers or nanometers into the second paint layer.
  • the film web 2 runs in the direction of the arrow 9 from below or at least diagonally from below into the second embossing unit E with the embossing cylinder 6.2 and the impression roller 7.2, wherein the lacquer layer is cured by ultraviolet radiation of the source 8.2 for ultraviolet radiation.
  • the film web 2 runs in a third printing unit F, which applies an ink or wash ink on the front side 2.1 of the film web or on the second lacquer layer.
  • the film web 2 of a device G for surface treatment of the front side 2.1 of the film web 2 and the second coating layer is supplied by means of corona discharge, wherein a device 3.3 generates the corona discharge. Finally, a device 10 rewinds the film web 2 onto a spool or drum.
  • An optional inspection of the back 2.2 of the film web 2 is carried out with the inspection devices 4.1 and 4.2, an inspection of the front 2.1 of the film web 2 is carried out with the inspection device 4.3.
  • the inspection devices 4.1, 4.2 and 4.3 are, for example, traversing camera systems which optically monitor the respective surface of the film web 2 or the correspondingly applied paint layers.
  • Fig. 2 shows a side view of a known from the prior art embossing method.
  • a lacquer layer 16 On a film web 15 is a lacquer layer 16, wherein the film web is fed in the direction of movement 9 obliquely from below to an embossing device.
  • the embossing device consists of a Regezy cylinder 11, in the surface to be embossed structures are introduced with dimensions in the range of micrometers or nanometers, a roll-shaped impression roller 12, a source 4 for ultraviolet radiation and two guide rollers 13.
  • the film web 15 is deflected by the first guide roller 13 so in that the lacquer layer 16 comes into contact with the embossing cylinder 11.
  • the film web 15 together with lacquer layer 6 is pressed by the impression roller 12 against the embossing cylinder 11 and the Molded with dimensions in the range of microns or nanometers in the paint layer 16.
  • the lacquer layer 16 is hardened by electromagnetic radiation in the ultraviolet wavelength range of the source 14 and led away from the embossing cylinder 11 via a second deflection roller 13 and fed to subsequent processing steps.
  • Fig. 3 shows a side view of the embossing method according to the invention, in which, in contrast to the embossing method of Fig. 2, the film web 15 is fed from obliquely above the embossing device.
  • the film web 15 is deflected by the first guide roller 13 such that the lacquer layer 16 comes into contact with the embossing cylinder 11.
  • a part of the not yet cured lacquer layer 16 accumulates, forming the paint wedge 19 described above and particularly advantageously evenly formed.
  • the film web 15 together with the lacquer layer 16 is pressed against the embossing cylinder by the impression roller 12 Pressed 11 and molded the structures with dimensions in the range of microns or nanometers in the paint layer 16.
  • the lacquer layer 16 is hardened by electromagnetic radiation in the ultraviolet wavelength range of the source 14 and is conveyed via a second deflecting element. roller 13 led away from the embossing cylinder 11 and fed to subsequent processing steps.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Sicherheitselementen, wobei die Sicherheitselemente auf einer Vorderseite und einer Rückseite einer Folienbahn angeordnet sind und aus Prägestrukturen in einer Lackschicht mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern bestehen. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung in Beförderungsrichtung der Folienbahn die folgenden Einrichtungen auf: eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Folienbahn, ein erstes Druckwerk zum Aufbringen einer ersten Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Rückseite der Folienbahn, ein erstes Prägewerk zum Prägen von ersten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die erste Lackschicht, ein zweites Druckwerk zum Aufbringen einer zweiten Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Vorderseite der Folienbahn, ein zweites Prägewerk zum Prägen von zweiten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die zweite Lackschicht. Erfindungsgemäß läuft die Folienbahn in das erste Druckwerk von unten bzw. schräg unten, in das erste Prägewerk von oben bzw. schräg oben, in das zweite Druckwerk ebenfalls von oben bzw. schräg oben und in das zweite Prägewerk wiederum von unten bzw. schräg unten ein. Alternativ dazu läuft die Folienbahn in das erste Druckwerk von oben bzw. schräg oben, in das erste Prägewerk von unten bzw. schräg unten, in das zweite Druckwerk ebenfalls von unten bzw. schräg unten und in das zweite Prägewerk wiederum von oben bzw. schräg oben ein.

Description

Prägevorrichtung zum Prägen von Mikro- oder Nanostrukturen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Sicherheitsele- menten, wobei die Sicherheitselemente auf einer Vorderseite und einer
Rückseite einer Folienbahn angeordnet sind und aus Prägestrukturen in einer Lackschicht mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern bestehen.
Eine Vorrichtung für das Herstellen eines Wertdokumentsubstrats ist aus WO 2013/075811 A2 bekannt, wobei die Vorrichtung in Transportrichtung des Substrats eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Substrats, insbesondere eines Papiersubstrats, eine erste Folienapplikationseinrichtung für das Aufbringen eines ersten Folienelements auf eine erste Substratseite und eine zweite Folienapplikationseinrichtung für das Aufbringen eines zweiten Folienelements auf eine zweite Substratseite aufweist. Bei dieser Vorrichtung sind die erste Folienapplikationseinrichtung und die zweite Folienapplikationseinrichtung so angeordnet, dass das erste Folienelement und das zweite Folienelement ohne Wendung des Substrats auf den gegenüberliegenden Seiten des Substrats aufgebracht werden.
Das Aufbringen eines Folienelements ist jedoch nicht vergleichbar mit dem Aufbringen einer Lackschicht auf eine Seite eines Substrats in Form einer Folienbahn und dem anschließenden Einbringen von Prägestrukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern. Vielmehr erfordert das Aufbringen einer Lackschicht und das anschließende Einbringen von Prägestrukturen andere technische Mittel und eine andere technische Herangehensweise . Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass die Nachteile des Standes der Technik behoben werden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung in Bef ör- derungsrichtung der Folienbahn die folgenden Einrichtungen auf:
• eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Folienbahn,
• ein erstes Druckwerk zum Aufbringen einer ersten Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Rückseite der Folienbahn, wobei die Folienbahn von unten oder mindestens von schräg unten in das erste Druckwerk einläuft, ein derartiges Druckwerk ist beispielsweise ein Flexodruckwerk,
• ein erstes Prägewerk zum Prägen von ersten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die erste Lackschicht wobei die Folienbahn von oben oder mindestens von schräg oben in das erste Prägewerk einläuft,
• ein zweites Druckwerk zum Aufbringen einer zweiten Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Vorderseite der Folienbahn, wobei die Folienbahn von oben oder mindestens von schräg oben in das zweite Druckwerk einläuft, ein derartiges Druckwerk ist beispielsweise ein Flexodruckwerk,
• ein zweites Prägewerk zum Prägen von zweiten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die zweite Lack- Schicht wobei die Folienbahn von unten oder mindestens von schräg unten in das zweite Prägewerk einläuft.
Gemäß einem zweiten, alternativen Aspekt der Erfindung weist die Vorrich- tung in Beförderungsrichtung der Folienbahn die folgenden Einrichtungen auf:
• eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Folienbahn,
• ein erstes Druckwerk zum Aufbringen einer ersten Lackschicht, die mit- tels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Rückseite der Folienbahn, wobei die Folienbahn von oben oder mindestens von schräg oben in das erste Druckwerk einläuft, ein derartiges Druckwerk ist beispielsweise ein Flexodruckwerk,
• ein erstes Prägewerk zum Prägen von ersten Strukturen mit Abmessun- gen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die erste Lackschicht, wobei die Folienbahn von unten oder mindestens von schräg unten in das erste Prägewerk einläuft,
• ein zweites Druckwerk zum Aufbringen einer zweiten Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Vorderseite der Foli- enbahn, wobei die Folienbahn von unten oder mindestens von schräg unten in das zweite Druckwerk einläuft, ein derartiges Druckwerk ist beispielsweise ein Flexodruckwerk,
• ein zweites Prägewerk zum Prägen von zweiten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die zweite Lack- schicht wobei die Folienbahn von oben oder mindestens von schräg oben in das zweite Prägewerk einläuft.
Der erste Aspekt der Erfindung unterscheidet sich dabei von dem zweiten Aspekt lediglich dadurch, dass sich die Richtungen des Einlaufs der Folien- bahn in die Druck- bzw. Prägewerke jeweils umkehren. Bei dem ersten Aspekt der Erfindung läuft die Folienbahn in das erste Druckwerk von unten bzw. schräg unten, in das erste Prägewerk von oben bzw. schräg oben, in das zweite Druckwerk ebenfalls von oben bzw. schräg oben und in das zweite Prägewerk wiederum von unten bzw. schräg unten ein, wohingegen bei dem zweiten Aspekt die Folienbahn in das erste Druckwerk von oben bzw.
schräg oben, in das erste Prägewerk von unten bzw. schräg unten, in das zweite Druckwerk ebenfalls von unten bzw. schräg unten und in das zweite Prägewerk wiederum von oben bzw. schräg oben einläuft.
Bei den jeweiligen beiden Prägewerken wird die Folienbahn in Beförderungsrichtung zuerst mit der Seite, auf der sich die noch nicht gehärtete Lackschicht befindet, durch einen Presseur an einen Prägezylinder gepresst, auf dessen Oberfläche sich die zu prägenden Strukturen im Mikro- oder Na- nometerbereich befinden. Hierbei formen sich die Strukturen im Mikro- oder Nanometerbereich in die Lackschicht ab. Anschließend wird die Lackschicht durch eine ultraviolette Strahlung einer Quelle für ultraviolette Strahlung gehärtet. Von oben im Sinne dieser Erfindung bedeutet, dass die Folienbahn senkrecht oder mindestens nahezu senkrecht von oben bzw. in Richtung der Gewichtskraft oder nahezu in Richtung der Gewichtskraft auf einen Prägezylinder eines Prägewerks bzw. einen Druckzylinder eines Druckwerks zugeführt wird. Mindestens von schräg oben im Sinne dieser Erfindung bedeutet, dass die Folienbahn mit einem Winkel in einem Bereich von mehr als waagrecht bis nahezu senkrecht von oben auf den Prägezylinder bzw. den Druckzylinder zugeführt wird, wobei die Folienbahn insbesondere nicht waagrecht auf den Prägezylinder bzw. den Druckzylinder zugeführt wird. Von unten im Sinne dieser Erfindung bedeutet dabei entsprechend, dass die Folienbahn senkrecht oder mindestens nahezu senkrecht von unten bzw. entgegen der Richtung der Gewichtskraft oder nahezu entgegen der Richtung der Gewichtskraft auf einen Prägezylinder eines Prägewerks bzw. ei- nen Druckzylinder eines Druck wer ks zugeführt wird. Mindestens von schräg unten im Sinne dieser Erfindung bedeutet, dass die Folienbahn mit einem Winkel in einem Bereich von mehr als waagrecht bis nahezu senkrecht von unten auf den Prägezylinder bzw. den Druckzylinder zugeführt wird, wobei die Folienbahn insbesondere nicht waagrecht auf den Prägezy- linder bzw. den Druckzylinder zugeführt wird.
Die Begriffe„Vorderseite" oder„Rückseite" der Folienbahn sind relative Begriffe, die auch als„die eine" und„die gegenüberliegende" Seite bezeichnet werden können und die den überwiegenden Anteil der Gesamtoberflä- che der Folienbahn bilden. Ausdrücklich nicht umf asst mit diesen Begriffen sind die Seitenflächen der Folienbahn, die bei einer Dicke der Folienbahn, die bei Kartenkörpern nur etwa einen Millimeter oder bei Banknoten nur Bruchteile eines Millimeters beträgt, verschwindend gering sind und üblicherweise nicht mit Sicherheitselementen oder Beschichtungen versehen werden bzw. werden können.
Erfindungsgemäß wird die Folienbahn von oben oder mindestens von schräg oben zum ersten bzw. zweiten Prägezylinder geführt. Es hat sich dabei überraschend gezeigt, dass sich der Teil des Lacks der noch nicht gehär- teten Lackschicht, der sich in Beförderungsrichtung unmittelbar vor der Stelle aufstaut, an der die Lackschicht den Prägezylinder berührt und dort einen sogenannten„Lackkeil" bildet, zu einer größeren benetzten Fläche auf der Oberfläche des Prägezylinders führt. Der Lackkeil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zudem nicht ungleichmäßig verteilt und seine geometrische Form und Verteilung nicht stochastisch ausgeprägt. Damit ergibt sich auf der Folienbahn sowohl vor als auch während und nach dem Prägen mit Strukturen im Mikro- oder Nanometerbereich eine Lackschicht mit vorhersagbarer und gleichmäßiger Dicke und größerer Breite sowie einer vorher- sagbaren und konstanten Position auf der Folienbahn. Dies führt besonders vorteilhaft zu einem Endprodukt mit konstanten und vorhersagbaren Eigenschaften und zu einem geringeren Ausschuss, d.h. zu weniger fehlerhaft bzw. nicht den Vorgaben entsprechenden geprägten Endprodukten, wie beispielsweise Sicherheitsfäden oder Sicherheitsstreifen mit diffraktiven oder spiegelartigen Strukturen in bzw. auf Banknoten.
Ursache für diese größere benetzte Fläche auf der Oberfläche des Prägezylinders bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die Gravitationskraft die Lackschicht zusätzlich zur Bewegungsrichtung der Folienbahn zu der Stelle führt, an der die Folienbahn den Prägezylinder berührt. Im Gegensatz dazu wird bei dem Verfahren des Standes der Technik die Lackschicht durch die Gravitationskraft vom Prägezylinder weggezogen.
Weiterer Vorteil des Lackkeils ist es, dass durch die größere benetzte Fläche auf der Oberfläche des Prägezylinders die Zeit zum Entweichen der Luft aus den Prägestrukturen auf der Oberfläche des Prägezylinders steigt, so dass die Lackschicht bei höher Geschwindigkeit der Folienbahn und gleichbleibender Anzahl der Luftblasen in der geprägten Lackschicht oder alternativ dazu bei gleicher Geschwindigkeit der Folienbahn aber reduzierter Anzahl der Luftblasen in der geprägten Lackschicht geprägt werden kann.
Derartige Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nano- metern werden insbesondere zur Erhöhung des Fälschungsschutzes von Wertdokumenten verwendet, insbesondere Banknoten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, hochwertige Eintrittskarten, aber auch andere fälschungsgefährdete Papiere, wie Pässe und sonstige Ausweisdokumente, sowie Karten, wie beispielsweise Kredit- oder Debitkarten, und auch Produktsicherungselemente, wie Etiketten, Siegel, Verpackungen und der- gleichen. Die Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern sind beispielsweise diffraktive Strukturen, Mikrospiegel, Mattstrukturen oder Mottenaugenstrukturen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Druckwerk, das erste Prägewerk, das zweite Druckwerk und das zweite
Prägewerk so angeordnet sind, dass die Prägestrukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern ohne Wendung der Folienbahn in die erste Lackschicht und in die zweite Lackschicht eingebracht werden. Die Folienbahn muss somit besonders vorteilhaft nicht durch eine Wendevor- richtung geführt werden, bei der die Folienbahn in Beförderungsrichtung derart um 180° gedreht wird, dass die bisherige Vorderseite und die bisherige Rückseite der Folienbahn vertauscht werden.
Durch den Wegfall der Wendung bzw. der Wendevorrichtung ergibt sich der besondere Vorteil, dass die Führung der Folienbahn wesentlich ruhiger erfolgt, so dass die Folienbahn weder Schwingungen oder stochastische Bewegungen in der Ebene der Folienbahn noch in Richtung senkrecht zur Oberfläche der Folienbahn durchführt bzw. derartige Schwingungen oder stochastische Bewegungen weitestgehend vermieden werden können. Es ergibt sich somit eine besonders gute Passerung oder Registerhai tigkeit zwischen der Prägung der ersten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die erste Lackschicht, die sich auf der Rückseite der Folienbahn befindet, und der zweiten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die zweite Lackschicht, die sich auf der Vorderseite der Folienbahn befindet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Beförderungsrichtung der Folienbahn vor dem ersten Druckwerk eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung der Rückseite der Folienbahn mittels Koronaentladung, Atmosphärenplasma- oder Flammvorbehandlung angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch in Beförderungsrichtung der Folienbahn vor dem zweiten Druckwerk eine entsprechende Vor- richtung zur Oberflächenbehandlung der Vorderseite der Folienbahn angeordnet sein. Durch diese Oberflächenbehandlung erhöht sich vorteilhaft die Haftung und/ oder Verlauf der Vorder- bzw. Rückseite der Folienbahn für eine Lackschicht. Die Dicke der Lackschicht beträgt bevorzugt 0,5 μτη bis 20 μπι, besonders bevorzugt 2 μπα bis 15 μιη und ganz besonders bevorzugt 2 μπι bis 8 μιη.
Die Folienbahn besteht beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polypropylen (PP) oder Polycarbonat (PC) mit einer Dicke für Sicherheitsfäden oder Sicherheitsfolien von bevorzugt 8 μιη bis 36 μητι, für Banknoten aus Polymer oder für Folienverbundbanknoten bis 100 μπι oder für Kartenkörper bis 200 μπι.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Beförderungsrichtung der Folienbahn nach dem zweiten Druckwerk ein drittes Druckwerk zum Aufbringen einer Waschfarbe auf die zweite Lackschicht auf der Vorderseite der Folienbahn angeordnet ist. Ein derartiges Druckwerk und Druckverfahren ist beispielsweise aus WO 99/13157 AI bekannt. Mit diesem Druckwerk wird eine Waschfarbe appliziert, mit der eine darüberlie- gende Abdeckschicht, die in einem nachfolgenden Verfahren auf die Waschfarbe aufgebracht wird, wieder mit einer Flüssigkeit durch Auswaschen entfernt werden kann. Die Abdeckschicht besteht beispielsweise aus einer oder mehreren metallischen Schichten, die auf die Waschfarbe aufgedampft wer- den.
In Prägevorrichtungen des Standes der Technik werden Prägezylinder mit in Bewegungsrichtung der Folienbahn größer werdenden Durchmessern eingesetzt, um die mechanische Spannung der Folienbahn innerhalb der gesamten Druck- und Prägevorrichtung konstant zu halten. Hierbei wird der Durchmesser bzw. der Umfang der Prägezylinder mit zunehmender Entfernung von der Folienabrollung um jeweils 0,1 mm bis 0,5 mm größer. Eine Korrektur von möglichen Abweichungen zwischen den einzelnen Vorgängen erfolgt über eine Registerregelung. Dies bedeutet, dass eine Registerabwei- chung durch eine Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des entsprechenden Prägezylinders korrigiert wird. Hierbei entsteht jedoch nachteilhaft ein Unterschied zwischen der Geschwindigkeit der Oberfläche des Prägezylinders und der Geschwindigkeit der Oberfläche der Folienbahn. Beim UV- Prägen sind jedoch die ausgehärten Strukturen auf der Folienbahn bzw. der Lackschicht mit dem Prägezylinder so stark verzahnt, dass diese Art von Korrektur von Registerfehlern nicht möglich ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, dass das erste Prägewerk einen ersten Prägezylinder aufweist, auf des- sen Oberfläche sich die zu prägenden ersten Strukturen im Mikro- oder Na- nometerbereich befinden, und das zweite Prägewerk einen zweiten Prägezylinder aufweist, auf dessen Oberfläche sich die zu prägenden zweiten Strukturen im Mikro- oder Nanometerbereich befinden, wobei der Durchmesser des ersten Prägezylinders und der Durchmesser des zweiten Prägezylinders gleich groß sind und der erste und der zweite Prägezylinder die gleiche Umdrehungsgeschwindigkeit aufweisen. Der Durchmesser bzw. Umfang beider Prägezylinder muss jedoch nicht exakt gleich groß sein. Vielmehr ist es auch möglich, dass der zweite Prägezylinder einen um bis zu 2 mm klei- neren Umfang als der erste Prägezylinder aufweist, so dass der Umfang der Prägezylinder im Gegensatz zu Prägevorrichtungen des Standes der Technik mit zunehmender Entfernung von der Folienabrollung kleiner werden kann. Zu einem geringeren Umfang von Prägewellen kann es nicht nur durch deren Herstellungstoleranzen kommen, sondern auch durch den Einsatz von Sleeves, da deren Dicke ebenfalls in den effektiven Umfang des Prägezylinders eingeht. Die Sleeves unterliegen ebenfalls deutlichen Schwankungen in der Dicke, da ihre Herstellung durch galvanische Abformung erfolgt, die bekanntlich größeren Fertigungstoleranzen unterliegt. Somit können Prägungen auf beiden Seiten der Folienbahn oder mehrere Prägungen auf einer Seite der Folienbahn jeweils zueinander gepassert, d.h. im exakten Register zueinander aufgebracht werden. Die Vorrichtung wird hierfür bevorzugt in drei Bereiche eingeteilt. Den ersten Bereich bildet die Einrichtung zum Bereitstellen einer Folienbahn und das erste Druckwerk und der Bereich bis zum Eingang in das erste Prägewerk. In diesem Bereich wird die Folie abgewickelt und mit einer Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, sogenanntem UV-Lack, vollflächig oder in Form eines Motivs bedruckt. Anschließend wird die mechanische Spannung der Folienbahn derart eingestellt, dass die Prägung der ersten Strukturen in die erste Lackschicht einer elastisch gedehnten Folienbahn eingebracht wird.
Den zweiten Bereich bildet das erste Prägewerk und der Bereich bis zum Eingang in das zweite Druckwerk. In diesem Bereich wird die mechanische Spannung der Folienbahn im Vergleich zum ersten Bereich abgesenkt. Hier- durch entspannt sich die Folienbahn und zieht sich nahezu elastisch wieder zusammen, was zu einer Verkürzung der Bogenlänge führt.
Den dritten Bereich bildet das zweite Druckwerk und das zweite Prägewerk. In diesem Bereich wird die mechanische Spannung der Folienbahn so ange- passt, dass die Bogenlänge der gedehnten Folienbahn exakt dem Umfang des zweiten Prägezylinders entspricht. Eine Passerung der zweiten Lackschicht in Bezug auf die erste Lackschicht kann mittels Registerregelung durchgeführt werden, da der Druckzylinder einen gewissen Schlupf auf- grund der noch nicht ausgehärteten Lackschicht aufweisen darf.
Durch Erhöhung oder Verminderung der mechanischen Spannung der Folienbahn kann somit die Position und Geometrie der Folienbahn zwischen der Prägung der ersten Strukturen und der Prägung der zweiten Strukturen be- stimmt bzw. korrigiert werden, so dass die Prägung der ersten Strukturen und der Prägung der zweiten Strukturen im exakten Passer zueinander erfolgen.
Beispielsweise weist die Folienbahn eine Dicke von 12 μηι und eine Breite von 810 mm auf. Im ersten Bereich erfolgt die Prägung mit einer mechanischen Spannung der Folienbahn von 200 N, wobei der erste Prägezylinder einen Umfang von 500 mm aufweist. Es ergibt sich eine Bogenlänge von 500 mm im gedehnten Zustand. Im zweiten Bereich erfolgt eine Verminderung der mechanischen Spannung der Folienbahn auf 50 N, es ergibt sich eine Bogenlänge von 498,5 mm. Im dritten Bereich erfolgt eine Anpassung der mechanischen Spannung der Folienbahn derart, dass die Bogenlänge exakt dem Umfang des zweiten Prägezylinders entspricht. Bei einem Umfang des zweiten Prägezylinders von beispielsweise 499,5 mm ergibt sich dabei eine mechanischen Spannung der Folienbahn von etwa 150 N. Die Positionierung der Prägung der ersten Strukturen zu der Prägung der zweiten Strukturen erfolgt bevorzugt anhand von Registermarken, welche automatisch ausgelesen werden und zu einer Korrektur der mechanischen Spannung der Folienbahn führen. Hierbei können zum Beispiel optische Registermarken, beispielsweise Doppelkeilmarken, verwendet werden, welche zusätzlich in die Prägezylinder eingebracht sind und beim Prägevorgang mit in die Lackschicht abgeformt werden. Nach dem Durchlauf durch das zweite Prägewerk werden die relativen Positionen der Registermarken beider Prägewerke zueinander ermittelt und der Positionsfehler bestimmt.
Beispielsweise werden zwei Doppelkeilmarken, eine des ersten Prägewerks und eine des zweiten Prägewerks, mit einer Lichtschranke ausgelesen. Aus den Signalen der Lichtschranke wird der zeitliche Unterschied zwischen der ersten Doppelkeilmarke und der zweiten Doppelkeilmarke bestimmt. Dieser zeitliche Unterschied muss bei allen Registermarken konstant sein, Abweichungen führen zu einem Regeleingriff, beispielsweise eine Anpassung der mechanischen Spannung der Folienbahn.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, soweit dies von dem Schutzumfang der Ansprüche erfasst ist.
Anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele und der ergänzenden Figuren werden die Vorteile der Erfindung erläutert. Die Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, auf die jedoch die Erfindung in keinerlei Weise beschränkt sein soll. Des Weiteren sind die Darstellungen in den Figuren des besseren Verständnisses wegen stark schematisiert und spiegeln nicht die realen Gegebenheiten wider. Insbesondere entsprechen die in den Figuren gezeigten Proportionen nicht den in der Realität vorliegenden Verhältnissen und dienen ausschließlich zur Verbesserung der Anschaulichkeit. Des Weiteren sind die in den folgenden Ausführungsbeispie- len beschriebenen Ausführungsformen der besseren Verständlichkeit wegen auf die wesentlichen Kerninformationen reduziert. Bei der praktischen Umsetzung können wesentlich komplexere Muster oder Bilder zur Anwendung kommen. Im Einzelnen zeigen schematisch
Fig. 1 in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Sicherheitselementen, Fig. 2 in Seitenansicht ein Prägeverfahren nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 in Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Prägeverfahren.
Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine Vorrichtung zur Herstellung von Sicher- heitselementen, die auf einer Vorderseite und einer Rückseite einer Folienbahn angeordnet sind und aus Prägestrukturen in einer Lackschicht mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern bestehen.
Die Vorrichtung weist zunächst eine Einrichtung 1 zum Bereitstellen einer Folienbahn 2 auf, wobei die Folienbahn 2 eine Vorderseite 2.1 und eine
Rückseite 2.2 aufweist. Einrichtung 1 besteht beispielsweise aus einer Spule oder Trommel, auf der die Folienbahn 2 aufgewickelt bereitgestellt wird und von der die Folienbahn 2 durch die Vorrichtung wieder abgewickelt wird. Über Umlenkrollen wird die Folienbahn 2 einer Vorrichtung A zur Oberflä- chenbehandlung der Rückseite 2.2 der Folienbahn 2 mittels Koronaentladung zugeführt, wobei eine Vorrichtung 3.1 die Koronaentladung erzeugt. Die Bewegungsrichtung der Folienbahn 2 wird durch Pfeile 9 dargestellt. Anschließend wird die Folienbahn 2 dem ersten Druckwerk B zugeführt, das eine erste mittels ultravioletter Strahlung härtbare Lackschicht auf die Rückseite 2.2 der Folienbahn 2 aufbringt. Die Folienbahn 2 läuft hierbei in Richtung des Pfeils 9 von unten oder mindestens von schräg unten in das erste Druckwerk B mit dem Druckzylinder 5.1 ein. Bei dem Druckwerk B handelt es sich beispielsweise um ein Flexodruckwerk.
Anschließend läuft die Folienbahn 2 in ein erstes Prägewerk C, das erste Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die erste Lackschicht prägt. Hierbei läuft die Folienbahn in Richtung des Pfeils 9 von oben oder mindestens von schräg oben in das erste Prägewerk C mit dem Prägezylinder 6.1 und dem Presseur 7.1 ein, wobei die Lackschicht durch ultraviolette Strahlung der Quelle 8.1 für ultraviolette Strahlung gehärtet wird. Anschließend läuft die Folienbahn 2 in ein zweites Druckwerk D. Im zweiten Druckwerk D wird zunächst die Oberfläche der Vorderseite 2.1 der Folienbahn 2 mittels Koronaentladung behandelt, wobei eine Vorrichtung 3.2 die Koronaentladung erzeugt. Anschließend bringt ein Druckzylinder 5.2 eine zweite Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Vorderseite 2.1 der Folienbahn 2 auf. Hierbei läuft die Folienbahn 2 in Richtung des Pfeils 9 von oben oder mindestens von schräg oben in das zweite Druckwerk D mit dem Druckzylinder 5.2 ein. Bei dem Druckwerk D handelt es sich beispielsweise um ein Flexodruckwerk. Anschließend läuft die Folienbahn 2 in ein zweites Prägewerk E, das zweite Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die zweite Lackschicht prägt. Hierbei läuft die Folienbahn 2 in Richtung des Pfeils 9 von unten oder mindestens von schräg unten in das zweite Präge- werk E mit dem Prägezylinder 6.2 und dem Presseur 7.2 ein, wobei die Lackschicht durch ultraviolette Strahlung der Quelle 8.2 für ultraviolette Strahlung gehärtet wird.
Anschließend läuft die Folienbahn 2 in ein drittes Druckwerk F, das eine Druckfarbe oder Waschfarbe auf die Vorderseite 2.1 der Folienbahn bzw. auf die zweite Lackschicht aufbringt.
Über Umlenkrollen wird die Folienbahn 2 einer Vorrichtung G zur Oberflächenbehandlung der Vorderseite 2.1 der Folienbahn 2 bzw. der zweiten Lackschicht mittels Koronaentladung zugeführt, wobei eine Vorrichtung 3.3 die Koronaentladung erzeugt. Abschließend wickelt eine Vorrichtung 10 die Folienbahn 2 wieder auf eine Spule oder Trommel auf.
Eine optionale Inspektion der Rückseite 2.2 der Folienbahn 2 erfolgt mit den Inspektionsvorrichtungen 4.1 und 4.2, eine Inspektion der Vorderseite 2.1 der Folienbahn 2 erfolgt mit der Inspektionsvorrichtung 4.3. Die Inspektionsvorrichtungen 4.1, 4.2 und 4.3 sind beispielsweise traversierende Kamerasysteme, die die jeweilige Oberfläche der Folienbahn 2 bzw. der entsprechend aufgebrachten Lackschichten optisch überwachen.
Fig. 2 zeigt in Seitenansicht ein aus dem Stand der Technik bekanntes Prägeverfahren. Auf einer Folienbahn 15 befindet sich eine Lackschicht 16, wobei die Folienbahn in Bewegungsrichtung 9 von schräg unten auf eine Prägevorrichtung zugeführt wird. Die Prägevorrichtung besteht hierbei aus einem Prägezy linder 11, in dessen Oberfläche zu prägende Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern eingebracht sind, einem walzenförmig ausgestalteten Presseur 12, einer Quelle 4 für ultraviolette Strahlung sowie zwei Umlenkwalzen 13. Die Folienbahn 15 wird durch die erste Umlenkwalze 13 derart umgelenkt, dass die Lackschicht 16 mit dem Prägezylinder 11 in Kontakt kommt. Unmittelbar vor bzw. an dieser linien- f örmigen Kontaktstelle staut sich ein Teil der noch nicht gehärteten Lackschicht 16 auf und bildet dabei den ungleichmäßig geformten Lackkeil 18. Anschließend wird die Folienbahn 15 samt Lackschicht 6 durch den Presseur 12 gegen den Prägezylinder 11 gepresst und die Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die Lackschicht 16 abgeformt. Daraufhin wird die Lackschicht 16 durch elektromagnetische Strahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich der Quelle 14 gehärtet und über eine zweite Umlenkwalze 13 vom Prägezylinder 11 wegeführt und nachfol- genden Bearbeitungsschritten zugeführt.
Fig. 3 zeigt in Seitenansicht das erfindungsgemäße Prägeverfahren, bei dem im Gegensatz zu dem Prägeverfahren aus Fig. 2 die Folienbahn 15 von schräg oben der Prägevorrichtung zugeführt wird. Die Folienbahn 15 wird durch die erste Umlenkwalze 13 derart umgelenkt, dass die Lackschicht 16 mit dem Prägezylinder 11 in Kontakt kommt. Unmittelbar vor bzw. an dieser linienförmigen Kontaktstelle staut sich ein Teil der noch nicht gehärteten Lackschicht 16 auf und bildet dabei den oben beschriebenen und besonders vorteilhaft gleichmäßig geformten Lackkeil 19. Anschließend wird die Foli- enbahn 15 samt Lackschicht 16 durch den Presseur 12 gegen den Prägezylinder 11 gepresst und die Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die Lackschicht 16 abgeformt. Daraufhin wird die Lackschicht 16 durch elektromagnetische Strahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich der Quelle 14 gehärtet und über eine zweite Umlenk- walze 13 vom Prägezylinder 11 wegeführt und nachfolgenden Bearbeitungsschritten zugeführt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Vorrichtung zur Herstellung von Sicherheitselementen, wobei die Sicherheitselemente auf einer Vorderseite und einer Rückseite einer Folienbahn angeordnet sind und aus Prägestrukturen in einer Lackschicht mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern bestehen, wobei die Vorrichtung in Beförderungsrichtung der Folienbahn die folgenden Einrichtungen aufweist:
• eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Folienbahn,
• ein erstes Druckwerk zum Aufbringen einer ersten Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Rückseite der Folienbahn, wobei die Folienbahn von unten oder mindestens von schräg unten in das erste Druckwerk einläuft,
• ein erstes Prägewerk zum Prägen von ersten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die erste Lackschicht, wobei die Folienbahn von oben oder mindestens von schräg oben in das erste Prägewerk einläuft,
• ein zweites Druckwerk zum Aufbringen einer zweiten Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Vorderseite der Folienbahn, wobei die Folienbahn von oben oder mindestens von schräg oben in das zweite Druckwerk einläuft,
• ein zweites Prägewerk zum Prägen von zweiten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die zweite Lackschicht wobei die Folienbahn von unten oder mindestens von schräg unten in das zweite Prägewerk einläuft.
2. Vorrichtung zur Herstellung von Sicherheitselementen, wobei die Sicherheitselemente auf einer Vorderseite und einer Rückseite einer Folienbahn angeordnet sind und aus Prägestrukturen in einer Lackschicht mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern bestehen, wobei die Vorrichtung in Beförderungsrichtung der Folienbahn die folgenden Einrichtungen aufweist:
• eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Folienbahn,
• ein erstes Druckwerk zum Aufbringen einer ersten Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Rückseite der Folienbahn, wobei die Folienbahn von oben oder mindestens von schräg oben in das erste Druckwerk einläuft,
• ein erstes Prägewerk zum Prägen von ersten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die erste Lackschicht, wobei die Folienbahn von unten oder mindestens von schräg unten in das erste Prägewerk einläuft,
• ein zweites Druckwerk zum Aufbringen einer zweiten Lackschicht, die mittels ultravioletter Strahlung härtbar ist, auf die Vorderseite der Folienbahn, wobei die Folienbahn von unten oder mindestens von schräg unten in das zweite Druckwerk einläuft,
• ein zweites Prägewerk zum Prägen von zweiten Strukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern in die zweite Lackschicht wobei die Folienbahn von oben oder mindestens von schräg oben in das zweite Prägewerk einläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Druckwerk, das erste Prägewerk, das zweite Druckwerk und das zweite Prägewerk so angeordnet sind, dass die Prägestrukturen mit Abmessungen im Bereich von Mikro- oder Nanometern ohne Wendung der Folienbahn in die erste Lackschicht und in die zweite Lackschicht eingebracht werden.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Beförderungsrichtung der Folienbahn vor dem ersten Druckwerk eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung der Rückseite der Folienbahn mittels Koronaentladung angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Beförderungsrichtung der Folienbahn vor dem zweiten Druckwerk eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung der Vorderseite der Folienbahn mittels Koronaentladung angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Beförderungsrichtung der Folienbahn nach dem zweiten Druckwerk eine drittes Druckwerk zum Aufbringen einer Waschfarbe auf die zweite Lackschicht auf der Vorderseite der Folienbahn angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Prägewerk einen ersten Prägezylinder aufweist, auf dessen Oberfläche sich die zu prägenden ersten Strukturen im Mikro- oder Nanometerbereich befinden, und das zweite Prägewerk einen zweiten Prägezylinder aufweist, auf dessen Oberfläche sich die zu prägenden zweiten Strukturen im Mikro- oder Nanometerbereich befinden, wobei der Durchmesser des ersten Prägezylinders und der Durchmesser des zweiten Prägezylinders mindestens nahezu gleich groß sind und der erste und der zweite Prägezylinder mindestens nahezu die gleiche Umdrehungsgeschwindigkeit aufweisen.
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