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Prägefoliendruck Hologramm

Eigenschaften: 
Fälschungssicherheit
Glanz
Metall
3D
Form
1. Definition: 

Hologramme (Elemente mit lichtbrechenden Eigenschaften)1 gibt es als frei anwendbare (applizierbare) Prägefolien (Hologrammstammfolie) oder exakt positionierbare Einzelbildfolie (Einzelbildhologrammfolie). Basis sind mit Laserlicht erzeugte Aufnahmen von 2D-Grafiken oder realen 3D-Objekten. Die dabei entstehenden Lichtwellen-Interferenzmuster enthalten sämtliche Informationen über Form und Lage des Objekts. Hologramme eigenen sich sehr gut als Sicherheitsmerkmal für den Druck besonders sicherer Karten, Ausweise und Geldscheinen.1, 2

2. Herstellungsverfahren: 
Prägung
Beschreibung der Herstellungsverfahren: 

Der eigentliche Vorgang kommt bei der Prägung zustande, hier wird unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen das Hologramm auf den Bedruckstoff übertragen.

3. Voraussetzungen: 

Um eine Hologrammfolie prägen zu können, muss zunächst die Prägeform mit dem Hologramm erstellt werden. Erst dann kann der Prägeprozess ausgeführt werden.

3.1 Allgemein

Das 2D-Hologramm basiert auf einer zweidimensionalen Grafik. Wenn sich 2D-Grafiken überlagen erzeugen diese einen dreidimensionalen Effekt mit scharfen Kanten und erzeugen dadurch einen dreidimensionalen Effekt. Alle Informationen sind in einer Bildebene enthalten.4

2D/3D-Hologramme gliedern sich in zwei oder mehrere Ebenen auf. Dafür werden zweidimensionale Grafiken in verschiedenen Ebenen aufgenommen, dass durch die Überlagerung der Motive eine perspektifische Wirkung erzielt wird. Dabei wird die Ebene, die am stärksten hervorgehoben werden soll, im Vordergrund platziert. Dadurch wird eine perspektivische Wirkung vermittelt, vergleichbar mit Kulissen im Theater.

3D-Hologramme sind echte dreidimensionale Objekte die realitätsnah wirken, als Grundlage wird ein reales Objekt genutzt. Sie brauchen mehr Licht und wirken weniger scharf als 2D-Hologramme. Bei hoher Lichteinstrahlung erzeugen sie eine faszinierende optische Wirkung.2

3.2 Druckform Herstellung

Die Reproduktion der holographierten Objekte beruht auf dem einfachen physikalischen Effekt der Lichtbeugung. Das bedeutet, dass das Licht in die Spektralfarben zerlegt wird, wenn es auf das Mikrorelief auftrifft, da es an den mikrofeinen Strukturen abgelenkt wird. Dadurch wird das Objekt räumlich sichtbar. Bei der Rekonstruktion wird ein Vorgang beschrieben bei dem durch Bestrahlung des Hologramms mittels eines Lasers, mit gleicher Wellenlänge, das Bild des aufgezeichneten Objekt sichtbar wird. Der Laser ist der gleiche wie der,der zur Aufzeichnung verwendetet wurde (Referenzlaser). Aufgrund ihrer Vorteile werden diese Techniken in Zukunft verstärkt an Bedeutung gewinnen.

Prägehologramme stellen bei 3D-Produkten den weltweit größten Marktanteil. Hier erfolgt die Herstellung in verschiedenen Schritten3:

1. Mastering 

Die Grundlage für diese Technologie bilden mittels Laserlicht aufgenomme Fotos von zweidimensionalen Grafiken oder von wirklich dreidimensionalen Objekten welche die Vorlage bilden. Aus dieser Vorlage wird unter Laborbedingungen zunächst ein Masterhologramm belichtet. Im Labor wird das Obejekt mit Laserlicht bestrahlt und somit das Masterhologramm erzeugt.12

Zur Herstellung eines Hologramms wird das Aufnahmeobjekt zunächst mit LASER-Licht beleuchtet. Den Lichtwellen, die von der Oberfläche des Objektes gestreut oder reflektiert werden, ist die Information über das Aussehen des Objektes hinsichtlich seiner Form und Helligkeitsverteilung unverwechselbar aufgeprägt. In dieses vom Objekt abgestrahlte Lichtwellenfeld wird die zu belichtende Hologrammplatte gestellt.Würde man nun einfach eine Belichtung der Platte vornehmen, so hätte man nach der Entwicklung lediglich eine gleichmäßig geschwärzte Platte erzeugt. Überlagert man der Objektwelle jedoch eine zweite, möglichst einfach geformte Lichtwelle, die sogenannte Referenzwelle, so entsteht als Interferenzmuster ein mikrofeines Liniensystem aus hellen und dunklen Zonen.19 / 21 

Durch das Zusammenspiel von Objektlichtwellen und Referenzlichtwellen ensteht ein Interferenzmuster mit einer Auflösung von ca. 1500 Linien pro Millimeter. Im Interferenzmuster sind Informationen bezüglich der Helligkeiten und der Dreidimensionalität enthalten. Nun wird der Master fotochemisch Entwickelt. Der Master vom Typ LASER-Transmissionshologramm wird unter aufgefächertem Laserlicht sichtbar. Diese Vorlage (Hologramm) dient nun für weitere Kopien.12

2. Recombining

In diesem Schritt wird das Masterhologramm, optisch oder mechanisch vervielfältigt. Für die Vervielfältigung muss das LASER-Transmissionsholgramm zu einem Weißlicht-Transmissionshologramm umkopiert werden.  Weißlichthologramme sind Hologramme bei dem die Rekonstruktion durch sichtbares Licht möglich ist, also kein Laser erforderlich ist. So sind Betrachter von Druckprodukten überhaupt nur in der Lage, das Hologramm betrachten zu können. Ebenfalls wird das Interferenzmuster mithilfe von Fotoresistplatten als Mikro-Oberflächenrelief ausgebildet. Recombining ist vergleichbar mit der Nutzenaufteilung in der Druckindustrie. Hierfür dienen u.a. spezielle Sondermaschinen 17: Holpress RCW 3640 MK II (Recombining System) - PDF 

 

3. Elektroforming

Zur Produktion von Prägehologrammen werden spezielle "Druckplatten" benötigt, die sogenannten Shims. Diese sind elektrogalvanisch erzeugte Nickelplatten, die mittels Elektroforming in geeigneten Bädern produziert werden. Als Ausgangsstufe dient das Oberflächenrelief der Fotoresistplatte, die versilbert wird und so ihre elektrogalvanische Abformung ermöglicht. 4

4. Konfektionierung

Als Konfektionierung bezeichnet man die abschließende Weiterverarbeitung reproduzierter Hologramme. Dies ist z.B. eine selbstklebende Rückseitenbeschichtung, An- oder Ausstanzung, Verarbeitung als Rollenetikett oder auch eine Heißsiegelkleberbeschichtung zur abschließenden Aufbringung auf Karten, Papier oder Karton. Beispiel einer Konfektionsierungsmaschine 11: Holopress Label HP 250/230 (PDF)

Für Haftklebehologramme wird die Folie selbstklebend ausgerüstet und die einzelnen Etiketten werden auf Format gestanzt.  Für Heißsiegelhologramme wird ein spezieller Schmelzkleber, das so genannte Sizing, auf die Folie aufgetragen.1

4. Produktionsablauf: 

Unterschieden werden: Haftklebehologramme und Heißsiegelhologramme

Beim Folienprägen wird mittels eines erhitzen Prägestempels eine hauchdünne Folie von 1-3 μm auf den Bedruckstoff aufgeprägt. Die Produktion von Heißsiegelhologrammen erfolgt mittels eines planen Prägestempels, dieser wird auf eine Temperatur von ca. 150 -160°C gleichmäßig erhitzt und mit hohem Druck auf die Folie aufgedruckt. Durch die hohe Temperatur schmilzt die Klebeschicht und verbindet sich mit dem Bedruckstoff. In der Prägemaschine wird die Prägefolie rotativ vom Shim (Trägerschicht) auf den Bedruckstoff übertragen.

Bei Heißsiegelhologrammen können mehrere Prägeverfahren kombiniert werden, z.B. Reliefprägen, Strukturprägen und Mikroembossing.

Vereinfachte Ansicht des Prägestempels:
Druckform Prägen
 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

  

Prägewerkzeuge werden individuell angefertigt und an das Druckmaschinensystem angepasst. Der Prägestempel wird von externen Firmen (ANKER / LINK) in modernen Applikationsumgebung in Verbindung mit professioneller CNC-Graviertechnik hergestellt. Die Druckform besteht meist aus Messing, Hart-Aluminium, Stahl aufgrund Ihrer hohen Festigkeit besonders für auflagenstarke Aufträge, oder kostengünstigere geätzte Prägestempel aus Magnesium.

Vereinfachte Ansicht des Prägeverfahrens ohne Schlitten:

Produktionsablauf Prägefolie Hologramm

 

 

 

 

 

 

 

Die Hologrammfolie wird mit einem planen Prägewerkzeug und einer speziellen Steuervorrichtung exakt auf dem Bogen aufgebracht, damit eine exakte Übertragung auf allen Bogen gewährleistet ist.

Bilddokumentation vom Planprägen auf einer umgebauten "Heidelberg Cylinder":

4.1 Haftklebehologramm / Selbstklebeetikett

Bei der Produktion von Haftklebehologrammen wird die Folie manuel oder maschinell auf den Bedruckstoff aufgetragen, durch die selbstklebende Schicht (Transferkleber) haftet die Folie sofort auf dem Bedruckstoff, ohne erwärmt zu werden.

Ein Haftklebehologramm / Selbstklebeetikett ist ein selbstklebendes, gestanztes Etikett mit holografischer Struktur, die sich bei Ablöse- bzw. Manipulationsversuchen zerstört, als Träger dient ein Silikonpapier vor dem Aufbringen. Als Rollen- oder Bogenware konfektioniert können sie auf beliebige Träger appliziert werden. Selbstklebeetiketten können manuell oder maschinell aufgebracht werden. Zur Abstimmung des konkreten Applikationsverfahrens, das in Abhängigkeit von Maschine und gewünschtem Substrat erfolgt, sind Tests notwendig. 6, 7

4.2 Heißsiegelhologramm / Heißprägefolie

Heißsiegelhologramme / Heißprägefolien werden zur Applikation auf Kunststoffen, wie Plastikkarten und Papierträgern eingesetzt. Sie sind mit einem speziellen Schmelzkleber (Sizing) beschichtet, der bei der Weiterverarbeitung durch Hitze aktiviert wird. Anschließend wird das Hologramm mittels eines Prägestempels von der Folie auf das jeweilige Trägermaterial übertragen. 8

Heißpräge-Hologrammfolie besteht aus einem Polyesterträger, auf dem verschiedene Lackschichten sowie eine Klebegrundierung aufgebracht sind. Beim Prägen aktiviert ein beheiztes Prägerad oder ein gravierter Stempel durch Druck und Hitze die Ablöseschicht. Dadurch verbindet sich das Folie haftfest mit dem jeweiligen Substrat aus Kunststoff, Papier oder Thermopapier. Der Polyesterträger wird anschließend von einer Folienaufwicklung abgezogen. 8,9

5. Materialien/ Bedruckstoffe: 

5.1 Allgemein

Die Arbeit des Designers mit Materialien, Stärken, Oberflächen und ihren Wirkungen benötigt einen Techniker, der das geeignete Werkzeug und Verfahren bestimmt. Diese Zusammenarbeit ist für das Ergebnis außerordentlich wichtig. Materialstärke, Verhalten und Oberflächenbeschaffenheit des Bedruckstoffs entscheiden über das Verfahren. Ein zu starker Karton lässt sich nicht mehr prägen, eine zu raue Oberfläche oder bestimmte Beschichtungen verringern die Haftung. 9

Gänige Folien haben eine Stärke von 1-3 μm welche mit einer Temperatur von 150-160°C mit dem Prägestempel übertragen werden.

5.2 Folienaufbau

Standardmäßig haben Folien drei Schichten: Trägerschicht, Prägeschicht, Klebeschicht

Abbildungen, die den Aufbau des Haftklebehologramm / Selbstklebeetikett und Heißsiegelhologramm / Heißprägefolie illustrieren, finden sie auf der Webseite www.kurz.de unter Unsere Folien/Hologramme/Folienaufbau.

5.3 Folienarten

HologrammstammfolieHologrammstammfolie:

Endloshologramme sind Hologrammfolien mit einem Streumuster, welche frei platziert werden und beispielsweise kostengünstig zur Produktsicherung eingesetzt werden können. 23
 

 

 

 

 


Hologrammeinzelbildoflie
Einzelbildholgrammfolie:

Einzelbilhologrammfolien sind Folien bei denen ein einzeln erstelltes Hologramm sich in gleichen Abständen wiederholt. Die Druckmaschine erkennt anhand den seitlichen Steuermarken (Vierecke links und rechts vom Hologramm) wie groß der einzelne Abstand zueinander ist. 23

 

 

  

 

5.4 Bedruckstoffe

Generell eignen sich alle Materialien, die sich mit industriellen Druckverfahren bedrucken lassen. Das sind Papiere, Spezialpapiere, Kunststoffe und Kartons: 11

  • bedruckt
  • beschichtet, lackiert
  • kaschiert mit Folien, Leinen, Leder
  • gestrichen
  • naturbelassen
  • beflockt, strukturiert

 

6. Vor- und Nachteile: 

6.1 Vorteile

  • hohe Qualität
  • realistische Metalleffekte
  • viele Gestaltungsmöglichkeiten (2D-/3D Effekte)
  • können in herkömmlichen Druckverfahren nicht nachgebildet werde
  • können nicht mit einem Scanner oder Farbkopierer reproduziert werden
  • optische Sicherheitsmerkmale & überprüfbare Sicherheitsmerkmale möglich

6.2 Nachteile

  • externe Bearbeitung notwendig
  • kratzempfindlich
  • Hersteller/Anbieter braucht viel technisches Know-How
  • sehr komplexes technisches Equipment wird benötigt
7. Anwendungsbeispiele: 

Hologramme werden sehr vielseitig eingesetzt, beispielsweise als Etiketten oder Label sowie zur Veredelung und Sicherung von Druckerzeugnissen. 9

7.1 Display-Hologramme / Weißlicht-Hologramme

Mittel- bis großformatige Weißlicht-Hologramme, sogenannte Display-Hologramme, bieten die höchste räumliche Tiefe und Wirkung. Sie eignen sich als Augenfang für Messen, Foyers oder Schaufenster.10

Beispiele:

  • Aushänger und Aufhänger
  • Plakate

7.2 Sicherheits-Hologramme

Da Hologramme extrem fälschungssicher sind und sich bis heute nicht kopieren lassen, finden sie immer häufiger Einsatz als Schutz vor Marken- und Produktpiraterie. Das Hologramm mit den Prüfmerkmalen wird dabei in eine Folie eingebracht, die bei einem Manipulierungsversuch zerstört werden würde. Verschieden starke Klebstoffe sorgen dafür, dass die Sicherheits-Hologramme auf fast allen Untergründen fest haften bleiben und nicht entfernt werden können. Hologramme befindes sich auf Textilien, bei Autoteilen, sogar auf jedem Geldschein befinden sich heutzutage Hologramme. Ebenso ist in jedem Personalausweis ein 3D-Hologramm, ein sogenanntes Identigram, eingearbeitet. Ein solches Hologramm besteht aus mehreren Hologrammen, unter anderem aus dem Bundesadler und einem umliegenden Sternenkreis. 11

Beispiele:

  • Ausweis (Identigram)
  • Geldscheine / Banknoten (silberfarbener Streifen)
  • Track-and-Trace-Systeme (Laserbeschriftung von Barcodes oder Data-Matrix-Codes)
  • Zertifikate
  • Genehmigungen
  • Diplom
  • Zeugnisse
  • Garantiekarten
  • Eintrittskarten (Sport, Messen, Konzerte, Museen)
  • Verträge

Das Hologramm beim Geldschein wechselt beim Kippen zwischen dem Euro Symbol und dem jeweiligen Wert (bei 5, 10 und 20 Euro Scheinen - im Folienstreifen) bzw. zwischen dem Architekturmotiv und dem Wert (bei 50, 100, 200 und 500 Euro Scheinen - im Folienelement) 25  

Hologramm 50 Euro Schein

Hologramm 50 Euro Schein

Hologramm 5 € Schein 

Hologramm des 5 € Scheins - man erkennt mehrer Ebenen des Hologramms
Quelle: Christoph Prall, www.space-observer.de

Hologramm 10 € Schein

Hologramm des 10 € Scheins - auch hier sieht man mehr als eine Ebene, je mehr Ebenen das Hologramm aufweist, desto aufwendiger und komplizierter ist die Herstellung.
Quelle: Christoph Prall, www.space-observer.de

7.3 Transmissions- und Reflexions -Hologramme

Reflexions-Hologramme, Film- oder Glashologramme, die von vorne ausgeleuchtet werden, können an Wänden platziert werden und sind als Eye-Catcher auf Messen bzw. Events sehr beliebt.
Spezielle Folien und Filme, die mittels Lichtbrechung den Eindruck von räumlicher Tiefe vermitteln (kinetische Materialien) eignen sich als Trägermaterial für Werbemittel und Displays. 12

Beispiele:

  • Kunstobjekte
  • Werbung
  • Display
  • Messepräsentationen

7.4 Polymer-Hologramme

Polymerhologramme, die als selbstklebende Etiketten geliefert werden, zeichnen sich durch eine hohe Schärfe und Brillanz aus und sind zudem unter nahezu allen Lichtverhältnissen gut sichtbar. Diese Eigenschaften sind vor allem beim Einsatz in der Verkaufsförderung sowie der Aufwertung und Sicherung von Produkten wichtig. Polymerhologramme werden entweder kundenindividuell angefertigt oder es werden vorhandene Motive mit einem Logo etc. versehen. 3

Beispiele:

  • Bilder
  • Aufkleber
  • Verpackungen
  • Sicherung von Produkten 

 

8. Erkennungsmerkmale: 
  • Reflektion
  • 3D Effekte
  • Glanz
  • transparente oder metallisierte Hologrammfolien
  • Selbstzerstörung bei Ablösung (für Sicherheits-verpackungen)
  • Mikrotext im Hologramm, lesbar ab 50-facher Vergrößerung
  • Verborgene Lasergrafiken, welche nur mit Speziallaser-Lampen sichtbar werden
  • Interferenz-Bilder, nur mit Hilfe spezieller Folien erkennbar
  • Farbaktive Tinte, deren Farbe sich bei bestimmten Sichtwinkeln verändert
  • Spezialtinte mit IR / UV Pigmenten, die bei entsprechendem Licht sichtbar wird 14

Hologramm Prägefoliendruck ist ein Trockendruckverfahren und lässt sich deshalb sofort weiterverarbeiten. Weil die geprägte Oberfläche kratzempfindlich ist, muss man bei der Weiterverarbeitung in Stanzanlagen und Falz- und Klebemaschinen besonders vorsichtig sein und mechanische Berührungen vermeiden. Hologramme kann man randabfallend einsetzen.15

Die abschließende Weiterverarbeitung umfasst zum Beispiel eine selbstklebende Rückseitenbeschichtung, An- oder Ausstanzung, Verarbeitung als Rollenetikett oder auch eine Heißsiegelkleberbeschichtung zur abschließenden Aufbringung auf Karten, Papier oder Karton.12

11. Lieferanten: 

11. 1 Maschinenhersteller

Heißprägen:

Bevorzugt werden auch älter Hochdruck (Buchdruck) Maschinen durch ein Prägemodul erweitert um Kosten zu sparen.

Kaltprägen:

11.2 Rohstofflieferanten

Folien:

Prägeform:

12. Quellen: 

12.1 Literatur

  • 11 extra: Enzykklopädie der experimentellen Druckveredelung, Birkhäuser-Verlag, 2009
  • 23 Pihan Bachelorarbeit

12.2 Internet

 

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