WO2024251325A1 - Verfahren zur herstellung von effektpigmenten - Google Patents

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WO2024251325A1
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layer
film
acceptor
adhesive layer
relief structure
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Andreas Rauch
Markus NICKISCH
Winfried HOFFMÜLLER
Patrick Renner
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Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
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    • C09C2200/00—Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/10—Interference pigments characterized by the core material
    • C09C2200/1054—Interference pigments characterized by the core material the core consisting of a metal

Definitions

  • the invention relates to a process for producing effect pigments on a film carrier.
  • effect pigments that allow the authenticity of the data carrier to be verified and at the same time increase the security against forgery.
  • Effect pigments can, for example, be integrated into the substrate of the valuable document or applied to the substrate, for example in the form of an ink.
  • Processes for producing effect pigments on a film carrier are known.
  • This layer is provided with a reflective layer desired for the effect pigments, and the film carrier is then brought into contact with the solvent. With mechanical support - by brushing and/or winding over an edge - the reflective layer is washed off and broken in the process.
  • Such a process for producing pigments leads to irregularly shaped pigments that have a size distribution.
  • soluble or swellable embossing lacquers For the production of effect pigments of defined size, it is known to use soluble or swellable embossing lacquers. In this case, areas are defined by means of embossing, which correspond to the effect pigments after subsequent vapor deposition. These soluble or swellable embossing lacquers show poor removal behavior of the effect pigments, so that they are easily damaged when removed. The process window for these embossing lacquers is very small. In addition, if the pigments are completely removed, coated intermediate areas that do not correspond to the desired geometries are also removed. When the effect pigments are further processed into an effect pigment ink, this then has a lower purity.
  • embossing lacquers are known that only show limited metal adhesion after vapor deposition.
  • a bonding agent layer is applied to these before vapor deposition with the reflective layer in order to achieve sufficient adhesion.
  • the bonding agent layer between the reflective layer and embossing lacquer makes it difficult to remove the effect pigments and results in the contours of the effect pigments being less clearly defined.
  • effect pigments In the known processes for producing effect pigments, these are produced in irregular shapes and sizes. If a printing ink is to be produced in the further process, a fine proportion of effect pigments leads to a reduced brilliance of the print and a coarse proportion of effect pigments leads to disruptions in the printing process. If effect pigments are to be encapsulated, the mobility of the effect pigment is limited by the size distribution of the respective effect pigment in relation to the capsule.
  • a method for producing effect pigments in several variants is provided. What the variants have in common is that a reflective layer is applied and from this pieces are formed which later represent the effect pigments.
  • a layer composite is produced from a donor film and an acceptor film and then separated again, with the pieces adhering to an adhesive layer of the acceptor film after separation. Furthermore, a surface of the donor film is pretreated to reduce adhesion before the reflective layer is applied and the pieces are not detached from the acceptor film exclusively by mechanical action.
  • a donor film is provided in a first step.
  • the donor film is preferably a plastic film, such as a PET film.
  • a relief structure is arranged on a front or a back of the donor film.
  • the relief structure is preferably formed in an embossing lacquer layer. It is possible to use embossing lacquers that have limited metal adhesion.
  • the embossing lacquer layer can be a radiation-crosslinkable lacquer layer, particularly preferably a UV-crosslinkable layer.
  • It typically consists of a mixture of prepolymers, reactive diluents, such as acrylic acid esters, photoinitiators, preferably alpha-hydroxy ketones and phosphine oxides such as Omnirad 819, a bis-acyl phosphine oxide (BAPO), synergists such as amine synergists, and additives.
  • reactive diluents such as acrylic acid esters, photoinitiators, preferably alpha-hydroxy ketones and phosphine oxides such as Omnirad 819, a bis-acyl phosphine oxide (BAPO), synergists such as amine synergists, and additives.
  • Higher molecular weight reactive diluents can also be used as prepolymers.
  • An example of this are multiply ethoxylated compounds, e.g. TMP(EO)xTA, where x is typically between 3 and 15.
  • the relief structure can also be produced by deposition and subsequent lasering or etch
  • the relief structure has plateau surfaces, sunken areas and flanks in between. It determines the desired pigment geometry, namely through its design.
  • the pigment geometry is determined by the shape of the plateau surfaces of the relief structure.
  • the shape of the plateau surfaces determines a later outer contour of the effect pigments.
  • An inner contour of the effect pigments can also be specified by the plateau surfaces having one or more holes through a sunken area within the plateau surfaces, which determine an opening/openings in the later effect pigment.
  • Each The opening can be designed as a regular polygon, circle, oval, irregular polygon, symbol or text - the same designs are of course also possible for the outer contour. If the plateau surfaces form a hexagon, for example, the later effect pigments in the outer contour will also be hexagons. If these hexagons also have a lowered circular area in their center as an inner contour, the later effect pigments will have a circular recess in the center.
  • plateau surfaces By deliberately designing the plateau surfaces differently, differently designed effect pigments can be produced in a single operation; these are referred to as bimodal or trimodal pigments.
  • the plateau surfaces it is possible for the plateau surfaces to differ in their outer contour, or for their outer contour to be identical but their inner contour to differ; they can also differ in their outer and inner contours.
  • the relief structure is pre-treated to reduce adhesion before a coating is applied in a subsequent step. This can be done in different ways.
  • the relief structure is formed in an embossing lacquer with limited metal adhesion, it is important that the limited metal adhesion is further reduced before coating.
  • further adhesion-promoting processes are carried out after the relief structure has been applied, such as corona or plasma treatments.
  • Corona and plasma treatments are surface treatments that increase the surface energy of the embossing lacquer layer, which improves the wettability of the embossed lacquer layer.
  • these treatments remove any impurities that do not adhere firmly from the surface of the embossed lacquer layer, which also improves adhesion.
  • these adhesion-promoting processes can be deliberately dispensed with in order to keep the adhesion of the reflective layer to a minimum due to the already limited metal adhesion of the embossed lacquer layer.
  • the surface of the relief structure can be specifically inactivated.
  • Embossing lacquers are usually subjected to a UV curing process after embossing, after which an active surface is usually present. It is possible to inactivate the surface by adding additives. A lack of adhesion of subsequent layers is considered an indicator of an inactive surface.
  • the inactivation of the surface can be achieved on the one hand by additives that reduce the surface tension of the embossing lacquer, or additives that act as release agents, specifically migrate to the surface of the embossing lacquer and thereby reduce the surface tension of the embossing lacquer layer.
  • Typical additives for reducing the surface tension of embossing lacquers, especially UV lacquers, are silicone surfactants, such as BYK 307 and BYK 333.
  • Surfactants have a structure made up of a hydrophilic part with a high surface energy and a hydrophobic part with a low surface energy. They arrange themselves (migrate) in such a way that the parts with the lowest surface energy are on the surface of the embossing lacquer layer, as this is more energetically favorable.
  • Photoinitiators such as Omnirad 1173 are also initially distributed in the liquid embossing lacquer and are less compatible in the hardened embossing lacquer layer; they do not migrate specifically to the surface of the embossing lacquer layer.
  • embossing lacquer layer can be alkylphosphonic acids. These behave in a similar way to surfactants, but have the additional property of having a special affinity to metal layers. On the one hand, they are not firmly bound into the embossing lacquer layer, but on the other hand, they saturate the reflective layer applied to the embossing lacquer layer and thus form a type of separating layer. This makes it easier to apply further layers in the process without adhesion.
  • the additives described can, for example, be applied heavily diluted as a release layer in a printing process. The release layer is applied over the entire surface.
  • the surface of the relief structure can also be overprinted with a soluble printing ink, a so-called wash ink, and then inactivated by a subsequent wash, during which the wash ink is removed.
  • the wash takes place after the soluble printing ink has been applied and physically dried in a separate operation, but before the reflective layer is applied.
  • a single adhesion-reducing pretreatment can be carried out; however, several pretreatments can also be combined with one another. For example, after inactivating the surface of the relief structure, a wash color can also be applied and washed off.
  • a reflective layer is applied to the relief structure and any adhesion-reducing layer that may be present on top of it. It is particularly preferred that the reflective layer is applied over the entire surface.
  • a metal layer can be used as the reflective layer, for example made of aluminum, copper, chromium, iron, nickel, cobalt, silver or alloys of the aforementioned metals. Stainless steel alloys or aluminum alloys such as AlMn, AlMga, AlMgs, AlMgMn, AlMgSi, AlSi are possible, as well as additions of Fe, Cu, Mn, Cr, Zn or Ti. Optically variable effects can be created by combining them with ferromagnetic layers (Fe, Co, Ni).
  • the reflective layer is usually applied using physical vapor deposition (PVD).
  • the reflective layer can also be designed as a high-refractive index layer (HRI layer) instead of a metal layer.
  • the reflection layer preferably comprises further layers, such as dielectric layers, reflector layers, absorber layers and/or magnetic layers.
  • SiO2, MgF2, ZnS or TiCh are possible materials for the dielectric layers
  • the reflector layers consist of aluminum or silver
  • the magnetic layers can consist of nickel, iron or magnetic alloys, for example
  • the absorber layer can be a chromium or aluminum layer, for example.
  • the reflection layer then forms a PVD layer composite.
  • the reflection layer and thus the subsequent effect pigment comprises a three-layer structure, which can be designed as a color-shifting and/or color-filtering structure.
  • a three-layer structure preferably consists of a semi-transparent metal layer, a dielectric and a reflective or semi-transparent metal layer.
  • PVD layer composite it is crucial that the bottom layer - i.e. the Layer that is closest to the relief structure - is adapted to the relief structure or the adhesion-reducing layer arranged on the relief structure.
  • the bottom layer is an absorber layer
  • the release force of the relief structure or the adhesion-reducing layer for chromium could be too high in individual cases, so that a thin aluminum layer or a thin copper layer must be selected as the absorber layer.
  • all layers of the PVD layer composite must be suitable for a so-called separation winding. They must not form an inseparable bond with the relief structure, since all layers must be broken together in the subsequent detachment process.
  • Thin reflective layers with too little release force are extremely sensitive to scratches. If the reflective layer is scratched during processing, for example when winding over rollers, or is transferred to the back of the film without any further noticeable effect on the rollers or in a roll, the release force is too low. The release force is too high if, when attempting to separate the film, one of the films involved (donor or acceptor film) tears, the adhesive layer separates from the acceptor film, the embossing lacquer layer separates from the donor film, or the bond between the adhesive layer and the reflective layer fails. The process for producing the effect pigments must be able to run on a web that is conveyed at a minimum of 10 m/min if the release force is set correctly. The maximum achievable adhesive force between the adhesive layer and the reflective layer is in the range of 5 N/15mm.
  • the layer thicknesses depend on the metal and the effect.
  • the layer thickness of the metal layers is between 2 nm and 70 nm, preferably between 5 nm and 30 nm.
  • the layer thickness of the For example, the dielectric layer for SiO2 is between 100 nm and 600 nm, preferably between 200 nm and 400 nm.
  • the reflective layer is applied to a flat surface with a uniform layer thickness. In the process, however, the reflective layer is not applied to a flat surface, but to the relief structure, which is formed by the plateau surfaces, flanks and sunken areas.
  • the PVD process deposits thinner layers on the flanks than on the plateau surfaces and in the sunken areas.
  • This effect creates thinned areas on the flanks in which the reflective layer is applied more thinly than in the other areas. They form the predetermined breaking points when the layer composite is later separated. Predetermined breaking points naturally arise in a similar way on the flanks of a later inner contour, if an inner contour is intended. In order to ensure that the predetermined breaking points are created in the reflective layer, it is necessary that the height of the plateau surfaces above the lowered areas of the relief structure is greater than the thickness of the reflective layer - only then do thinned areas of the reflective layer appear on the flanks. The thinned areas also appear in other coating processes. For example, in the CVD process, the thinned areas do not appear on the flanks, but at convex bends in the relief structure. Even then, the thinned areas represent predetermined breaking points when the layer composite is later separated.
  • an acceptor film is provided with an adhesive layer on one side.
  • the adhesive layer is located on the front or back of the acceptor film.
  • the potential materials for the acceptor film correspond to those of the donor film;
  • the acceptor film is preferably a plastic film.
  • the adhesive layer is applied to the reflective layer of the donor film in a laminating step, whereby the adhesive layer is only in contact with the reflective layer in the plateau areas and the two layers are laminated together. The flanks and the depressed areas, however, are not laminated with the adhesive layer.
  • a layer composite is created from donor film with an embossing lacquer layer arranged on top, on which the adhesion-reducing layer is usually located, and acceptor film with an adhesive layer arranged on top.
  • a roll-to-roll process is preferably used to produce the effect pigments.
  • the roll-to-roll process is preferably carried out with a web speed of at least 25 m/min and a roller temperature of 140°C.
  • the roller diameter is preferably more than 250 mm.
  • One of the rollers in the roll-to-roll process is preferably a steel roller and the other roller an impression roller with a suitable hardness. It is preferable to choose an impression roller with a medium hardness, e.g. 80 shore-A.
  • the height sensitivity of the transfer process can be adjusted by choosing the hardness of the impression roller.
  • the donor film is peeled off the acceptor film.
  • a vertical tensile force is applied to the layer composite - it acts vertically to the surface of the layer composite.
  • the vertical tensile force is applied in the production process by means of a so-called separating winding.
  • Different arrangements are possible for the separating winding. It is advantageous if the separating winding takes place in a roll-to-roll process, whereby this roll-to-roll process particularly preferably always takes place under the same angle conditions at the peeling point.
  • the acceptor film can be guided through two rollers and either by the upper or lower roller. Depending on the web tension, a different separation roll is produced.
  • the layer bond created in the previous step is released again. Due to the adhesion-reducing pretreatment of the relief structure in the embossed lacquer layer, the adhesion between the adhesive layer and the reflective layer on the plateau surfaces is greater - because the adhesive layer is only in contact with the reflective layer there - than between the reflective layer and the embossed lacquer layer or adhesion-reducing layer, so that the reflective layer on the plateau surfaces is peeled off from the embossed lacquer layer in sections.
  • the reflective layer is separated at the thinned areas previously created on the flanks of the relief structure, which act as predetermined breaking points, and the reflective layer on the flanks and in the sunken areas of the relief structure remains on the embossed lacquer layer or the adhesion-reducing layer.
  • the adhesion of the reflective layer to the relief structure is also low due to the adhesion-reducing pre-treatment - it has the same strength as on the plateaus - but the adhesive layer is not in contact with the flanks or the sunken areas at all, so that the adhesion between the reflective layer and the embossing lacquer layer or the adhesion-reducing layer is sufficient for the reflective layer to remain on the flanks or the sunken areas of the relief structure.
  • the reflective layer By separating the reflective layer at the predetermined breaking points, clear contours of the effect pigments are ensured. Due to the adhesion-reducing pre-treatment of the relief structure, damage to the contour when separating is avoided; the relief structure detaches extremely easily from the plateau surfaces. In addition, the parts that correspond to the later effect pigments are separated by the adhesion of the reflective layer to The adhesive layer on the plateau surfaces is additionally protected against breaking, tearing or similar damage.
  • the predetermined breaking points also ensure that the reflective layer breaks with precise contours.
  • the donor film is separated from the acceptor film again.
  • the acceptor film has the adhesive layer over its entire surface and on top of it the pieces of the reflection layer that were separated at the predetermined breaking points and were arranged on the plateau surfaces of the relief structure. These pieces of the reflection layer represent the later effect pigments and are fixed to the acceptor film by means of the adhesive layer after this process step. Their shape/contour is already finally determined.
  • the relief structure and the adhesion-reducing layer that is usually present remain over the entire surface of the donor film, and the parts of the reflection layer that have not been separated are located on the flanks and in the sunken areas of the relief structure as a residual layer.
  • the pieces that form the effect pigments are therefore detached from the acceptor film by dissolving or partially dissolving the adhesive layer or by undermining the pieces with a release agent.
  • the pieces are then detached from the adhesive layer without being destroyed, broken, torn, etc. This prevents the contours of the subsequent effect pigments from being destroyed.
  • the pieces can thus be detached from the acceptor film without brushing or wrapping over an edge. Treatment with a felt, a washing bar, a wiper lip or similar is then sufficient.
  • the pieces are particularly preferably detached from the acceptor film without any mechanical support. In most applications, the pieces are detached by completely dissolving the adhesive layer. However, detachment is also possible by infiltration of the pieces, whereby the acceptor film continues to bear the adhesive layer even after the pieces have been detached.
  • the term infiltration refers to the penetration of an additive as a release agent into the interface between the pieces, which correspond to the later effect pigments, and the adhesive layer.
  • the additive for example water or a solvent adapted to the adhesive layer, spreads in the interface and reduces the adhesion of the pieces.
  • the adhesion of the parts to the adhesive layer is reduced so much that it is completely eliminated.
  • the adhesive layer is not dissolved by infiltration.
  • An example of infiltration is the test of painted metal sheets. When such metal sheets are exposed to the weather, bubbles form - the paint is infiltrated. Since the acceptor film is neither brushed nor wrapped around an edge, the quality of the effect pigments and thus the purity of the resulting pigment ink is increased, because this mechanical detachment damages the contours of the effect pigments.
  • Water-soluble adhesives such as polyvinylpyrrolidone in various types (K17, K25, K30) can be used for the adhesive layer.
  • the prerequisite for the adhesive layer is that the adhesion between the adhesive layer and the reflective layer is greater than that between the adhesion-reducing layer or the embossing lacquer layer and the reflective layer - this is the only way to enable the effect pigments to be separated when the vertical tensile force is applied.
  • the dissolution process of these water-soluble adhesives then takes place by bringing the acceptor film into contact with aqueous media.
  • Suitable adhesives are starch- or dextrin-based adhesives, or polyethylene glycols. If the acceptor film is pre-treated for printing, the range of suitable adhesive layers for lamination is expanded. If the adhesive layer is removed, the binding agent that is washed out of the adhesive layer and the solvent in the pigment concentrate in which the effect pigments are washed off can remain.
  • the effect pigments have a length and width between 4 gm and 40 ⁇ m and a thickness between 2 nm and 1350 nm. The effect pigments produced in the process according to the invention therefore have a better resolution than can be achieved in classic printing processes.
  • the process can particularly preferably be carried out inline.
  • the donor and acceptor films are designed as a web element - i.e. as a film strip on a film web.
  • the acceptor and donor films are then continuously unrolled from a roll during the manufacturing process and all process steps are carried out one after the other on the film web in a single operation.
  • the acceptor film can be reused in the event of dissolution of the adhesive layer when the effect pigments are removed by simply applying another adhesive layer to the acceptor film.
  • a vinyl chloride copolymer such as Vinnol H15/45M is used as an adhesive layer on the acceptor film, for example made of PET, and is physically dried - it contains a carboxyl group to improve metal adhesion.
  • the reflective layer arranged on the donor film is then laminated to the adhesive layer of the acceptor film at 140°C without using an additional adhesive formulation.
  • plasticizers such as Palatinol N or Palatinol DINCH can be added.
  • the physical stability of the effect pigments in the subsequent steps depends on their thickness, so that depending on the thickness, different subsequent steps may be required to create a pigment ink.
  • the effect pigments are removed from the acceptor film together with the adhesive layer using a suitable solvent, such as MEK.
  • the effect pigments are then enriched by centrifuging or filtering, and the binder content is reduced by washing processes.
  • the reflective layer contains a magnetic partial layer, it can be advantageous not to dry the effect pigments completely at any time. This prevents agglomeration of the effect pigments, which makes separation of the effect pigments more difficult. If drying is omitted, the effect pigments have a solvent shell and do not clump as much.
  • the work should also be carried out as free of magnetic fields as possible in order to also prevent agglomeration of the effect pigments. Since the effect pigments are metal-based pigments, stabilization of the effect pigments by silanization may be necessary, which can be carried out using known methods.
  • the second variant of the process is modified with regard to the arrangement of the layers.
  • a donor film and an acceptor film for example made of PET, are provided.
  • adhesion-reducing layer is applied over the entire surface of one side of the donor film.
  • the adhesion-reducing layer can be a wash paint or a thin release layer with which additives are applied.
  • the reflective layer is then applied over the entire surface of this adhesion-reducing layer in all possible embodiments as already described using a PVD process. Due to the low thickness of the reflective layer, it is ensured that the reflective layer breaks with precise contours, without damaging the effect pigments or creating an undesirable size distribution, even though no predetermined breaking points are provided in this variant.
  • the adhesion of the reflective layer to the adhesion-reducing layer must not be too strong to enable the reflective layer to be detached, but it must not be too low either, otherwise it will not be possible to release the effect pigments with a sharp edge and a clearly predetermined contour.
  • only an aluminum layer is used as a reflection layer, since the small layer thickness of up to 2nm then results in sharp-edged refraction.
  • the adhesive layer is then applied.
  • three potential ways are used for this.
  • a relief structure with plateau surfaces, flanks and sunken areas is formed on the acceptor film.
  • the adhesive layer is then applied over the entire surface of the relief structure.
  • the relief structure is formed in an embossed lacquer layer.
  • the acceptor film also has the relief structure.
  • the adhesive layer is not applied to the relief structure of the acceptor film as before, but over the entire surface of the reflective layer on the donor film. It is important here that an adhesive layer is selected that breaks easily in the further process step, because in this variant not only the reflective layer has to break with sharp edges, but also the adhesive layer on top of it. Acrylates, for example, can be used as the adhesive layer.
  • Aqueous dispersions can be used as adhesives whose minimum film formation temperature (MFT) is not reached or only just reached during drying after application.
  • MFT minimum film formation temperature
  • the polymer particles of the adhesive layer are then applied but do not form a film.
  • the polymer particles only form a film in the adhesive joint during the bonding process at a higher temperature (heating from the acceptor film).
  • a layered composite is created from the donor film and the acceptor film in the second variant.
  • the adhesive layer of the acceptor film is laminated with the reflective layer of the donor film.
  • the donor film is separated from the acceptor film again by applying a vertical tensile force to the layered composite, whereby the reflective layer is separated from the layered composite in sections and remains on the acceptor film.
  • the reflective layer is only in contact with the adhesive layer in the plateau areas, so that the sections break out of the reflective layer in the shape of the plateau areas - they are released from the donor film, as this has been pre-treated to reduce adhesion.
  • the pre-treatment to reduce adhesion enables sharp-edged breaking to create a clear contour.
  • the adhesive layer is not full-surface but structured, so that the parts of the reflective layer that are in contact with the structured adhesive layer, which after laminating and separating are separated into pieces with clear contours.
  • Fig. 1 shows a first layer composite for producing
  • Fig. 3A to 3C different variants of a second layer composite for producing effect pigments.
  • Fig. 1 shows a first layer composite 1, which is produced in the method according to the invention for producing effect pigments 2.
  • An adhesive layer 6 is applied over the entire surface of an acceptor film 4.
  • the adhesive layer 6 is laminated with the layers provided on a donor film 8.
  • an embossing lacquer layer 10 which is structured with a relief structure 12, is located on the donor film 8.
  • An adhesion-reducing layer 14 is applied to the relief structure 12 in the embossing lacquer layer 10.
  • a reflection layer 16 is applied directly above the adhesion-reducing layer 14. It is applied over the entire surface of the adhesion-reducing layer 14, but thins out on the flanks of the relief structure 12, so that predetermined breaking points 18 are created in the reflection layer 16.
  • the adhesion-reducing layer 14 can also be omitted.
  • the first layer composite 1 according to Fig. 1 is formed in several steps in the process for producing effect pigments 2 and then The individual process steps are explained step by step below using Fig. 2A to 2H.
  • Fig. 2A shows a first step in which the donor foil 8, on the front side 20 of which the embossing lacquer layer 10 is arranged, is provided before the embossing lacquer layer 10 is structured in a second step.
  • the structuring can be carried out by means of embossing, but also by lasering or etching - the relief structure 12 with plateau surfaces 12a, flanks 12b and depressed regions 12c is created in the embossing lacquer layer 10 on the donor foil 8, as shown in Fig. 2B.
  • the relief structure 12 is pretreated to reduce adhesion.
  • the product of this third step is shown in Fig. 2C.
  • the adhesion-reducing pretreatment can be done in different ways.
  • an adhesion-reducing coating 14 is applied to the relief structure 12.
  • it can be a thin release layer with which additives are applied to the relief structure 12 in a highly diluted form - usually in a printing process.
  • the embossing lacquer layer 10 is normally present with an active surface. The additives ensure that the surface of the embossing lacquer layer 10 is inactivated by either reducing the surface tension of the embossing lacquer layer 10 or migrating to the surface of the embossing lacquer layer 10.
  • the embossing lacquer layer 10 itself has adhesion-reducing properties and adhesion-promoting process steps between the relief structure 12 and the reflection layer 16 are completely dispensed with.
  • the reflection layer 16 is applied over the entire surface of the relief structure 12 in the embossing lacquer layer 10.
  • the result of the fourth step is shown in Fig. 2D.
  • the adhesion-reducing layer 14 is located between the embossing lacquer layer 10 and the reflection layer 16.
  • the reflection layer 16 is applied by means of physical vapor deposition - this enables a particularly thin and full-surface layer application.
  • the reflection layer is located over the entire surface of the adhesion-reducing layer 14, but is deposited more thinly on the flanks 12b of the relief structure 12 than on the plateau surfaces 12a and in the sunken areas 12c, so that predetermined breaking points 18 are created in the reflection layer 16 on the flanks 12b - they represent deliberately created weak points in the reflection layer 16 applied over the entire surface.
  • the reflection layer 16 can be single-layered or multi-layered, as already explained.
  • the reflection layer 16 is a metal layer, for example made of aluminum, copper, chromium, iron, nickel, cobalt or silver.
  • a reflection layer 16 made of aluminum can be designed to be particularly thin - it can have layer thicknesses of up to 2 nm.
  • Multi-layer applications as described in detail in the general part of the description, can also be applied.
  • the design of the reflection layer 16 depends on which properties the effect pigment 2 produced later is to have, because only the reflection layer 16 emerges as an effect pigment 2 as a product from the manufacturing process.
  • the acceptor film 4 is provided.
  • the adhesive layer 6 is arranged on the front side 5 of the acceptor film.
  • the acceptor film 4 is also preferably a PET film. It is applied in the vertical direction 22 with the adhesive layer 6 arranged on its front side 5 to the reflection layer 16 of the donor film 8.
  • the adhesive layer 6 is in contact with the plateau surfaces 12a only. the reflection layer 16.
  • the adhesive layer 6 is laminated to the plateau surfaces with the reflection layer 16.
  • the first layer composite 1 is created.
  • the reflection layer 16 Since the reflection layer 16 is thinned at the predetermined breaking points 18, the reflection layer breaks at these predetermined breaking points 18 when it is detached from the plateau surfaces 12a and is therefore separated with a clear edge from a remaining residual layer 26, which corresponds to the parts of the reflection layer 16 that were located on the flanks 12b and in the depressed regions 12c of the relief structure 12.
  • the clear contour of the sections 25 and thus also of the later effect pigments 2 is thus ensured in three respects - on the one hand, the sections 25 detach very easily from the plateau surfaces 12a due to the adhesion-reducing layer 14, furthermore, the predetermined breaking points 18 ensure that the sections 25 are separated from the remaining layer 26 at a clear edge, and because the sections 25 adhere to the adhesive layer 6 when separated from the remaining layer 26, they are additionally protected against breaking or tearing.
  • the first layer composite 1 is separated as described; as explained, the products shown in Fig. 2G are created. In the further process, only the acceptor film 4 is further treated so that when the partial pieces 25 are removed, contamination of the effect pigments 2 with parts of the residual layer 26 is deliberately avoided.
  • the pieces 25 are detached from the adhesive layer 6.
  • the adhesive layer 6 is completely dissolved - this is shown in Fig. 2H.
  • Mechanical methods to assist in the removal such as brushing or wrapping over an edge, which pose the risk of damaging the pieces 25, are deliberately omitted in order to improve the purity of the effect pigments 2.
  • a particularly gentle treatment with a felt, a washing bar, a wiper lip, or similar is required. It is particularly preferred to omit this gentle treatment completely.
  • removal by infiltration of the pieces 25 would also be possible; this is also carried out without significant mechanical assistance. In this case, however, the adhesive layer 6 does not dissolve, but remains on the acceptor film 4 (not explicitly shown).
  • Figs. 3A to 3C show alternative variants of a second layer composite 28.
  • a characteristic of the second layer composite is that the adhesion-reducing layer 14 is applied to the entire surface of the donor film 8 and then the reflection layer 16 is also vapor-deposited over the entire surface.
  • the acceptor film 4 can either be unstructured, as shown in Fig. 3C, or have the embossing lacquer layer 10 on one side, which is structured with the relief structure 12 - the latter is shown in Figs. 3A and 3B.
  • the effect pigments 2 are formed with clear contours - even without the presence of predetermined breaking points 18, it is ensured that the sections 25 are separated with precise contours either by the structured application of the adhesive layer 6 or by the introduction of the relief structure 12 into the embossing lacquer layer 10.
  • Fig. 3A shows the first variant of the second layer composite 28.
  • the relief structure 12 is molded into the embossing lacquer layer 10, which is located on the acceptor foil 4. If the donor foil 8 and the acceptor foil 4 are laminated together in the vertical direction 22, the reflection layer 16 comes into contact with the adhesive layer 6 on the plateau surfaces 12a, analogously to the first variant. In the alternative method, the reflection layer 16 is therefore also separated in these areas from the remaining sections as parts 25, which correspond to the later effect pigments 2.
  • the second layer composite 28 in the variant shown in Fig. 3B corresponds in terms of the layer sequence to the second layer composite 28 according to Fig. 3A, but the adhesive layer 6 is not applied to the acceptor film 4, but to the entire surface of the donor film 8.
  • the separation of the sections 25 then takes place analogously, but it is necessary that in addition to the reflection layer 16, the adhesive layer 6 is also separated with precise contours - the material for the adhesive layer 6 must be selected accordingly.
  • the acceptor film is unstructured - no embossing lacquer layer 10 is necessary.
  • the adhesive layer 6 is applied in a structured manner in the form of the later effect pigments 2 - even then, after lamination, when the donor film 8 is separated from the acceptor film 4, the sections 25 are separated with precise contours.

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Abstract

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Effektpigmenten (2) offenbart. Es umfasst die Schritte: Bereitstellen einer Donorfolie (8) mit einer darauf angeordneten Reliefstruktur (12) mit Plateauflächen (12a), abgesenkten Bereichen (12c) und dazwischenliegenden Flanken (12b). Aufbringen einer Reflexionsschicht (16) auf die Reliefstruktur (12). Bereitstellen einer Akzeptorfolie (4) mit einer darauf einseitig angeordneten Klebeschicht (6). Erzeugen eines ersten Schichtverbunds (1) aus der Donorfolie (8) und der Akzeptorfolie (4), wobei die Klebeschicht (6) der Akzeptorfolie (4) mit der Reflexionsschicht (16) der Donorfolie (8) in den Plateauflächen (12a) kaschiert wird. Abziehen der Donorfolie (8) von der Akzeptorfolie (4), wobei auf der Donorfolie (8) die Reflexionsschicht (16) in den abgesenkten Bereichen (12c) und an den Flanken (12b) verbleibt als Restschicht (26) verbleibt, und sich auf der Akzeptorfolie (4) die Klebeschicht (6) und die zuvor auf den Plateauflächen (12a) angeordneten Teilstücke (25) der Reflexionsschicht (16) befinden, und Ablösen der Teilstücke (25) von der Akzeptorfolie (4), wobei eine Außenkontur der Effektpigmente (2) durch die Ausgestaltung der Plateauflächen (12a) vorbestimmt ist. Im Verfahren wird die Reliefstruktur (12) vor der vollflächigen Aufbringung der Reflexionsschicht (16) haftmindernd vorbehandelt und das Ablösen der Teilstücke (25) als Effektpigmente (2) von der Akzeptorfolie (4) umfasst ein Ab- oder Anlösen der Klebeschicht (6) oder ein Unterwandern der Teilstücke (25) mit einem Trennmittel, wobei die Klebeschicht (6) auf der Akzeptorfolie (4) verbleibt.

Description

V e r f a h r e n z u r H e r s t e l l u n g v o n
E f f e k t p i g m e n t e n
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Effektpigmenten auf einem Folienträger.
Wertdokumente werden zur Absicherung oft mit Effektpigmenten versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und zugleich die Fälschungssicherheit erhöhen. Effektpigmente können beispielsweise in das Substrat des Wertdokuments integriert sein oder auf das Substrat aufgebracht werden, beispielsweise in Form einer Tinte.
Verfahren zur Herstellung von Effektpigmenten auf einem Folienträger sind bekannt. Bei bisher bekannten Verfahren befindet sich auf der Oberfläche des Folienträgers eine Schicht, die durch Einwirkung von Lösemitteln verändert wird - beispielsweise durch ein Anquellen oder Lösen. Diese Schicht wird mit einer für die Effektpigmente gewünschten Reflexionsschicht versehen, und anschließend wird der Folienträger mit dem Lösemittel in Kontakt gebracht. Mit mechanischer Unterstützung - durch Bürsten und/ oder Wickeln über eine Kante - wird die Reflexionsschicht heruntergewaschen und dabei gebrochen. Ein derartiges Verfahren zur Pigmentherstellung führt zu unregelmäßig geformten Pigmenten, die eine Größenverteilung aufweisen.
Für die Herstellung von Effektpigmenten definierter Größe ist es bekannt, lösliche bzw. quellbare Prägelacke zu verwenden. Hierbei werden mittels Prägung Flächen definiert, welche nach einer darauffolgenden Bedampfung den Effektpigmenten entsprechen. Diese löslichen bzw. quellbaren Prägelacke zeigen ein schlechtes Ablöseverhalten der Effektpigmente, sodass diese beim Ablösen leicht beschädigt werden. Das Prozessfenster ist bei diesen Prägelacken sehr klein. Außerdem können bei vollständiger Ablösung auch beschichtete Zwischenbereiche abgelöst werden, die den gewünschten Geometrien nicht entsprechen. Bei der Weiterverarbeitung der Effektpigmente zu einer Effektpigmenttinte weist diese dann eine geringere Reinheit auf.
Ferner sind Prägelacke bekannt, die nach Bedampfung nur eine eingeschränkte Metallhaftung zeigen. Auf diese wird vor Bedampfung mit der Reflexionsschicht eine Haftvermittlerschicht aufgebracht, um eine ausreichende Haftung zu realisieren. Die Haftvermittlerschicht zwischen Reflexionsschicht und Prägelack erschwert das Ablösen der Effektpigmente und hat zur Folge, dass die Konturen der Effektpigmente weniger klar definiert sind.
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Effektpigmenten fallen diese in unregelmäßiger Form und Größe an. Wenn im weiteren Prozess eine Druckfarbe hergestellt werden soll, führt ein Feinanteil an Effektpigmenten zu einer verringerten Brillanz des Drucks und ein Grobanteil an Effektpigmenten zu Störungen im Druckprozess. Wenn Effektpigmente verkapselt werden sollen, ist durch die Größenstreuung des jeweiligen Effektpigments im Verhältnis zur Kapsel die Beweglichkeit des Effektpigments eingeschränkt.
Es ist aus der WO 2019/ 057321 Al bekannt, Effektpigmente mit vorbestimmter Kontur mittels eines Metalltransferverfahrens herzustellen. Diese Kontur wird aber wegen der Haftung der Reflexionsschicht an der Prägelackschicht beim Abbrechen der Effektpigmente beschädigt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Effektpigmente mit besser definierter Form und Größe zu erzeugen. Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 2 definiert. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Effektpigmenten in mehreren Varianten vorgesehen. Den Varianten ist es gemein, dass eine Reflexionsschicht aufgebracht und daraus Teilstücke gebildet werden, die später die Effektpigmente darstellen. Dabei wird ein Schichtverbund aus einer Donorfolie und einer Akzeptorfolie hergestellt und wieder getrennt, wobei an einer Klebeschicht der Akzeptorfolie nach dem Trennen die Teilstücke anhaften. Weiter wird eine Oberfläche der Donorfolie vor dem Aufbringen der Reflexionsschicht haftmindernd vorbehandelt und die Teilstücke werden nicht ausschließlich durch mechanische Einwirkung von der Akzeptorfolie gelöst. Diese Merkmale kooperieren dahingehen, dass der Schichtverbund so getrennt und die Teilstücke so abgelöst werden können, dass die Kontur der Teilstücke und damit der Effektpigmente nicht beeinträchtigt wird. Die Teilstücke entsprechen in ihrer Kontur (Außenkontur wie Innenkontur) den Effektpigmenten. Die Variantenunterscheiden sich hinsichtlich der Art und Weise, wie die Reflexionsschicht zur Erzeugung der Teilstücke strukturiert wird.
Alle bevorzugten und besonders bevorzugten Ausführungsformen, welche für die erste Variante beschrieben sind, gelten selbstverständlich ebenso für die zweite Variante und umgekehrt, sofern sie für die jeweils andere Variante nicht explizit ausgeschlossen sind. Dies gilt ganz besonders für die haftvermindernden Behandlungsoptionen und die Methoden zum Ablösen der Teilstücke von der Klebeschicht.
VARIANTE 1 In der ersten Variante wird in einem ersten Schritt eine Donorfolie bereitgestellt. Die Donorfolie ist bevorzugt eine Kunststofffolie, wie beispielsweise eine PET-Folie. Auf einer Vorderseite oder einer Rückseite der Donorfolie wird in einem zweiten Schritt eine Reliefstruktur angeordnet. Bevorzugt wird die Reliefstruktur in einer Prägelackschicht ausgeformt. Es ist möglich, Prägelacke zu verwenden, welche eine eingeschränkte Metallhaftung aufweisen. Die Prägelackschicht kann eine strahlenvernetzbare Lackschicht, besonders bevorzugt eine UV-vernetzbare Schicht sein. Sie besteht typischerweise aus einer Mischung aus Präpolymeren, Reaktivverdünnern, wie beispielsweise Acrylsäureester, Photoinitiatoren, bevorzugt alpha-Hydroxyketone und Phosphinoxide wie beispielsweise Omnirad 819, ein Bis-Acyl-Phosphinoxid (BAPO), Synergisten wie beispielsweise Aminsynergisten, und Additiven. Höhermolekulare Reaktivverdünner können auch als Präpolymere eingesetzt werden. Ein Beispiel dafür sind mehrfach ethoxylierte Verbindungen, z.B. TMP(EO)xTA, wobei x typischerweise zwischen 3 und 15 liegt. Die Reliefstruktur kann auch durch Abscheiden und anschließendes Lasern oder Ätzen, insbesondere Fotolithografie, hergestellt werden.
Die Reliefstruktur weist Plateauflächen, abgesenkte Bereiche und dazwischenliegende Flanken auf. Sie legt die gewünschte Pigmentgeometrie fest, nämlich durch ihre Ausgestaltung. Die Pigmentgeometrie ist durch die Form der Plateauflächen der Reliefstruktur festgelegt. Die Form der Plateauflächen bestimmt zum einen eine spätere Außenkontur der Effektpigmente. Es kann zum anderen auch eine Innenkontur der Effektpigmente vorgegeben sein, indem die Plateauflächen ein oder mehrere Löcher durch einen abgesenkten Bereich innerhalb der Plateauflächen haben, die eine Öffnung/ Öffnungen im späteren Effektpigment festlegen. Jede Öffnung kann dabei als regelmäßiges Vieleck, Kreis, Oval, unregelmäßiges Vieleck, Symbol oder Text ausgestaltet sein - selbige Ausgestaltungen sind natürlich auch für die Außenkontur möglich. Bilden die Plateauflächen beispielsweise ein Sechseck, werden auch die späteren Effektpigmente in der Außenkontur Sechsecke sein. Weisen diese Sechsecke zusätzlich einen abgesenkten kreisförmigen Bereich in ihrem Zentrum als Innenkontur auf, werden die späteren Effektpigmente eine kreisförmige Aussparung im Zentrum aufweisen.
Durch eine gezielt unterschiedliche Ausgestaltung der Plateauflächen können unterschiedlich ausgestaltete Effektpigmente in einem einzigen Arbeitsgang erzeugt werden; man spricht von bimodalen oder trimodalen Pigmenten. Es ist beispielsweise möglich, dass sich die Plateauflächen in ihrer Außenkontur unterscheiden, oder aber in ihrer Außenkontur identisch sind, sich aber in ihrer Innenkontur unterscheiden; auch können sie in Außen- und Innenkontur unterschiedlich sein.
Die Reliefstruktur wird vor einer in einem Folgeschritt durchzuführenden Beschichtung haftmindernd vorbehandelt. Dies kann auf unterschiedliche Weisen durchgeführt werden.
Wird die Reliefstruktur in einen Prägelack mit eingeschränkter Metallhaftung ausgeformt, ist es wichtig, dass die eingeschränkte Metallhaftung vor der Beschichtung weiter reduziert wird. In gängigen Verfahren werden nach der Aufbringung der Relief Struktur weitere haftvermittelnde Prozesse durchgeführt, wie beispielsweise Corona- oder Plasmabehandlungen. Corona- und Plasmabehandlungen sind Oberflächenbehandlungen, welche eine Oberflächenenergie der Prägelackschicht erhöhen, womit eine bessere Benetzbarkeit der Prägelackschicht einhergeht. Außerdem wird bei diesen Behandlungen die Oberfläche der Prägelackschicht von nicht fest haftenden Verunreinigungen befreit, wodurch ebenfalls eine Haftverbesserung erzielt wird. Im einfachsten Fall kann gezielt auf diese haftvermittelnden Prozesse verzichtet werden, um die Haftung der Reflexionsschicht wegen der ohnehin bereits vorhandenen eingeschränkten Metallhaftung der Prägelackschicht gering zu halten.
Ist die Reliefstruktur in einer Prägelackschicht ausgeformt, kann die Oberfläche der Reliefstruktur gezielt inaktiviert werden. Prägelacke werden in der Regel nach dem Prägen einem UV-Härteprozess unterzogen, nach dem in der Regel eine aktive Oberfläche vorliegt. Es ist möglich, durch die Zugabe von Additiven, die Oberfläche zu inaktivieren. Eine mangelnde Haftfestigkeit von Folgeschichten gilt als Indikator für eine inaktive Oberfläche. Die Inaktivierung der Oberfläche kann einerseits durch Additive erreicht werden, die die Oberflächenspannung des Prägelacks reduzieren, oder Additive, die als Trennmittel wirken, gezielt an die Oberfläche des Prägelacks migrieren und dadurch die Oberflächenspannung der Prägelackschicht reduzieren. Typische Additive zur Reduzierung der Oberflächenspannung von Prägelacken, insbesondere von UV-Lacken, sind Silikontenside, wie beispielsweise BYK 307 und BYK 333. Tenside haben einen Aufbau aus einem hydrophilen Teil mit einer hohen Oberflächenenergie und einem hydrophoben Teil mit einer niedrigen Oberflächenenergie. Sie ordnen sich so an (migrieren), dass sich an der Oberfläche der Prägelackschicht die Teile mit der niedrigen Oberflächenenergie befinden, da dies energetisch günstiger ist. Photoinitiatoren, wie Omnirad 1173, sind ebenso zunächst im flüssigen Prägelack verteilt und sind in der ausgehärteten Prägelackschicht weniger verträglich; sie wandern nicht gezielt zur Oberfläche der Prägelackschicht. Wenn sie die Oberfläche der Prägelackschicht aber erreicht haben, gibt es für sie keinen energetischen Grund mehr, wieder in die Prägelackschicht zurück zu migrieren. Weitere Additive für die Prägelackschicht können Alkylphosphonsäuren sein. Diese verhalten sich analog zu Tensiden, haben aber die zusätzliche Eigenschaft, eine besondere Affinität zu Metallschichten zu haben. Sie sind einerseits nicht fest in die Prägelackschicht eingebunden, andererseits sättigen sie aber die auf die Prägelackschicht aufgebrachte Reflexionsschicht und bilden so eine Art Trennschicht. Dadurch wird die nicht haftfeste Aufbringung von weiteren Schichten im Verfahren erleichtert. Die beschriebenen Additive können beispielsweise stark verdünnt als Releaseschicht in einem Druckprozess aufgebracht werden. Die Aufbringung der Releaseschicht erfolgt vollflächig.
Auch kann die Oberfläche der Reliefstruktur mit einer löslichen Druckfarbe, einer sogenannten Waschfarbe, überdruckt und durch eine anschließende Waschung, bei der die Waschfarbe abgelöst wird, inaktiviert werden. Die Waschung erfolgt nach der Aufbringung der löslichen Druckfarbe und deren physikalischen Trocknung in einem separaten Arbeitsgang, allerdings vor dem Aufbringen der Reflexionsschicht.
Durch die beispielhaft genannten möglichen Vorbehandlungen wird die Haftung weiterer Schichten an der Reliefstruktur gezielt vermindert. Es kann eine einzige haftmindemde Vorbehandlung durchgeführt werden; mehrere Vorbehandlungen können aber auch miteinander kombiniert werden. So kann beispielsweise nach einer Inaktivierung der Oberfläche der Relief Struktur zusätzlich noch eine Waschfarbe aufgebracht und abgewaschen werden.
Im Folgeschritt wird eine Reflexionsschicht auf die Relief Struktur und die sich ggf . darauf befindenden haftvermindernden Schicht aufgebracht. Besonders bevorzugt wird die Reflexionsschicht vollflächig aufgebracht. Als Reflexionsschicht kann eine Metallschicht verwendet werden, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer, Chrom, Eisen, Nickel, Kobalt, Silber oder aus Legierungen der vorgenannten Metalle. Möglich sind Edelstahllegierungen oder Aluminiumlegierimgen, wie z.B. AlMn, AlMga, AlMgs, AlMgMn, AlMgSi, AlSi, sowie Zusätze von Fe, Cu, Mn, Cr, Zn oder Ti. Durch die Kombination mit ferromagnetischen Schichten (Fe, Co, Ni) lassen sich optisch variable Effekte erzeugen. Aufgebracht wird die Reflexionsschicht in der Regel mittels physical vapor deposition (PVD). Die Reflexionsschicht kann anstatt als Metallschicht auch als hochbrechende Schicht (HRI-Schicht) ausgebildet sein.
Bevorzugt umfasst die Reflexionsschicht weitere Schichten, wie beispielsweise Dielektrikumsschichten, Reflektorschichten, Absorberschichten und/ oder Magnetschichten. Als Material für die Dielektrikumsschichten sind SiÜ2, MgF2, ZnS oder TiCh möglich, die Reflektorschichten bestehen beispielweise aus Aluminium oder Silber, die magnetischen Schichten können beispielsweise aus Nickel, Eisen oder magnetischen Legierungen bestehen, und die Absorberschicht kann beispielsweise eine Chrom- oder Aluminiumschicht sein. Die Reflexionsschicht bildet dann einen PVD-Schichtverbund.
Besonders bevorzugt umfasst die Reflexionsschicht und damit das spätere Effektpigment einen Dreischichtaufbau, der als farbkippender und/ oder farbfilternder Aufbau gestaltet sein kann. Bevorzugt besteht ein Dreischichtaufbau aus einer semitransparenten Metallschicht, einem Dielektrikum und einer reflektierenden oder semitransparenten Metallschicht. Im Falle einer mehrschichtigen Reflexionsschicht (PVD- Schichtverbund) ist es entscheidend, dass die unterste Schicht - also die Schicht, welche am nächsten an der Reliefstruktur gelegen ist - an die Reliefstruktur bzw. die auf der Reliefstruktur angeordnete haftmindernde Schicht angepasst ist. Ist beispielsweise die unterste Schicht eine Absorberschicht, könnte im Einzelfall die Releasekraft der Reliefstruktur bzw. der haftmindemden Schicht für Chrom zu hoch sein, sodass als Absorberschicht eine dünne Aluminiumschicht oder eine dünne Kupferschicht gewählt werden muss. Außerdem müssen alle Schichten des PVD-Schichtverbunds für eine sog. Trennwicklung geeignet sind. Sie dürfen nicht mit der Relief Struktur einen unlösbaren Verbund bilden, da alle Schichten im späteren Prozess des Ablösens gemeinsam gebrochen werden müssen.
Dünne Reflexionsschichten mit zu geringer Releasekraft sind extrem kratzempfindlich. Wenn die Reflexionsschicht schon bei der Verarbeitung, beispielsweise beim Wickeln über Walzen, zerkratzt wird, oder sich ohne weitere erkennbare Einwirkung auf die Walzen oder in einem Wickel auf die Folienrückseite überträgt, ist die Releasekraft zu gering. Die Releasekraft ist zu groß, wenn bei dem Versuch einer Trennwicklung eine der beteiligten Folien (Donor- oder Akzeptorfolie) reißt, sich die Klebeschicht von der Akzeptorfolie löst, sich die Prägelackschicht von der Donorfolie löst, oder die Verbindung der Klebeschicht zur Reflexionsschicht hin versagt. Das Verfahren zur Herstellung der Effektpigmente muss bei richtiger Einstellung der Releasekraft auf einer Bahn, die mit mindestens 10 m/ min gefördert wird, ablaufen können. Die maximal erzielbare Klebkraft zwischen Klebeschicht und Reflexionsschicht liegt im Bereich von 5 N/15mm.
Die Schichtdicken sind im Einzelnen metall- und effektabhängig. Die Schichtstärke der Metallschichten liegt zwischen 2 nm und 70 nm, vorzugsweise zwischen 5 nm und 30 nm. Die Schichtstärke der Dielektrikumsschicht liegt beispielsweise bei SiO2 zwischen 100 nm und 600 nm, vorzugsweise zwischen 200 nm und 400 nm. Durch das physical vapor deposition-Verfahren wird die Reflexionsschicht auf einer ebenen Fläche mit einer gleichmäßigen Schichtdicke auf getragen. Im Verfahren wird die Reflexionsschicht aber nicht auf einer ebenen Fläche, sondern auf der Reliefstruktur, welche durch die Plateauflächen, Flanken und abgesenkten Bereiche gebildet ist, aufgetragen. Durch das Aufträgen der Reflexionsschicht auf der strukturieren Reliefstruktur werden im PVD- Verfahren an den Flanken geringere Schichtdicken abgeschieden als auf den Plateauflächen und in den abgesenkten Bereichen. Durch diesen Effekt entstehen an den Flanken ausgedünnte Bereiche, in denen die Reflexionsschicht dünner aufgetragen ist als in den übrigen Bereichen. Sie bilden die Sollbruchstellen beim späteren Trennen des Schichtverbunds. Sollbruchstellen entstehen natürlich analog an den Flanken einer späteren Innenkontur, falls eine Innenkontur vorgesehen ist. Um das Entstehen der Sollbruchstellen in der Reflexionsschicht sicherzustellen, ist es erforderlich, dass die Höhe der Plateauflächen über den abgesenkten Bereichen der Reliefstruktur größer ist als die Dicke der Reflexionsschicht - nur dann entstehen ausgedünnte Bereiche der Reflexionsschicht an den Flanken. Die ausgedünnten Bereiche entstehen auch bei anderen Beschichtungsverfahren. Beispielsweise im CVD-Verfahren entstehen die ausgedünnten Bereiche nicht an den Flanken, sondern an konvexen Knickstellen der Reliefstruktur. Auch dann stellen die ausgedünnten Bereiche Sollbruchstellen beim späteren Trennen des Schichtverbunds dar.
Im Folgeschritt wird eine Akzeptorfolie mit einer sich darauf einseitig befindenden Klebeschicht bereitgestellt. Die Klebeschicht befindet sich an der Vorderseite oder der Rückseite der Akzeptorfolie. Die potentiellen Materialien für die Akzeptorfolie entsprechen denen der Donorfolie; bevorzugt ist die Akzeptorfolie eine Kunststofffolie. Die Klebeschicht wird in einem Kaschierschritt an die Reflexionsschicht der Donorfolie angelegt, wobei die Klebeschicht mit der Reflexionsschicht ausschließlich in den Plateauflächen in Kontakt steht und dabei die beiden Schichten miteinander kaschiert werden. Die Flanken und die abgesenkten Bereiche werden hingegen nicht mit der Klebeschicht kaschiert. Es entsteht ein Schichtverbund aus Donorfolie mit darauf angeordneter Prägelackschicht, auf der sich in der Regel die haftmindernde Schicht befindet, und Akzeptorfolie mit darauf angeordneter Klebeschicht. Zur Herstellung der Effektpigmente wird bevorzugt ein Rolle-zu-Rolle Prozess verwendet. Der Rolle-zu-Rolle Prozess wird bevorzugt mit mindestens 25 m/ min Bahngeschwindigkeit und einer Walzentemperatur von 140°C durchgeführt. Der Walzendurchmesser beträgt bevorzugt mehr als 250 mm. Eine der Walzen im Rolle-zu-Rolle Prozess ist bevorzugt eine Stahlwalze und die andere Walze ein Presseur mit geeigneter Härte. Es wird bevorzugt ein Presseur mittlerer Härte, z.B. 80 shore-A gewählt. Durch die Wahl der Härte des Presseurs kann die Höhensensitivität des Übertragungsprozesses eingestellt werden.
Im Anschluss an den Kaschierschritt wird die Donorfolie von der Akzeptorfolie abgezogen. Dazu wird auf den Schichtverbund eine vertikale Zugkraft aufgebracht - sie wirkt vertikal zur Oberfläche des Schichtverbunds. In der Regel wird die vertikale Zugkraft im Produktionsprozess mittels einer sog. Trennwicklung aufgebracht. Für die Trennwicklung sind unterschiedliche Anordnungen möglich. Es ist vorteilhaft, wenn die Trennwicklung im Rolle-zu-Rolle Prozess abläuft, wobei dieser Rolle-zu-Rolle Prozess besonders bevorzugt immer unter den gleichen Winkelverhältnissen an der Abzugsstelle abläuft. Die Akzeptorfolie kann zwischen zwei Walzen hindurchgeführt werden und entweder von der oberen oder der unteren Walze angeführt werden. Je nach Bahnspannung ergibt sich dabei ein unterschiedlicher Trennwickel.
Durch das Aufbringen der vertikalen Zugkraft wird der im vorherigen Schritt erzeugte Schichtverbund wieder gelöst. Aufgrund der haftmindernden Vorbehandlung der Relief Struktur in der Prägelackschicht, ist die Haftung zwischen Klebeschicht und Reflexionsschicht auf den Plateauflächen größer - da die Klebeschicht nur dort in Kontakt mit der Reflexionsschicht steht - als zwischen Reflexionsschicht und Prägelackschicht bzw. haftmindernder Schicht, sodass die Reflexionsschicht auf den Plateauflächen als Teilstücke von der Prägelackschicht abgezogen wird. Die Reflexionsschicht wird dabei an den zuvor an den Flanken der Reliefstruktur entstandenen ausgedünnten Bereichen, welche als Sollbruchstellen wirken, abgetrennt, und die Reflexionsschicht an den Flanken und in den abgesenkten Bereichen der Reliefstruktur verbleibt auf der Prägelackschicht bzw. der haftmindemden Schicht. Dort ist die Haftung der Reflexionsschicht an der Reliefstruktur wegen der haftmindernden Vorbehandlung zwar ebenfalls gering - sie hat dieselbe Stärke, wie an den Plateaus,- die Klebeschicht steht aber überhaupt nicht in Kontakt mit den Flanken bzw. den abgesenkten Bereichen, sodass die Haftung zwischen Reflexionsschicht und Prägelackschicht bzw. haftmindemder Schicht ausreicht, damit die Reflexionsschicht an den Flanken bzw. den abgesenkten Bereichen an der Reliefstruktur verbleibt. Durch das Abtrennen der Reflexionsschicht an den Sollbruchstellen werden klare Konturen der Effektpigmente sichergestellt. Aufgrund der haftmindemden Vorbehandlung der Relief Struktur wird eine Beschädigung der Kontur beim Abtrennen vermieden; die Reliefstruktur löst sich von den Plateauflächen extrem leicht. Zusätzlich werden die Teilstücke, welche den späteren Effektpigmenten entsprechen, durch das Anhaften der Reflexionsschicht an der Klebeschicht auf den Plateauflächen zusätzlich gegen Zerbrechen, Einreißen oder ähnliche Beschädigungen geschützt. Die Sollbruchstellen sorgen zudem für ein konturgenaues Brechen der Reflexionsschicht. Diese drei Aspekte sorgen in Kombination für eine besonders hohe Qualität der Effektpigmente in Bezug auf ihre Form. Es wird eine präzise Konturierung erreicht. Außerdem ist es aufgrund der haftmindernden Vorbehandlung der Reliefstruktur möglich, relativ schwache Klebeschichten zu verwenden, um das Verfahren durchzuführen.
Durch Aufbringung der vertikalen Zugkraft wird die Donorfolie wieder von der Akzeptorfolie getrennt. Die Akzeptorfolie weist vollflächig die Klebeschicht und darauf die an den Sollbruchstellen abgetrennten Teilstücke der Reflexionsschicht, welche auf den Plateauflächen der Reliefstruktur angeordnet waren, auf. Diese Teilstücke der Reflexionsschicht stellen die späteren Effektpigmente dar und sind nach diesem Verfahrensschritt mittels der Klebeschicht an der Akzeptorfolie fixiert. Ihre Form/Kontur ist bereits endgültig festgelegt. Auf der Donorfolie verbleiben vollflächig die die Reliefstruktur und die in der Regel vorhandene haftmindernde Schicht und an den Flanken und in den abgesenkten Bereichen der Reliefstruktur befinden sich die nicht abgetrennten Teile der Reflexionsschicht als Restschicht. Aufgrund der klaren räumlichen Trennung von Effektpigmenten und nicht abgetrennten Teilen der Reflexionsschicht durch die Sollbruchstellen, welche im PVD- Verfahr en entstanden sind, werden Verunreinigungen mit Bruchstücken, welche nicht die gewünschten Konturen aufweisen, gezielt vermieden. Die nicht abgetrennten Teile der Reflexionsschicht haften als Restschicht auf der Donorfolie, und die Teilstücke der Reflexionsschicht haften an der Klebeschicht der Akzeptorfolie. Am Ende des eben erläuterten Trennschritts sind die Teilstücke klar in ihrer Form definiert; sie sind allerdings noch durch die Klebeschicht an der Akzeptorfolie fixiert, sodass sie zur Weiterverarbeitung als Effektpigmente im Folgeschritt von der Akzeptorfolie gelöst werden müssen. Dies ist erforderlich, um die Effektpigmente in weiteren Verfahrensschritten beispielsweise zu einer Drucktinte weiter verarbeiten zu können.
Im weiteren Verfahrensgang werden deshalb die Teilstücke, welche die Effektpigmente bilden, von der Akzeptorfolie abgelöst, indem die Klebeschicht auf- oder angelöst oder die Teilstücke mit einem Trennmittel unterwandert werden. Die Teilstücke werden dadurch von der Klebeschicht abgelöst, ohne dabei zerstört, gebrochen, eingerissen, o.ä. zu werden. Eine Zerstörung der Konturen der späteren Effektpigmente wird dadurch vermieden..
Die Teilstücke können somit ohne Bürsten oder über eine Kante wickeln von der Akzeptorfolie gelöst werden. Eine Behandlung mit einem Filz, einem Waschbalken, einer Wischlippe o.ä. ist dann ausreichend. Besonders bevorzugt werden die Teilstücke ohne jegliche mechanische Unterstützung von der Akzeptorfolie gelöst. In den meisten Anwendungsfällen wird die Ablösung der Teilstücke durch eine vollständige Auflösung der Klebeschicht realisiert. Das Ablösen ist aber auch durch eine Unterwanderung der Teilstücke möglich, wodurch die Akzeptorfolie auch nach der Ablösung der Teilstücke weiter die Klebeschicht trägt. Mit dem Begriff Unterwanderung wird ein Eindringen eines Additivs als Trennmittel in die Grenzfläche zwischen Teilstücken, welche den späteren Effektpigmenten entsprechen, und der Klebeschicht bezeichnet. Das Additiv, beispielsweise Wasser oder ein an die Klebeschicht angepasstes Lösungsmittel, breitet sich in der Grenzfläche aus und verringert die Haftung der Teilstücke. Besonders bevorzugt wird die Haftung der Teilstücke zur Klebeschicht so stark verringert, dass sie gänzlich aufgehoben ist. Die Klebeschicht wird bei einer Unterwanderung nicht aufgelöst. Ein Beispiel für eine Unterwanderung ist der Test von lackierten Blechen. Bei einer Bewitterung derartiger Bleche kommt es zu einer Blasenbildung - der Lack wird unterwandert. Da die Akzeptorfolie weder gebürstet, noch um eine Kante gewickelt wird, ist die Qualität der Effektpigmente und damit die Reinheit der resultierenden Pigmenttinte erhöht, denn dieses mechanische Ablösen beschädigt die Konturen der Effektpigmente.
Für die Klebeschicht können wasserlösliche Klebstoffe, wie beispielsweise Polyvinylpyrrolidon in verschiedenen Typen (K17, K25, K30) verwendet werden. Voraussetzung für die Klebeschicht ist es dabei aber, dass die Haftung zwischen Klebeschicht und Reflexionsschicht größer ist als zwischen der haftmindernden Schicht bzw. der Prägelackschicht und der Reflexionsschicht - nur so wird ein Abtrennen der Effektpigmente beim Aufbringen der vertikalen Zugkraft ermöglicht. Der Lösungsprozess dieser wasserlöslichen Klebstoffe erfolgt dann durch das Inkontaktbringen der Akzeptorfolie mit wässrigen Medien.
Da nicht alle wasserlöslichen Verbindungen, welche die oben genannten Haftungseigenschaften aufweisen, ausreichend thermisch aktivierbar sind, kann es vorteilhaft sein, eine sehr dünne Schicht (trocken < 0,5 pm) eines Klebstoffes auf die Reflexionsschicht vollflächig zu drucken und dann erst die Donorfolie mit der Akzeptorfolie zusammen zu kaschieren. Geeignete Klebstoffe sind Klebstoffe auf Stäke- oder Dextrinbasis, oder Polyethylenglycole. Wird die Akzeptorfolie druckvorbehandelt, erweitert sich das Spektrum geeigneter Klebeschichten für die Kaschierung. Wird die Klebeschicht abgelöst, kann das Bindemittel, welches aus der Klebeschicht ausgewaschen wird, sowie das Lösungsmittel im Pigmentkonzentrat, in welchem die Effektpigmente abgewaschen werden, verbleiben. Die Effektpigmente haben eine Länge und eine Breite zwischen 4 gm und 40 um und eine Dicke zwischen 2 nm und 1350 nm. Damit haben die im erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Effektpigmente eine bessere Auflösung als sie in klassischen Druckverfahren erreicht werden kann.
Besonders bevorzugt kann das Verfahren inline ausgeführt werden. Das bedeutet, dass die Donor- und die Akzeptorfolie als Bahnelement ausgebildet sind - also als Folienband auf einer Folienbahn. Die Akzeptor- und die Donorfolie werden dann im Herstellprozess kontinuierlich von einer Rolle abgerollt und alle Verfahrensschritte werden hintereinander auf der Folienbahn in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Akzeptorfolie im Falle einer Auflösung der Klebeschicht beim Ablösen der Effektpigmente wiederverwendet werden, indem einfach erneut eine Klebeschicht auf die Akzeptorfolie aufgetragen wird.
Das beschriebene Verfahren soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Auf der Akzeptorfolie, beispielsweise aus PET, wird ein Vinylchlorid-Copolymer, wie beispielsweise Vinnol H15/45M, als Klebeschicht verwendet und physikalisch getrocknet - es enthält eine Carboxylgruppe, um die Metallhaftung zu verbessern. Die auf der Donorfolie angeordnete Reflexionsschicht wird anschließend bei 140°C gegen die Klebeschicht der Akzeptorfolie kaschiert, ohne eine zusätzliche haftende Formulierung zu verwenden. Zur Senkung der Kaschiertemperatur können Weichmacher, wie z. B. Palatinol N oder Palatinol DINCH zugesetzt werden. Zusätzlich kann es erforderlich sein, das Bindemittel gegen thermischen Abbau zu stabilisieren. Hierfür sind alle bekannten PVC Stabilisatoren und Kombinationen von diesen geeignet.
Nach Abkühlen des Schichtverbunds erfolgt zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Trennwicklung, in der eine Zugkraft auf den Schichtverbund aufgebracht wird. Dabei werden lediglich die Teile der Reflexionsschicht auf die Klebeschicht übertragen, die vorher auf den Plateauflächen der Reliefstruktur angeordnet waren. Auch weitere Strukturierungen, wie beispielsweise Prägemotive (Innenkonturen) dieser Plateauflächen werden in der Klebeschicht abgebildet.
Die physikalische Stabilität der Effektpigmente in den Folgeschritten ist abhängig von deren Dicke, sodass je nach Dicke unterschiedliche Folgeschritte zur Erstellung einer Pigmenttinte erforderlich sein können.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Effektpigmente mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie z.B. MEK zusammen mit der Klebeschicht von der Akzeptorfolie gelöst. Durch zentrifugieren bzw. filtern werden die Effektpigmente anschließend angereichert und durch Waschprozesse wird der Bindemittelgehalt gesenkt. Enthält die Reflexionsschicht eine magnetische Teilschicht, kann es vorteilhaft sein die Effektpigmente zu keinem Zeitpunkt vollständig zu trocknen. Dadurch wird eine Agglomeration der Effektpigmente verhindert, die eine Trennung der Effektpigmente erschwert. Verzichtet man auf eine Trocknung, haben die Effektpigmente eine Lösemittelhülle und verklumpen nicht so stark. Auch sollte im Falle magnetischer Effektpigmente möglichst magnetfeldfrei gearbeitet werden, um ebenfalls die Agglomeration der Effektpigmente zu verhindern. Da es sich bei den Effektpigmenten um Pigmente auf Metallbasis handelt, kann eine Stabilisierung der Effektpigmente durch Silanisierung erforderlich sein, die nach bekannten Verfahren durchgeführt werden kann.
VARIANTE 2
Die zweite Variante des Verfahrens ist hinsichtlich der Anordnung der Schichten abgewandelt. Es werden eine Donorfolie und eine Akzeptorfolie, beispielsweise aus PET, bereitgestellt.
Auf einer Seite der Donorfolie wird eine haftmindernde Schicht vollflächig aufgetragen. Wie in der ersten Variante bereits beschrieben, kann es sich bei der haftmindernden Schicht um eine Waschfarbe oder eine dünne Releaseschicht, mit der Additive aufgetragen werden, handeln. Auf diese haftmindernde Schicht wird anschließend die Reflexionsschicht, in allen möglichen Ausführungsformen wie sie bereits beschrieben wurden, in einem PVD-Verfahren vollflächig aufgebracht. Aufgrund der geringen Dicke der Reflexionsschicht wird es sichergestellt, dass die Reflexionsschicht, obwohl in dieser Variante keine Sollbruchstellen vorgesehen sind, konturgenau bricht, ohne die Effektpigmente zu beschädigen oder eine unerwünschte Größenverteilung zu erzeugen. Die Haftung der Reflexionsschicht an der haftmindernden Schicht darf nicht zu stark sein, um ein Ablösen der Reflexionsschicht zu ermöglichen, sie darf aber auch nicht zu niedrig sein, da sonst kein kantenscharfes Lösen der Effektpigmente mit klar vorbestimmter Kontur möglich ist. Im einfachsten Fall liegt als Reflexionsschicht nur eine Aluminiumschicht vor, da dann durch die geringe Schichtdicke von bis zu 2nm ein kantenscharfes Brechen stattfindet. Anschließend wird die Klebeschicht aufgebracht. Hierzu finden in der zweiten Variante drei potentielle Wege Anwendung.
In einem ersten Weg befindet sich auf der Akzeptorfolie eine Reliefstruktur mit Plateauflächen, Flanken und abgesenkten Bereichen ausgeformt ist. Die Klebeschicht wird dann vollflächig auf die Reliefstruktur aufgebracht. Bevorzugt ist die Reliefstruktur in einer Prägelackschicht ausgeformt. In einem zweiten Weg weist die Akzeptorfolie ebenfalls die Reliefstruktur auf. Die Klebeschicht wird aber nicht wie zuvor auf die Reliefstruktur der Akzeptorfolie aufgebracht, sondern vollflächig auf die Reflexionsschicht auf der Donorfolie. Hierbei ist es wesentlich dass eine Klebeschicht gewählt wird, die im weiteren Verfahrensgang leicht bricht, denn in dieser Variante muss nicht nur die Reflexionsschicht kantenscharf brechen, sondern auch die sich darauf befindende Klebeschicht. Als Klebeschicht können beispielsweise Acrylate verwendet werden. Ein kantenscharfes Brechen der Klebeschicht ist dann zu erwarten, wenn die Glasübergangstemperatur TG oberhalb der Temperatur liegt, bei der die Trennwicklung vorgenommen wird. Es können wässrige Dispersionen als Klebstoff verwendet werden, deren Mindestfilmbildungstemperatur (MFT) nach dem Aufbringen bei der Trocknung nicht oder nur knapp erreicht wird. Die Polymerpartikel der Klebeschicht werden dann zwar aufgebracht, verfilmen aber nicht. Erst beim Klebeprozess bei höherer Temperatur kommt es dann zur Verfilmung der Polymerpartikel in der Klebefuge (Heizung von der Akzeptorfolie aus).
Damit muss kein Film gebrochen werden.
In einem dritten Weg ist weder auf der Donorfolie, noch auf der Akzeptorfolie eine Reliefstruktur vorhanden und die Klebeschicht selbst wird strukturiert aufgebracht, beispielsweise im PL- Mikrotiefdruckverfahren. Die Form, in der die Klebeschicht aufgebracht wird, entspricht dann der Form der späteren Effektpigmente.
Anschließend wird wie bei der ersten Variante auch in der zweiten Variante ein Schichtverbund aus der Donorfolie und der Akzeptorfolie erzeugt. Dabei wird die Klebeschicht der Akzeptorfolie mit der Reflexionsschicht der Donorfolie kaschiert. Im nächsten Schritt wird die Donorfolie wieder von der Akzeptorfolie gelöst, indem eine vertikale Zugkraft auf den Schichtverbund aufgebracht wird, wobei die Reflexionsschicht in Teilstücken vom Schichtverbund abgetrennt wird und auf der Akzeptorfolie verbleibt.
Im zweiten Weg steht die Reflexionsschicht nur in den Plateauflächen in Kontakt mit der Klebeschicht, sodass die Teilstücke entsprechend in Form der Plateauflächen aus der Reflexionsschicht ausbrechen - sie werden von der Donorfolie gelöst, da diese haftmindernd vorbehandelt ist. Es sind zwar keine Sollbruchstellen in der Reflexionsschicht vorgesehen, aber die haftmindernde Vorbehandlung ermöglicht ein kantenscharfes Brechen zur Erzeugung einer klaren Kontur.
Im zweiten Weg verbindet die Klebeschicht ebenfalls nur in den Plateauflächen mit der Akzeptorfolie, allerdings ist die Klebeschicht vollflächig aufgebracht und muss daher beim Aufbringen der vertikalen Zugkraft ebenfalls gebrochen werden. Ein wesentliches Kriterium hierbei ist die innere Festigkeit der Klebeschicht. Es können die oben beschriebenen Materialien für die Klebeschicht verwendet werden.
Im dritten Weg ist die Klebeschicht nicht vollflächig, sondern strukturiert ausgestaltet, sodass die Teile der Reflexionsschicht, die in Kontakt mit der strukturierten Klebeschicht stehen, nach dem Kaschieren und Trennen als Teilstücke mit klarer Kontur abgetrennt sind.
Im letzten Schritt des Verfahrens werden die Teilstücke als Effektpigmente von der Akzeptorfolie gelöst. Durch die vorangegangene Strukturierung der Reflexionsschicht ist die Außenkontur der Teilstücke vorbestimmt und sie können wiederum ohne wesentliche mechanische Unterstützung abgelöst werden, indem die Klebeschicht auf- oder angelöst wird oder die Teilstücke unterwandert werden. Besonders bevorzugt erfolgt das Ablösen der Teilstücke ohne jegliche weitere mechanische Unterstützung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. In den Figuren zeigen: Fig. 1 einen ersten Schichtverbund zur Erzeugung von
Effektpigmenten;
Fig. 2A bis Fig. 2H Einzelschritte bei der Erzeugung von Effektpigmenten.
Fig. 3A bis 3C verschiedene Varianten eines zweiten Schichtverbunds zur Erzeugung von Effektpigmenten.
Strukturen, die sich strukturell oder funktionell entsprechen sind in den Figuren jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1 zeigt einen ersten Schichtverbund 1, welcher im erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Effektpigmenten 2 erzeugt wird. Auf einer Akzeptorfolie 4 ist vollflächig eine Klebeschicht 6 aufgebracht. Die Klebeschicht 6 ist mit den Schichten, welche auf einer Donorfolie 8 vorgesehen sind kaschiert. Im Einzelnen befindet sich auf der Donorfolie 8 eine Prägelackschicht 10, die mit einer Reliefstruktur 12 strukturiert ist. Auf die Reliefstruktur 12 in der Prägelackschicht 10 ist eine haftmindernde Schicht 14 aufgebracht. Direkt über der haftmindernden Schicht 14 ist eine Reflexionsschicht 16 aufgebracht. Sie ist vollflächig auf die haftmindernde Schicht 14 aufgebracht, verdünnt sich aber an den Flanken der Reliefstruktur 12, sodass Sollbruchstellen 18 in der Reflexionsschicht 16 erzeugt werden. In Ausführungsbeispielen (nicht explizit dargestellt) kann die haftmindernde Schicht 14 auch weggelassen werden.
Der erste Schichtverbund 1 gemäß Fig. 1 wird im Verfahren zum Herstellen von Effektpigmenten 2 in mehreren Schritten gebildet und anschließend wieder gelöst. Die einzelnen Verfahrensschritte werden nachfolgend anhand der Fig. 2A bis 2H schrittweise erläutert werden.
Fig. 2A zeigt einen ersten Schritt, in dem die Donorfolie 8, auf deren Vorderseite 20 die Prägelackschicht 10 angeordnet ist, bereitgestellt wird, bevor die Prägelackschicht 10 in einem zweiten Schritt strukturiert wird. Die Strukturierung kann mittels Prägen, aber auch durch Lasern oder Ätzen erfolgen - in der Prägelackschicht 10 auf der Donorfolie 8 entsteht die Reliefstruktur 12 mit Plateauflächen 12a, Flanken 12b und abgesenkten Bereichen 12c, wie sie in Fig. 2B gezeigt ist.
Die Gestaltung der Reliefstruktur 12, insbesondere ihrer Plateauflächen 12a, ist insofern wesentlich, da der Umriss der Plateauflächen 12a die Kontur der späteren Effektpigmente 2 definiert. Nicht explizit dargestellt ist es, dass die Plateauflächen 12a auch derart strukturiert sein können, dass weitere abgesenkte Bereiche 12c innerhalb einer Plateaufläche 12a vorgesehen sind - sie definieren im späteren Effektpigment 2 eine Innenkontur. Für die Strukturierung der Plateauflächen sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt; sie können jegliche Art von Formen, Symbolen oder gar Texte darstellen. Auch die Innenkonturen können derart ausgestaltet sein.
Nicht explizit dargestellt, aber natürlich ebenfalls möglich ist es, die Plateauflächen 12a in der Reliefstruktur 12 unterschiedlich auszugestalten - dann entstehen natürlich auch unterschiedlich ausgestaltete Effektpigmente 2 am Ende des Verfahrens, allerdings in einem einzigen Verfahrensgang.
In einem dritten Schritt wird die Reliefstruktur 12 haftmindernd vorbehandelt. Das Produkt dieses dritten Schrittes ist in Fig. 2C dargestellt. Die haftmindernde Vorbehandlung kann auf unterschiedliche Weisen geschehen.
In Ausführungsformen wird auf die Reliefstruktur 12 eine haftmindernde Beschichtung 14 aufgebracht, sie kann beispielsweise eine dünne Releaseschicht sein, mit der Additive stark verdünnt auf die Reliefstruktur 12 aufgebracht werden - in der Regel in einem Druckprozess. Nach einem UV- Härteprozess liegt die Prägelackschicht 10 normalerweise mit einer aktiven Oberfläche vor. Die Additive sorgen dafür, die Oberfläche der Prägelackschicht 10 zu inaktivieren, indem sie entweder die Oberflächenspannung der Prägelackschicht 10 reduzieren, oder an die Oberfläche der Prägelackschicht 10 migrieren.
Ebenfalls in einem Druckprozess kann als haftmindernde Schicht 14 eine Waschfarbe aufgedruckt werden. Dann wird die aktive Oberfläche der Prägelackschicht 10 temporär überdruckt und durch eine anschließende Waschung inaktiviert. Dadurch entsteht eine Haftungsverminderung ohne eine erkennbare zusätzliche Zwischenschicht. Natürlich ist es ebenfalls möglich, dass diese beiden Varianten zur Aufbringung der haftmindernden Beschichtung 14 kombiniert werden.
Im einfachsten Fall (jedoch nicht explizit dargestellt), ist keine haftmindernde Beschichtung 14 notwendig - in diesem Fall weist die Prägelackschicht 10 selbst haftmindernde Eigenschaften auf und es wird gänzlich auf haftvermittelnde Verfahrensschritte zwischen Relief Struktur 12 und Reflexionsschicht 16 verzichtet.
In einem vierten Schritt wird die Reflexionsschicht 16 vollflächig auf die Reliefstruktur 12 in der Prägelackschicht 10 aufgebracht. Das Ergebnis des vierten Schritts ist in Fig. 2D dargestellt. Zwischen der Prägelackschicht 10 und der Reflexionsschicht 16 befindet sich die haftmindernde Schicht 14. Die Reflexionsschicht 16 wird mittels physical vapor deposition aufgetragen - dies ermöglicht einen besonders dünnen und vollflächigen Schichtauftrag. Die Reflexionsschicht befindet sich vollflächig auf der haftmindernden Schicht 14, scheidet sich jedoch an den Flanken 12b der Reliefstruktur 12 dünner ab, als auf den Plateauflächen 12a und in den abgesenkten Bereichen 12c, sodass an den Flanken 12b Sollbruchstellen 18 in der Reflexionsschicht 16 entstehen - sie stellen bewusst erzeugte Schwachstellen in der vollflächig aufgebrachten Reflexionsschicht 16 dar. Die Reflexionsschicht 16 kann wie bereits erläutert ein- oder mehrschichtig sein. Im einfachsten Fall handelt es sich bei der Reflexionsschicht 16 um eine Metallschicht, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer, Chrom, Eisen, Nickel, Kobalt oder Silber. Eine Reflexionsschicht 16 aus Aluminium kann besonders dünn ausgestaltet sein - sie kann Schichtdicken von bis zu 2nm aufweisen. Mehrschichtige Anwendungen, wie sie im allgemeinen Teil der Beschreibung eingehend beschrieben wurden, können ebenfalls aufgebracht werden. Die Ausgestaltung der Reflexionsschicht 16 hängt davon ab, welche Eigenschaften das später erzeugte Effektpigment 2 haben soll, denn nur die Reflexionsschicht 16 geht als Effektpigment 2 als Produkt aus dem Herstellverfahren hervor.
In einem fünften Schritt, den Fig. 2E zeigt, wird die Akzeptorfolie 4 bereitgestellt. Auf der Vorderseite 5 der Akzeptorfolie ist die Klebeschicht 6 angeordnet. Auch die Akzeptorfolie 4 ist bevorzugt eine PET-Folie. Sie wird in Vertikalrichtung 22 mit der an ihrer Vorderseite 5 angeordneten Klebeschicht 6 an die Reflexionsschicht 16 der Donorfolie 8 angelegt. Wie in Fig. 1 dargestellt, steht die Klebeschicht 6 nach dem Anlegen an die Reflexionsschicht 16 ausschließlich in den Plateauflächen 12a in Kontakt mit der Reflexionsschicht 16. Die Klebeschicht 6 wird an den Plateauflächen mit der Reflexionsschicht 16 kaschiert. Es entsteht der erste Schichtverbund 1.
Im Anschluss an diesen Kaschierschritt, wird in einem sechsten Schritt die Donorfolie 8 wieder von der Akzeptorfolie 4 getrennt, indem auf den ersten Schichtverbund 1 eine vertikale Zugkraft 24 aufgebracht wird, wie es in Fig. 2F dargestellt ist. Durch das Aufbringen dieser vertikalen Zugkraft 24 wird der erste Schichtverbund 1 wieder gelöst. Aufgrund der haftmindernden Schicht 14 ist die Haftung zwischen eben dieser Schicht und der Reflexionsschicht 16 geringer, als zwischen der Reflexionsschicht 16 und der Klebeschicht 6, welche in den Plateauflächen 12a in Kontakt miteinander stehen. Dadurch wird die Reflexionsschicht 16 bei Aufbringen der vertikalen Zugkraft 24 von den Plateauflächen 12a gelöst - sie bleibt an der Klebeschicht 6 in Form der Teilstücke 25 haften. Da die Reflexionsschicht 16 an den Sollbruchstellen 18 verdünnt ist, bricht die Reflexionsschicht beim Ablösen von den Plateauflächen 12a an eben diesen Sollbruchstellen 18 und wird daher mit einer klaren Kante von einer verbleibenden Restschicht 26, welche den Teilen der Reflexionsschicht 16 entspricht, die an den Flanken 12b und in den abgesenkten Bereichen 12c der Reliefstruktur 12 gelegen waren, getrennt. Die klare Kontur der Teilstücke 25 und damit auch der späteren Effektpigmente 2 wird also in dreierlei Hinsicht sichergestellt - einerseits lösen sich die Teilstücke 25 von den Plateauflächen 12a aufgrund der haftmindernden Schicht 14 sehr leicht, weiter wird durch die Sollbruchstellen 18 das Abtrennen der Teilstücke 25 von der Restschicht 26 an einer klaren Kante sichergestellt, und aufgrund dessen, dass die Teilstücke 25 beim Abtrennen von der Restschicht 26 an der Klebeschicht 6 anhaften, werden sie zusätzlich vor dem Zerbrechen oder Einreißen geschützt. Der erste Schichtverbund 1 wird wie beschrieben getrennt; es entstehen wie erläutert die in Fig. 2G dargestellten Produkte. Im weiteren Verfahren wird lediglich die Akzeptorfolie 4 weiter behandelt, sodass beim Lösen der Teilstücke 25 eine Verunreinigung der Effektpigmente 2 mit Teilen der Restschicht 26 gezielt vermieden wird.
In einem siebten und letzten Schritt des Verfahrens werden die Teilstücke 25 von der Klebeschicht 6 abgelöst. Im einfachsten Fall wird dabei die Klebeschicht 6 vollständig aufgelöst - das zeigt Fig. 2H. Auf mechanische Verfahren zur Unterstützung beim Ablösen wie Bürsten, oder über eine Kante wickeln, bei denen die Gefahr besteht, die Teilstücke 25 zu beschädigen, wird bewusst verzichtet, um die Reinheit der Effektpigmente 2 zu verbessern. Zum Lösen der Effektpigmente ist lediglich eine besonders schonende Behandlung mit einem Filz, einem Waschbalken, einer Wischlippe, o.ä. erforderlich. Besonders bevorzugt kann auch auf diese schonende Behandlung vollständig verzichtet werden. Alternativ wäre auch ein Ablösen durch ein Unterwandern der Teilstücke 25 möglich; auch dies wird ohne wesentliche mechanische Unterstützung durchgeführt. Dann löst sich die Klebeschicht 6 aber nicht auf, sondern verbleibt auf der Akzeptorfolie 4 (nicht explizit dar gestellt).
Die Fig. 3A bis 3C zeigen alternative Varianten eines zweiten Schichtverbunds 28. Kennzeichnend für den zweiten Schichtverbund ist es, dass auf die Donorfolie 8 die haftmindernde Schicht 14 vollflächig aufgebracht wird und anschließend die Reflexionsschicht 16 ebenfalls vollflächig aufgedampft wird. Die Akzeptorfolie 4 kann entweder unstrukturiert sein, wie dies in Fig. 3C dargestellt ist, oder einseitig die Prägelackschicht 10 aufweisen, welche mit der Reliefstruktur 12 strukturiert ist - letzteres ist in Fig. 3A und 3B gezeigt. In allen drei Varianten werden die Effektpigmente 2 mit klaren Konturen geformt - auch ohne das Vorhandensein von Sollbruchstellen 18 wird es entweder durch das strukturierte Aufbringen der Klebeschicht 6 oder das Einbringen der Reliefstruktur 12 in die Prägelackschicht 10 sichergestellt, dass die Teilstücke 25 konturgenau abgetrennt werden.
Fig. 3A zeigt die erste Variante des zweiten Schichtverbunds 28. Die Reliefstruktur 12 ist in der Prägelackschicht 10 abgeformt, welche sich auf der Akzeptorfolie 4 befindet. Werden die Donorfolie 8 und die Akzeptorfolie 4 in Vertikalrichtung 22 miteinander kaschiert, kommt es analog zur ersten Variante zu einem Kontakt der Reflexionsschicht 16 mit der Klebeschicht 6 an den Plateauflächen 12a. Auch im alternativen Verfahren wird daher die Reflexionsschicht 16 in diesen Bereichen von den restlichen Abschnitten als Teilstücke 25, die den späteren Effektpigmenten 2 entsprechen, abgetrennt.
Um auch ohne das Vorhandensein von Sollbruchstellen 18 das Abtrennen an genau bestimmten Konturen sicherzustellen, muss in diesem alternativen Verfahren die Reflexionsschicht 16 entsprechend dünn gewählt werden. Das Ablösen der Teilstücke 25 erfolgt dann wie es bereits erläutert wurde, durch ein Ausbrechen an den Plateauflächen 12a.
Der zweite Schichtverbund 28 in der Variante, gezeigt in Fig. 3B, entspricht von der Schichtenfolge dem zweiten Schichtverbund 28 gemäß Fig. 3A, allerdings wird die Klebeschicht 6 nicht auf die Akzeptorfolie 4, sondern auf die Donorfolie 8 vollflächig aufgebracht. Das Abtrennen der Teilstücke 25 erfolgt dann analog, allerdings ist es erforderlich, dass zusätzlich zur Reflexionsschicht 16 auch die Klebeschicht 6 konturgenau abgetrennt wird - das Material für die Klebeschicht 6 ist entsprechend zu wählen. In der dritten Variante des zweiten Schichtverbunds 28 gemäß Fig. 3C ist die Akzeptorfolie unstrukturiert - es ist keine Prägelackschicht 10 notwendig. In diesem Fall wird die Klebeschicht 6 strukturiert in Form der späteren Effektpigmente 2 aufgetragen - auch dann werden nach dem Kaschieren beim Trennen der Donorfolie 8 von der Akzeptorfolie 4 die Teilstücke 25 konturgenau abgetrennt.
B e z u g s z e i c he nl i s t e
1 erster Schichtverbund
2 Effektpigment
4 Akzeptorfolie
5 Vorderseite der Akzeptorfolie
6 Klebeschicht
8 Donorfolie
10 Prägelackschicht
12 Reliefstruktur
12a Plateauflächen
12b Flanken
12c abgesenkte Bereiche
14 haftmindernde Schicht
16 Reflexionsschicht
18 Sollbruchstellen
20 Vorderseite der Donorfolie
22 Vertikalrichtung
24 vertikale Zugkraft
25 Teilstück
26 Restschicht
28 zweiter Schichtverbund

Claims

P a t e n t an s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung von Effektpigmenten, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Donorfolie (8),
- Ausbilden einer Reliefstruktur (12) aufweisend Plateauflächen (12a), abgesenkte Bereiche (12c), und dazwischenliegende Flanken (12b),
- Aufbringen einer Reflexionsschicht (16) auf die Plateauflächen (12a), abgesenkten Bereiche (12c), und dazwischenliegenden Flanken (12b) der Reliefstruktur (12),
- Bereitstellen einer Akzeptorfolie (4) mit einer darauf angeordneten Klebeschicht (6),
- Erzeugen eines ersten Schichtverbunds (1) aus der Donorfolie (8) und der Akzeptorfolie (4), wobei auf den Plateauflächen (12a) die Klebeschicht (6) der Akzeptorfolie (4) mit der Reflexionsschicht (16) der Donorfolie (8) kaschiert wird,
- Abziehen der Donorfolie (8) von der Akzeptorfolie (4), wobei die Reflexionsschicht (16) in den abgesenkten Bereichen (12c) und den Flanken (12b) der Reliefstruktur (12) auf der Donorfolie (8) als Restschicht (26) verbleibt und die Klebeschicht (6) und die zuvor auf den Plateauflächen (12a) angeordnete Reflexionsschicht (12) auf der Akzeptorfolie (4) verbleibt und dort eine Vielzahl an einzelnen Teilstücken (25) bildet, und
- Ablösen der Teilstücke (25) als Effektpigmente (2) von der Akzeptorfolie (4), wobei eine Außenkontur der Effektpigmente (2) durch die Form der Plateauflächen (12a) vorbestimmt ist, d a d ur c h g e k e nnz e i c hne t, d a s s
- die Relief Struktur (12) vor dem Aufbringen der Reflexionsschicht (16) haftmindernd vorbehandelt wird, und - das Ablösen der Teilstücke (25) als Effektpigmente (2) von der Akzeptorfolie (4) ein Ab- oder Anlösen der Klebeschicht (6) oder ein Unterwandern der Teilstücke (25) mit einem Trennmittel, wobei die Klebeschicht (6) auf der Akzeptorfolie (4) verbleibt, umfasst.
2. Verfahren zur Herstellung von Effektpigmenten, umfassend die Schritte:
Bereitstellen einer Donorfolie (8) und einer Akzeptorfolie (4), vollflächiges Aufbringen einer Reflexionsschicht (16) auf die Donorfolie (8),
Aufbringen einer Klebeschicht (6) auf die Reflexionsschicht (16) oder auf die Akzeptorfolie (4), wobei entweder die Klebeschicht (6) strukturiert auf die Donorfolie (8) oder die Akzeptorfolie (4) aufgebracht wird, oder auf der Akzeptorfolie (4) eine Reliefstruktur (12) mit Plateauflächen (12a), abgesenkten Bereichen (12c) und dazwischenliegenden Flanken (12b) ausgeformt wird und die Klebeschicht (6) unstrukturiert auf die Donorfolie (8) oder die Reliefstruktur (12) der Akzeptorfolie (4) aufgebracht wird,
Erzeugen eines zweiten Schichtverbunds (28) aus der Donorfolie (8) und der Akzeptorfolie (4), wobei die Donorfolie (8) und die Akzeptorfolie (4) über die Klebeschicht (6) der Akzeptorfolie (4) miteinander kaschiert werden,
Abziehen der Donorfolie (8) von der Akzeptorfolie (4), wobei die Reflexionsschicht (16) in Form einer Vielzahl von Teilstücken auf der Akzeptorfolie (4) verbleibt, und
Ablösen der Teilstücke (25) als Effektpigmente (2) von der Akzeptorfolie (4), wobei eine Außenkontur der Effektpigmente (2) entweder durch die Strukturierung der Klebeschicht (6) oder die Form der Plateauflächen (12a) vorbestimmt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Donorfolie (8) vor der Aufbringung der Reflexionsschicht (16) haftmindernd vorbehandelt wird, und das Ablösen der Teilstücke (25) als Effektpigmente (2) von der Akzeptorfolie (4) ein Ab- oder Anlösen der Klebeschicht (6) oder ein Unterwandern der Teilstücke (25) mit einem Trennmittel, wobei die Klebeschicht (6) auf der Akzeptorfolie (4) verbleibt, umfasst.
3. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die haftmindernde Vorbehandlung ein Bedrucken mit einer Waschfarbe (14) und wieder Abwaschen der Waschfarbe (14) umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschfarbe (14) nach ihrer physikalischen Trocknung in einem separaten Arbeitsgang, welcher vor dem Aufbringen der Reflexionsschicht (16) erfolgt, abgewaschen wird.
5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur (12) in einer Prägelackschicht (10) ausgeformt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei zur haftmindernden Vorbehandlung der Prägelackschicht (10) Additive zugegeben werden, welche die Oberflächenspannung der Prägelackschicht (10) reduzieren.
7. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (16) derart an das die Reliefstruktur (12) ausbildende Material angepasst ist, dass die Haftung zwischen Reliefstruktur (12) und der Reflexionsschicht (16) geringer ist, als die Haftung zwischen der Klebeschicht (6) und der Reflexionsschicht (16).
8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (16) einen PVD-Schichtverbund aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Schicht des PVD-Schichtverbunds derart an die Reliefstruktur (12) angepasst wird, dass die Haftung zwischen der Reliefstruktur (12) und der untersten Schicht des PVD-Schichtverbunds geringer ist, als die Haftung zwischen Klebeschicht (6) und der obersten Schicht des PVD- Schichtverbunds.
10. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (16) senkrecht zur Flankenfläche an den Flanken (12b) dünner aufgebracht wird, als auf den Plateauflächen (12a), sodass an den Flanken (12b) ausgedünnte Bereiche als Sollbruchstellen (18) in der Reflexionsschicht (16) erzeugt werden, und/ oder dass die Reflexionsschicht (16) an konvexen Knicken der Reliefstruktur dünner aufgebracht wird, als auf den Plateauflächen (12a), sodass an den Knicken ausgedünnte Bereiche als Sollbruchstellen (18) in der Reflexionsschicht (16) erzeugt werden.
11. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektpigmente (2) eine vorgegebene Innenkontur aufweisen, welche durch die Ausgestaltung der Plateauflächen (12a) vorbestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablösen der Teilstücke (25) ohne ein Bürsten oder um eine Kante wickeln erfolgt.
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