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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mindestens
einer diffraktiven oder makroskopischen Reliefstruktur in mindestens
einer Oberfläche aus einem ersten thermoplastischen Kunststoffmaterial
sowie eine Folie insbesondere für Dekorations- oder Verpackungszwecke.
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Derartige
Verfahren sind bekannt. So offenbart die
DE 101 58 347 A1 bereits
unterschiedlichste Möglichkeiten, ein Oberflächenrelief
in einem thermoplastischen Kunststoff auszubilden. So wird einmal
ein Spritzgussverfahren beschrieben, bei welchem ein Formwerkzeug
verwendet wird, das mit einer Mikrostruktur ausgestattet ist. Dabei
wird ein geschmolzenes Polymer unter hohem Druck in die Form eingespritzt,
so dass sich Polymer beim Erstarren entsprechend ausbildet. Nach
dem Erstarren der Polymerschmelze in der Spritzgussform wird diese geöffnet
und das mikrostrukturierte Polymer entnommen. Weiterhin ist ein
Verfahren offenbart, bei dem strahlungsvernetzende Polymere eingesetzt
werden. Hierbei wird ein Träger mit einem strahlenvernetzbaren
Polymer beschichtet und mittels eines transparenten, mit einer Oberflächenreliefstruktur
versehenen Stempels oder einer Walze strukturiert, wobei anschließend
mittels Strahlung durch den Stempel oder die Walze hindurch eine
Vernetzung des strahlungsvernetzbaren Polymers erfolgt. Nach der
Vernetzung wird das Werkzeug entfernt. Sofern ein transparenter
Träger für das strahlungsvernetzbare Polymer verwendet
wird, kann eine Bestrahlung des Polymers auch durch den transparenten
Träger hindurch erfolgen, so dass der Stempel oder die
Walze strahlungsundurchlässig ausgebildet sein kann. Weiterhin
ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein thermoplastisches Polymer
mittels eines strukturierten Metallstempels unter hoher Temperatur
und hohem Druck geprägt und nach Abformung der Reliefstruktur
abgekühlt wird. Anstelle eines Stempels kann auch eine
strukturierte Metallwalze, welche rotierend betrieben wird, eingesetzt
werden. Schließlich ist ein Verfahren beschrieben, bei
dem ein Polymer in einen Spalt geführt wird, der von einer
Walze und einer Vorrichtung gebildet wird, die einen Gegendruck
aufbaut. Das Polymer wird durch den Spalt gepresst, so dass das
Polymer nach dem Spalt folienförmig auf der Walze aufliegt.
Dabei wird durch die Walze oder die Vorrichtung die Temperatur des
Polymers bis oberhalb des Schmelzpunktes erhöht, so dass
das Polymer in erschmolzener Form in den Spalt gelangt. Die Walze
ist dabei von einem Formwerkzeug umschlungen, das mit einer Reliefstruktur
versehen ist, welches das Negativ der herzustellenden Oberflächenreliefstruktur
auf der Polymerfolie darstellt. Als Oberflächenreliefstruktur
kann mittels des Formwerkzeugs ein Beugungsgitter oder eine holographische Topographie
gebildet werden. Das Formwerkzeug besteht dabei aus Metall oder
einem Polymer, wobei das Negativ der Oberflächenreliefstruktur
mittels eines Lithographieverfahrens oder eines Lasers am Formwerkzeug
ausgebildet wird.
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Die
DE 100 54 167 A1 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung von Hologrammen, bei welchen eine
Mastervorrichtung mit einer reliefartigen Oberflächenstruktur
aus Kunststoff bereitgestellt wird, die der vorgesehenen holographischen
Struktur entspricht. Auf die Oberflächenstruktur der Mastervorrichtung
wird ein strahlungshärtender Lack aufgebracht. Der Lack
wird nach dem Härten als reproduziertes Hologramm von der
Mastervorrichtung abgelöst.
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So
offenbart der Stand der Technik, dass das thermoplastische Polymer
in flüssigem oder geschmolzenem Zustand in Kontakt mit
einer strukturierten Kunststoffoberfläche gebracht wird,
um eine Abformung der im Negativ vorhandenen Reliefstruktur zu bewirken.
Dies hat den Nachteil, dass das mit der Oberflächenreliefstruktur
zu versehende thermoplastische Kunststoffmaterial kurz vor dem Abformen der
Reliefstruktur in flüssiger bzw. erschmolzener Form bereitgestellt
werden muss. Dadurch ist eine aufwendige Anlagentechnik erforderlich.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, die Herstellung von mindestens
einer diffraktiven oder makroskopischen Reliefstruktur in mindestens
einer Oberfläche aus einem ersten thermoplastischen Kunststoffstoffmaterial
zu verbessern.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Folie
nach Anspruch 13 gelöst. Das erfindungsgemäße
Verfahren zur Herstellung von mindestens einer diffraktiven oder
makroskopischen Reliefstruktur in mindestens einer Oberfläche aus
einem ersten thermoplastischen Kunststoffmaterial weist dabei folgende
Schritte auf:
- – Replizieren, insbesondere
mittels einer Metallmatrize, einer Negativstruktur der mindestens
einen diffraktiven oder makroskopischen Reliefstruktur in eine Oberfläche
aus einem thermoplastischen zweiten Kunststoffmaterial einer Kunststofffolie,
wobei das zweite Kunststoffmaterial eine höhere Glasübergangstemperatur
TG aufweist als das erste Kunststoffmaterial;
- – Anbringen der Kunststofffolie oder der Oberfläche
aus erstem Kunststoffmaterial zwischen einem beheizten Prägewerkzeug
und der Oberfläche aus erstem Kunststoffmaterial bzw. der Kunststofffolie,
derart dass die Negativstruktur der Oberfläche aus erstem
Kunststoffmaterial zugewandt ist, wobei das Prägewerkzeug
auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur
TG des ersten Kunststoffmaterials, jedoch
unterhalb der Glasübergangstemperatur TG des zweiten
Kunststoffmaterials beheizt wird;
- – Abformen der Reliefstruktur in der mindestens einen
Oberfläche aus erstem Kunststoffmaterial, indem mittels
des Prägewerkzeugs die Kunststofffolie gegen die Oberfläche
aus erstem Kunststoffmaterial gedrückt wird; und
- – Entfernen der Kunststofffolie von der Oberfläche aus
erstem Kunststoffmaterial.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht
es, Folienmaterial aus thermoplastischem ersten Kunststoffmaterial
oder Schichten aus thermoplastischem ersten Kunststoffmaterial in
festem Zustand zu verarbeiten, obwohl die Reliefstruktur durch eine aus
zweitem Kunststoffmaterial gebildete, strukturierte Kunststofffolie
abgeformt wird. Das Verfahren ist besonders kostengünstig,
da sich die Negativstruktur in einer Kunststofffolie aus zweitem
Kunststoffmaterial befindet und mit geringem Kostenaufwand hergestellt
werden kann. Wider Erwarten hält die Kunststofffolie den
Belastungen beim Prägen stand. Zwar tritt im Bereich der
Negativstruktur eine höhere Abnutzung auf und das Ergebnis
unterscheidet sich von dem, welches sich bei Verwendung einer strukturierten
Metallmatrix ergeben würde. Überraschenderweise
hat sich jedoch gezeigt, dass das sich ergebende Prägeergebnis
jedoch zur Folge hat, dass die durch die diffraktiven/makroskopischen
Strukturen erzeugten optischen Effekte weniger in den Vordergrund
treten, was besonders im Bereich der Dekorationsfolien für
eine Vielzahl von Anwendungen von Vorteil ist. Weiter ist es so
möglich, den Herstellungsprozess zu flexibilisieren und
insbesondere die Herstellungskosten von Dekorations- und Verpackungsfolie
zu reduzieren. Es ist somit nicht mehr notwendig, für jedes
Design ein spezialisiertes, teueres Prägewerkzeugs zu fertigen.
Anstelle eines derartigen individualisierten Prägewerkzeugs
ist es möglich, ein einziges Prägewerkzeug für
eine Vielzahl von unterschiedlichen Designs alleine durch den Austausch der
beim Prägevorgang verwendeten Kunststofffolie zu verwenden.
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Bei
den abgeformten diffraktiven Strukturen handelt es sich vorzugsweise
um holographische Strukturen oder um vorzugsweise computergenerierte
Diffraktionsstrukturen, die eine Spatialfrequenz von mehr als 100
Linien pro Millimeter aufweisen. Bei abgeformten makroskopischen
Strukturen handelt es sich vorzugsweise um Blazegitter oder Mikrolinsenstrukturen,
also um Strukturen, die das einfallende Licht aufgrund ihrer Strukturform
und der Abmessung ihrer Strukturform durch einen refraktiv beschreibbaren
optischen Effekt beeinflussen.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
bezeichnet.
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Es
hat sich bewährt, wenn die Glasübergangstemperatur
TG des zweiten Kunststoffmaterials um mindestens
30°C, insbesondere um mindestens 50°C höher
gewählt wird als die Glasübergangstemperatur TG des ersten Kunststoffmaterials. Dadurch ist
gewährleistet, dass die Negativstruktur in die Oberfläche
aus erstem Kunststoffmaterial gedrückt werden kann, ohne
dass die Negativstruktur dabei ihre Form verliert.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das erste thermoplastische
Kunststoffmaterial in Form einer selbsttragenden Folie oder einer nicht-selbsttragenden
Schicht auf einem Trägergebilde verwendet wird. Dabei wird
die selbsttragende Folie oder die nicht-selbsttragende Schicht dem
beheizten Prägewerkzeug in fester Form zugeführt.
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Das
Trägergebilde weist vorzugsweise eine Trägerschicht
aus mindestens einem Material aus der Gruppe umfassend Papier, Karton,
Stoff, Kunststofffolie oder Leder auf. Auch Laminate oder Verbunde
aus diesen Materialien können als Trägergebilde
eingesetzt werden. Weiter kann das Trägergebilde auch noch
eine oder mehrere Dekorschichten umfassen.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei dem Trägergebilde um eine biaxial gereckte,
transparente BOPP-Folie einer Dicke von 20 bis 52 μm. Hierbei
ist es weiter vorteilhaft, eine Folie mit einer Reißfestigkeit
von 100 bis 300 N/mm2, einem Zug-Elastizitätsmodul
von 2000 bis 4000 N/mm2 und einer Reißdehnung
von 50 bis 250% zu wählen.
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Das
Verfahren wird vorzugsweise Rolle-zu-Rolle ausgeführt,
so dass langgestreckte Bänder aus selbsttragender Folie
oder aus Trägergebildes inklusive der nicht-selbsttragenden
Schicht kontinuierlich verarbeitet werden können.
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Es
hat sich bewährt, die nicht-selbsttragende Schicht aus
erstem Kunststoffmaterial aus einem thermoplastischen Lack zu bilden,
der jedoch vor dem Abformen der Reliefstruktur getrocknet wird.
Besonders vorteilhaft ist es, als erstes thermoplastisches Kunststoffmaterial
einen Lack zu verwenden, der nach Trocknung eine Dichte von 1 ± 0,01
g/cm3 und/oder eine Druckfestigkeit von
10 ± 1 N/cm2 (bei 55°C,
24 h, FOGRA Blockprüfer) aufweist. Die Trocknung erfolgt
hierbei vorzugsweise durch Warmluftdusche oder IR-Strahlung.
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Besonders
vorteilhaft ist, als zweites thermoplastisches Kunststoffmaterial,
aus dem die Kunststofffolie gebildet wird, einen teilkristallinen
Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET) oder
orientiertem Polypropylen (OPP) zu verwenden. Versuchsreihen haben
gezeigt, dass die Materialeigenschaften dieses Kunststoffmaterials ausreichend
sind, um die Formbeständigkeit der Negativstruktur zu gewährleisten
und einem vorzeitigen Verschleiß standzuhalten.
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Die
Repliziertiefe der Negativstruktur in das zweite Kunststoffmaterial
beträgt vorzugsweise zwischen 0,2 und 2 μm, insbesondere
mehr als 0,4 μm. Durch das spezielle Prägeverfahren
unterscheidet sich die Repliziertiefe der Negativstruktur sowie
der durch diese abgeformten Struktur, so dass sich die oben beschriebenen
vorteilhaften Effekte ergeben. Die Negativstruktur der diffraktiven
oder makroskopischen in der Oberfläche des ersten Kunststoffmaterial
abgeformten Reliefstruktur stellt somit die in die Oberfläche
aus zweitem Kunststoffmaterial abgeformte Oberflächenstruktur
dar, die bei dem oben beschriebenen Prägeprozess das Abformen
dieser Struktur in dem ersten Kunststoffmaterial bewirkt.
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Weitere
Vorteile ergeben sich dadurch, dass vor dem Abformen der Reliefstruktur
in die Oberfläche aus erstem Kunststoffmaterial auf dieser
partiell eine gehärtete Lackschicht gebildet wird, welche
ein Abformen der Reliefstruktur in der Oberfläche aus erstem
Kunststoffmaterial in den Bereichen, in denen die gehärtete
Lackschicht das erste Kunststoffmaterial bedeckt, verhindert. Auf
diese Weise sind in der Oberfläche aus erstem Kunststoffmaterial
partiell diffraktive oder makroskopische Reliefstrukturen ausbildbar,
während in den Bereichen dazwischen keine Reliefstruktur
vorliegt. Dabei kann die partielle Anordnung der gehärteten
Lackschicht musterförmig, in Form eines Texts, in Form
eines Rasterbildes oder ähnlichem erfolgen und somit die
Folie weiter individualisiert werden. Insbesondere hat sich dabei
bewährt, einen unter UV-Bestrahlung härtenden
Lack zur Bildung der gehärteten Lackschicht einzusetzen, da
derartige Lacke eine hohe Sprödigkeit nach dem Härten
aufweisen und einer Verformung auch bei hohen Temperaturen besonders
gut standhalten. Der Lack kann dabei transparent oder opak ausgebildet sein.
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Weiter
ist es auch möglich, dass nach dem Abformen der Reliefstruktur
in die Oberfläche aus erstem Kunststoffmaterial bereichsweise,
insbesondere musterförmig, ein weiteres Kunststoffmaterial aufgebracht
wird. Bei diesem Kunststoffmaterial handelt es sich vorzugsweise
um ein Kunststoffmaterial, dessen Brechungsindex um weniger als
0,2 von dem Brechungsindex des ersten Kunststoffmaterials abweicht.
Hierdurch wird die abgeformte Reliefstruktur bereichsweise optisch „ausgelöscht",
da der verbleibende Brechungsindexunterschied nicht mehr ausreichend
ist, um zu für den menschlichen Betrachter optisch wahrnehmbaren
optischen Effekten zu führen. Im Weiteren ist es auch möglich,
dass anstelle eines derartigen Materials ein Material verwendet wird,
welches sich in der Körperfarbe von dem ersten Kunststoffmaterial
unterscheidet. Insbesondere bei Verwendung eines opaken Materials
kann hierdurch ebenfalls eine Auslöschung oder Veränderung
des optischen Erscheinungsbilds der Reliefstruktur erreicht werden,
die eine zusätzlich Individualisierung der Folie ermöglicht.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das erste Kunststoffmaterial
transparent ausgebildet wird und zwischen dem ersten Kunststoffmaterial
und dem gegebenenfalls vorhandenen Trägergebilde ein Druckbild
ausgebildet wird. Alternativ kann das Druckbild auch auf der, dem
Prägewerkzeug abgewandten Seite einer selbsttragenden Folie
aus erstem Kunststoffmaterial aufgebracht sein.
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Eine
transparente gehärtete Lackschicht ist insbesondere dann
von Vorteil, wenn sich darunter ein Druckbild befindet, dass durch
diese und das erste Kunststoffmaterial hindurch lesbar sein soll.
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Um
einen ausreichenden Wärmeübergang vom Prägewerkzeug
durch die Kunststofffolie aus zweiten Kunststoffmaterial hindurch
auf die Oberfläche aus erstem Kunststoffmaterial zu gewährleisten, hat
es sich bewährt, wenn die Kunststofffolie eine Dicke im
Bereich von 12 bis 52 μm aufweist.
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Als
Prägewerkzeug hat sich die Verwendung wenigstens eines
Stempels oder einer Walze bewährt, welche insbesondere
aus Messing gebildet werden. Dabei weist der Stempel oder die verwendete
Walze in den Bereichen, die an die Kunststofffolie angrenzen, eine
glatte Oberfläche auf, so dass im Bereich der Oberfläche
des ersten Kunststoffmaterials lediglich eine Abformung der Negativstruktur
erfolgt. Die Kunststofffolie aus zweitem Kunststoffmaterial kann
dabei am Prägewerkzeug fixiert oder lose verwendet werden,
insbesondere als ein umlaufendes Band.
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Dabei
ist es möglich, dass die Kunststofffolie lediglich auf
einer Fläche des Prägewerkzeugs, die der Oberfläche
aus erstem Kunststoffmaterial zugewandt wird, lediglich partiell
angeordnet wird. Auch dadurch ist es möglich, eine partielle
Abformung von Reliefstrukturen in die Oberfläche aus erstem
Kunststoffmaterial zu erreichen. Weiter ist es möglich,
dass nebeneinander angeordnet zwei oder mehrere Kunststofffolien
mit unterschiedlichen Oberflächenreliefs in das Prägewerkzeug
eingeführt werden und es so möglich wird, eine
Kombination der Oberflächenreliefs mehrere Kunststofffolien
auf eine Dekorations- oder Verpackungsfolie aufzubringen.
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Es
können optisch ansprechende Dekore auf Stoff, Papier, Karton,
Leder usw. erzeugt werden. Die optische Qualität der erzeugten
diffraktiven oder makroskopischen Reliefstruktur ist insbesondere
ausreichend für Verpackungen, Geschenkpapier, Glückwunschkarten,
Kleidung und ähnliches.
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Die 1a bis 3c sollen
das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläutern.
So zeigen
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1a bis 1c das
erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung eines
Stempels als Prägewerkzeug;
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1d ein
weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens unter Verwendung eines Stempels als Prägewerkzeug;
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2 das
erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer
Walze als Prägewerkzeug; und
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3a bis 3c das
erfindungsgemäße Verfahren, wobei partiell eine
gehärtete Lackschicht auf die Oberfläche aus erstem
Kunststoffmaterial aufgetragenen ist.
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1a zeigt
eine selbsttragende Folie aus erstem Kunststoffmaterial 2 im
Querschnitt, welche auf einem Prägewerkzeug in Form einer
Gegendruckplatte 5 angeordnet ist. Anstelle einer selbsttragenden
Folie könnte hier aber genauso ein Trägergebilde,
welches mit einer nicht-selbsttragenden Schicht aus erstem Kunststoffmaterial
bedeckt ist, verwendet werden. Über der Folie aus dem ersten thermoplastischen
Kunststoffmaterial 2 befindet sich die Kunststofffolie
aus zweitem thermoplastischen Material 3, welche an ihrer
dem ersten Kunststoffmaterial 2 zugewandten Oberfläche
eine Negativstruktur 1' der abzuformenden Reliefstruktur 1 (siehe 1c) aufweist.
Oberhalb der Kunststofffolie aus zweitem Kunststoffmaterial 3 befindet
sich ein beheiztes Prägewerkzeug 4 in Form eines
beweglichen Stempels.
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Gemäß 1b wird
der Stempel in Pfeilrichtung bewegt und zwischen dem Prägewerkzeug 4 und
der Gegendruckplatte 5 ein Druck von 1 kN bis 125 kN erzeugt.
Der einzustellende Prägedruck ist hierbei zum einen abhängig
von der verwendeten Prägemaschine, dem verwendeten Prägeverfahren und
auch von der Größe der Fläche. Generell
lässt sich sagen, dass der Prägedruck hierbei
in dem in den 1a bis 1c dargestellten
Hubverfahren höher ist als bei einem in den 1d und 2 dargestellten
Abrollverfahren. Vorzugsweise wird hierbei mit einem möglichst
minimalen Prägedruck gearbeitet, um das zu bedruckende
Substrat zu schonen und nicht zu verformen. Es werden so Prägedrücke
verwendet, die sich am unteren Ende des Druckbereiches bewegen,
der bei der konkret verwendeten Prägemaschine als Erfahrungswert üblich
ist. Bei Hubprägungen wird so in Abhängigkeit
von der Fläche bevorzugt ein Prägedruck von 5
kN bis 50 kN, insbesondere von 5 kN bis 10 kN, und bei Abrollprägen
bevorzugt 1 kN bis 10 kN, insbesondere von 1 kN bis 5 kN verwendet.
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Die
Bereiche der Kunststofffolie aus zweitem Kunststoffmaterial 3,
die in Kontakt zum beheizten Prägewerkzeug 4 gelangen,
werden erwärmt und gegen die Oberfläche aus erstem
Kunststoffmaterial 2 gedrückt. Dabei wird die
Negativstruktur 1' in die Oberfläche aus erstem
Kunststoffmaterial gedrückt und die Reliefstruktur 1 (siehe 1c)
ausgebildet.
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Gemäß 1c wird
das Prägewerkzeug 4 in Pfeilrichtung bewegt und
die Kunststofffolie aus zweitem Kunststoffmaterial 3 unmittelbar,
oder erst nach einer Abkühlung der Kunststofffolie unterhalb
die Glasübergangstemperatur TG des
ersten Kunststoffmaterials 2, von der Oberfläche
aus erstem Kunststoffmaterial 2 entfernt. Es verbleibt
die Reliefstruktur 1 in der Oberfläche aus erstem
Kunststoffmaterial 2.
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1d zeigt
ein geheiztes, ebenes Prägewerkzeug 15 und eine
Gegendruckwalze 14. Das ebene Prägewerkzeug 15 verfügt
auf der der Gegendruckwalze 14 zugewandten Oberfläche über
mindestens einen ebenen Bereich, auf dem eine Folie 13 aus
dem zweiten Kunststoffmaterial 3 aufliegt. Über die
Gegendruckwalze 14 wird weiter eine Folie 12 mit der
Oberfläche aus dem ersten Kunststoffmaterial 2 geführt.
Zur Abformung der Reliefstruktur in die Oberfläche aus
erstem Kunststoffmaterial 2 sind bei der Anordnung nach 1d die
folgenden beiden Betriebsweisen möglich:
Es ist zum
einen möglich, das die Gegendruckwalze 14 und
das ebene Prägewerkzeug 15 in einer Relativbewegung
zueinander geführt werden und so die Gegendruckwalze 14 auf
dem von der Folie 12, der Folie 13 und dem ebenen
Prägewerkzeug 15 gebildeten Schichtstapel abrollt
und hierbei die Negativform 11' in die ihr zugewandte Oberfläche
der Folie 12 abgeformt wird und hierdurch die Reliefstruktur 11 ausgebildet
wird. Am Ende eines Zykluses wird der Prägedruckvorgang
kurz gestoppt, wobei die Auslage der Folie 12 erfolgt oder
die Folie 12 entsprechend von der Folie 13 abgehoben
und weitergespult wird. Weiter bewegt sich vorzugsweise gleichzeitig
das ebene Prägewerkzeug 15 bzw. die Gegendruckwalze 14 in
ihre Ausgangsposition zurück.
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Weiter
ist es auch möglich, dass sich das ebene Prägewerkzeug 15 und
die Gegendruckwalze 14 ständig und gleichzeitig
bewegen. Hierbei ist der prinzipielle Bewegungsablauf der gleiche,
d. h. die Drehbewegung der Walze 14 ist mit einer entsprechenden
Linearbewegung zwischen Gegendruckwalze 14 und flachem
Prägewerkzeug 15 synchronisiert. Die Berührungsfläche,
bei der die Abformung der Negativstruktur 11' in die Oberfläche
der Folie 12 erfolgt, ist eine ständig wandernde Linie,
wodurch die Berührungszeit sehr kurz ist. Bei einem derartigen
Betrieb ist das flache Prägewerkzeug 15 vorzugsweise
in Form eines umlaufenden Bandes oder einer umlaufenden Kette ausgebildet,
so dass ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist. Die Folie 13 kann
hierbei fest auf dem flachen Prägewerkzeug 15 befestigt sein
oder auf dem flachen Prägewerkzeug 15 lediglich
lose aufliegen und beispielsweise synchron zu der Folie 12 der
Prägedruckmaschine zugefügt und während
oder nach dem Prägen entsprechend wieder aufgespult werden.
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Weiter
ist es auch möglich, dass das flache Prägewerkzeug 15 und
die Gegendruckwalze 14 ortsfest zueinander montiert sind
und die Folie 3 in einer zu der Folie 12 synchronisierten
Relativbewegung zu dem flachen Prägewerkzeug 15 über
das flache Prägewerkzeug 15 geführt wird.
Auch hier ist es möglich, dass die Folie 13 nach
dem Abformen der Negativstruktur 11' in die Folie 12 wieder
aufgespult wird oder in Form eines Endlosbandes wieder der Prägedruckmaschine
zugeführt wird.
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Weiter
ist es auch möglich, dass die Folien 12 und 13 in
inverser Anordnung durch die in 1d verdeutlichte
Prägedruckvorrichtung geführt werden, d. h. dass
die Folie 12 auf dem flachen Prägewerkzeug 15 aufliegt,
das so ein die Funktion einer Gegendruckplatte übernehmendes
Prägewerkzeug darstellt, und dass die Folie 13 über
die Gegendruckwalze 14 geführt wird, die so ein
die Funktion einer Prägewalze übernehmendes Prägewerkzeug
darstellt. Bei dieser Ausführungsvariante wird dann bevorzugt die
Prägewalze beheizt. Es ist jedoch auch möglich, dass
sowohl die Gegendruckplatte und die Prägewalze oder auch
nur die Gegendruckplatte beheizt werden. Dies gilt auch für
die übrigen Ausführungsbeispiele der Erfindung,
d. h. es ist sowohl möglich, dass das auf Seite der Kunststofffolie
liegende Prägewerkzeug und/oder das auf Seite des Körpers
mit der Oberfläche aus erstem Kunststoffmaterial liegende Prägewerkzeug
beheizt wird.
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2 zeigt
eine selbsttragende Folie aus erstem Kunststoffmaterial 2 im
Querschnitt, welche zwischen einer rotierenden Gegendruckwalze 7 und einem
beheizten Prägewerkzeug 6 in Form einer rotierenden
Walze aus Messing hindurchgeführt wird. Die Rotationsrichtung
ist hier mittels Pfeilen dargestellt. Die Walze ist mit einer Kunststofffolie
aus zweitem thermoplastischen Material 3 umgeben, welche an
ihrer der Walze abgewandten Oberfläche eine Negativstruktur 1' der
abzuformenden Reliefstruktur 1 aufweist. Die Walze wird
in Pfeilrichtung bewegt und dabei zwischen dem Prägewerkzeug 6 und
der Gegendruckwalze 7 ein Druck von 1 kN bis 10 kN, bevorzugt
von 1 kN bis 5 kN erzeugt. In den Bereichen der Kunststofffolie
aus zweitem Kunststoffmaterial 3, die in Kontakt zur Oberfläche
aus erstem Kunststoffmaterial 2 gelangen, wird die Negativstruktur 1' in
die Oberfläche aus erstem Kunststoffmaterial 2 gedrückt und
die Reliefstruktur 1 ausgebildet.
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3a zeigt
eine ähnliche Anordnung wie 1a, wobei
eine transparente selbsttragende Folie aus erstem Kunststoffmaterial 2 im
Querschnitt gezeigt ist, welche auf einer Gegendruckplatte 5 angeordnet
ist. Die Seite der Folie, die zur Gegendruckplatte 5 zeigt,
weist ein Druckbild 9 auf. Anstelle einer selbsttragenden
Folie könnte hier aber genauso ein Trägergebilde,
welches mit einer transparenten, nicht-selbsttragenden Schicht aus
erstem Kunststoffmaterial 2 bedeckt ist, verwendet werden,
wobei das Druckbild 9 zwischen dem Trägergebilde
und der Schicht aus erstem Kunststoffmaterial 2 angeordnet wird.
Die der Gegendruckplatte 5 abgewandte Seite der Folie aus
erstem Kunststoffmaterial 2 ist partiell und musterförmig
mit einer UV-gehärteten Lackschicht 8 bedeckt. Über
der Folie aus dem ersten thermoplastischen Kunststoffmaterial 2 befindet
sich die Kunststofffolie aus zweitem thermoplastischen Material 3,
welche an ihrer dem ersten Kunststoffmaterial 2 zugewandten
Oberfläche eine Negativstruktur 1' der abzuformenden
Reliefstruktur 1 (siehe 3c) aufweist.
Oberhalb der Kunststofffolie aus zweitem Kunststoffmaterial 3 befindet
sich ein beheiztes Prägewerkzeug 4 in Form eines
beweglichen Stempels.
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Gemäß 3b wird
der Stempel in Pfeilrichtung bewegt und zwischen dem Prägewerkzeug 4 und
der Gegendruckplatte 5 ein Druck von 1 kN bis 125 kN, bevorzugt
von 5 bis 50 kN erzeugt. Die Bereiche der Kunststofffolie aus zweitem
Kunststoffmaterial 3, die in Kontakt zum beheizten Prägewerkzeug 4 gelangen,
werden erwärmt und gegen die frei zugängliche
Oberfläche aus erstem Kunststoffmaterial 2 und
die musterförmig ausgebildete UV-gehärtete Lackschicht 8 gedrückt.
Dabei wird die Negativstruktur 1' in die frei zugängliche,
also die nicht von UV-gehärteter Lackschicht 8 bedeckte
Oberfläche aus erstem Kunststoffmaterial 2 gedrückt
und dort die Reliefstruktur 1 (siehe 3c)
ausgebildet. In den Bereichen, in denen die UV-gehärtete
Lackschicht 8 vorhanden ist, wird keine Reliefstruktur
abgeformt, da die UV-gehärtete Lackschicht 8 nicht
verformt werden kann.
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Gemäß 3c wird
das Prägewerkzeug 4 in Pfeilrichtung bewegt und
die Kunststofffolie aus zweitem Kunststoffmaterial 3 unmittelbar,
oder erst nach einer Abkühlung der Kunststofffolie unterhalb
die Glasübergangstemperatur TG des
ersten Kunststoffmaterials 2, von der Oberfläche
aus erstem Kunststoffmaterial 2 entfernt. Es verbleibt
die Reliefstruktur 1 in der Oberfläche aus erstem
Kunststoffmaterial 2, welche nicht von der UV-gehärteten
Lackschicht 8 bedeckt ist. Bei dem Lack zur Bildung der
Lackschicht 8 kann es sich um einen transparenten oder einen
opaken Lack handeln.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10158347
A1 [0002]
- - DE 10054167 A1 [0003]