DE102007062123A1 - Tool mold for creating a microstructure - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugform zum Erzeugen einer Mikrostruktur, wobei die Werkzeugform eine Trägerfolie und einen auf der Trägerfolie angeordneten Prägelack aufweist, wobei die Oberfläche des Prägelacks eine Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen in Gestalt der gewünschten Mikrostruktur aufweist, und wobei die durch die Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen gebildete Mikrostruktur der Werkzeugform durch Mikrostrukturelemente mit einem Strukturabstand von 1 µm oder mehr, und einer Strukturtiefe zwischen etwa 1 µm und 20 µm gebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Masterfolie zur Herstellung einer Prägeform, eine Prägeform zum Erzeugen einer Mikrostruktur, ein Sicherheitselement mit einer Mikrostruktur und entsprechende Verfahren zur Herstellung der Werkzeugform, Masterfolie, Prägeform und des Sicherheitselements.The invention relates to a tool mold for producing a microstructure, wherein the tool mold has a carrier foil and an embossing lacquer arranged on the carrier foil, wherein the surface of the embossing lacquer has an arrangement of elevations and depressions in the form of the desired microstructure, and wherein the arrangement formed by elevations and microstructures of the tool mold formed by microstructure elements having a pitch of 1 μm or more, and a pattern depth of between about 1 μm and 20 μm. The invention further relates to a master foil for producing a stamping mold, a stamping mold for producing a microstructure, a security element having a microstructure and corresponding methods for producing the tool mold, master foil, stamping mold and the security element.
Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugform zum Erzeugen einer Mikrostruktur, eine Masterfolie zur Herstellung einer Prägeform zum Erzeugen einer Mikrostruktur sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugform zum Erzeugen einer Mikrostruktur und ein Verfahren zur Herstellung einer Masterfolie zum Erzeugen einer Prägeform.The The invention relates to a mold for producing a microstructure, a master foil for producing a stamping mold for producing a microstructure and a method for producing a tool mold for producing a microstructure and a method for manufacturing a master foil for producing a stamping mold.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Prägeform zum Erzeugen einer Mikrostruktur, eine durch ein solches Verfahren hergestellte Prägeform sowie ein Sicherheitselement mit einer Mikrostruktur und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselements.The The invention further relates to a method for producing a stamping mold for producing a microstructure, one by such a method produced embossing mold and a security element with a Microstructure and a method for producing such a security element.
Datenträger, wie Wertpapier- und Ausweisdokumente, oder andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, eines Aufreißfadens für Verpackungen, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit einer durchgehenden Öffnung oder eines selbsttragenden Transferelements ausgebildet sein, wie etwa ein Patch für ein Etikett, das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird.disk, such as securities and identity documents, or other valuables, such as branded goods, are often hedged with security features provided a check on the authenticity of the Permit data carriers and at the same time as protection against unauthorized Serve reproduction. The security elements can be found in, for example, Form of a security thread embedded in a banknote, one Tear-open for packaging, of an angry Security strip, a cover for a banknote with a through opening or a self-supporting Transfer element may be formed, such as a patch for a label that is applied to a document of value after its manufacture becomes.
Eine besondere Rolle im Bereich der Absicherung spielen Sicherheitselemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dabei unter anderem mit Mikrostrukturen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrach tungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.A special role in the field of hedging play security elements with viewing-angle-dependent effects, since these themselves can not be reproduced with the latest copiers. The security elements are thereby among other things with microstructures equipped to the viewer under different viewing angles convey a different image impression and for example depending on viewing angle a different color or brightness impression and / or another graphic motif.
Optisch
variable Sicherheitselemente mit Mikrostrukturen sind beispielsweise
in der noch unveröffentlichten Anmeldung
In
jüngster Zeit finden des Weiteren Moiré-Vergrößerungsanordnungen
als Sicherheitselemente mit Mikrostrukturen Verwendung, wie sie
beispielsweise in der noch unveröffentlichten Anmeldung
Die gegenwärtig für die Erzeugung der vorstehend genannten Sicherheitselemente mit Mikrostrukturen eingesetzten Druck- bzw. Prägewerkzeuge sind für die Erzeugung sehr hochaufgelöster Mikrostrukturen jedoch noch mit Nachteilen verbunden. Insbesondere Werkzeugformen zur Erzeugung von Mikrostrukturen mit Strichstärken zwischen etwa 1 μm und 4 μm sind entweder nicht verfügbar oder aber nur mit sehr großen Aufwand und Kosten bereitzustellen. So ist es beispielsweise mit konventionell hergestellten Druckzylindern für den Flexodruck, laserbelichteten Tiefdruckzylindern oder Tiefdruckzylindern, die im THINK-Verfahren erstellt wurden, nur mit sehr großem technischen Aufwand möglich, Mikrostrukturen mit Strukturabständen (Strichstärken) von ca. 3 μm bis 4 μm zu erzeugen.The currently for the production of the above Security elements with microstructures used pressure or Embossing tools are very high resolution for the production Microstructures, however, still associated with disadvantages. Especially Tool molds for producing microstructures with line weights between about 1 micron and 4 microns are either not available or only with great effort and to provide costs. So it is, for example, with conventionally produced Printing cylinders for flexographic printing, laser-engraved gravure cylinders or gravure cylinders created by the THINK process, only possible with very great technical effort, Microstructures with structure distances (line widths) of about 3 microns to 4 microns to produce.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere eine Werkzeugform zum Erzeugen einer Mikrostruktur anzugeben, die mit vertretbarem technischen Aufwand hergestellt werden kann und die Erzeugung von Mikrostrukturen mit hoher Auflösung ermöglicht.task The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art Technology to avoid, in particular a tool shape for generating indicate a microstructure with reasonable technical Effort can be produced and the production of microstructures with high resolution.
Aufgabe ist es ferner, eine Masterfolie zur Herstellung einer Prägeform, eine Prägeform und ein Sicherheitselement anzugeben, die jeweils eine Mikrostruktur mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserter Auflösung aufweisen und mit vertretbarem technischen Aufwand herstellbar sind.task It is also a master foil for producing a stamping mold, to specify a stamping die and a security element, the each with a microstructure with respect to the state of Have improved resolution technology and with justifiable technical effort can be produced.
Schließlich besteht eine weitere Aufgabe darin, Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugform, einer Masterfolie, einer Prägeform und eines Sicherheitselements anzugeben, mit denen die jeweiligen Erzeugnisse mit vertretbarem technischen Aufwand und hoher Auflösung der Mikrostrukturen erzeugt werden können.After all Another object is to provide a method for producing a Tool mold, a master foil, a stamping mold and a Indicate security elements with which the respective products with reasonable technical effort and high resolution the microstructures can be generated.
Die gestellte Aufgabe wird durch die Werkzeugform mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Eine Masterfolie, eine Prägeform, ein Sicherheitselement und Verfahren zur Herstellung der Werkzeugform, Masterfolie, Prägeform und des Sicherheitselements sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.The Asked task is by the tool shape with the features of the main claim. A master foil, a stamping mold, a security element and method for producing the tool shape, Master foil, embossing mold and the security element are specified in the independent claims. further developments The invention are the subject of the respective dependent claims.
Gemäß der Erfindung ist die Werkzeugform zum Erzeugen einer Mikrostruktur dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Trägerfolie und einen auf der Trägerfolie angeordneten Prägelack aufweist, wobei die Oberfläche des Prägelacks eine Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen in Gestalt der gewünschten Mikrostruktur aufweist, und die durch die Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen gebildete Mikrostruktur durch Mikrostrukturelemente mit einem Strukturabstand von 1 μm oder mehr und einer Strukturtiefe zwischen etwa 1 μm und etwa 20 μm gebildet sind.According to the Invention is the mold for creating a microstructure characterized in that it comprises a carrier foil and a has embossing lacquer arranged on the carrier foil, wherein the surface of the embossing lacquer is an assembly of elevations and depressions in the shape of the desired Having microstructure, and by the arrangement of elevations and depressions microstructure formed by microstructure elements with a pitch of 1 μm or more and a texture depth are formed between about 1 micron and about 20 microns.
Unter Mikrostrukturen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Strukturen verstanden, die eine Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen zur Bildung von Mikrostrukturelementen aufweisen, wobei die Mikrostrukturelemente durch einen Strukturabstand von 1 μm oder mehr charakterisiert sind. Ein Strukturabstand, auch als Strukturgröße bezeichnet, von 1 μm oder mehr stellt z. B. bei Sicherheitselementen mit solchen Mikrostrukturen sicher, dass diese Mikrostrukturen weitgehend achromatisch, also ohne störende Farbaufspaltung wirken. Mikrostrukturen im Sinne der folgenden Erfindung zeigen demnach keine Farbaufspaltung durch wellenlängenabhängige Beugungseffekte, wie sie bei diffraktiven oder beugenden Mikrostrukturen auftreten. In Abgrenzung zu diffraktiven oder beugenden Mikrostrukturen, deren Strukturabstand (Strukturgröße) kleiner als 1 μm ist und sich damit in der Größenordnung des sichtbaren und nahen infraroten Lichts bewegt, weisen die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Mikrostrukturen der erfindungsgemäßen Werkzeugform, Masterfolie, Prägeform und des erfindungsgemäßen Sicherheitselements einen Strukturabstand (Strukturgröße) von 1 μm oder mehr auf. Wie später anhand der Figuren weiter erläutert werden wird, bedeutet „Strukturabstand" beispielsweise der Abstand zweier benachbarter Linien (Mikrostrukturelemente) einer Mikrostruktur einer erfindungsgemäßen Werkzeugform.Under microstructures are in the sense of present invention understood structures having an array of protrusions and depressions to form microstructure elements, wherein the microstructure elements are characterized by a structure spacing of 1 micron or more. A pitch, also referred to as a feature size of 1 micron or more, z. As in security elements with such microstructures sure that these microstructures largely achromatic, so act without disturbing color splitting. Accordingly, microstructures in the sense of the following invention show no color splitting by wavelength-dependent diffraction effects, as they occur in diffractive or diffractive microstructures. In contrast to diffractive or diffractive microstructures, the structure spacing (structure size) is smaller than 1 micron and thus moves in the order of the visible and near infrared light, the microstructures described in the present application of the tool mold according to the invention, master foil, embossing mold and the invention Security elements on a structure distance (structure size) of 1 micron or more. As will be explained further below with reference to the figures, "structure spacing" means, for example, the distance between two adjacent lines (microstructure elements) of a microstructure of a tool mold according to the invention.
Die erfindungsgemäße Werkzeugform spiegelt die überraschende Erkenntnis wider, dass Mikrostrukturen in einem auf einer Trägerfolie angeordneten Prägelack mit technisch vertretbarem Aufwand und sehr großer Auflösung gefertigt werden können. So können für die Prägung der Mikrostrukturen in den Prägelack der Werkzeugform bekannte Prägetechniken verwendet werden. Überraschenderweise werden nämlich die gegebenenfalls auf dem für die Prägung vorgesehenen Prägewerkzeug vorhandenen Unebenheiten und Unregelmäßigkeiten, insbesondere Schweißnähte, sogenannte Rekombinationsnähte zwischen mehreren Prägewerkzeugbereichen sowie andere Fehlstellen an der Oberfläche des Prägewerkzeugs, beim Prägen in den Prägelack der Werkzeugform „gedämpft". In diesem Zusammenhang bedeutet die Dämpfung von Unebenheiten des zur Prägung vorsehenen Prägewerkzeugs, dass die Unebenheiten sich in sehr viel geringerem Maße in dem geprägten Lack wiederfinden als dies auf dem Prägewerkzeug der Fall ist. Beispielsweise kann sich die Höhe einer auf dem Prägewerkzeug vorhandenen Schweißnaht beim Abformen in den Prägelack der erfindungsgemäßen Werkzeugform so stark verringern, dass die abgeformte Schweißnaht geringer Höhe/Tiefe keine oder nur noch eine geringfügige Beeinträchtigung für die ebenfalls abgeformte Mikrostruktur darstellt.The Tool mold according to the invention reflects the surprising Recognizing that microstructures in one on a backing sheet arranged embossing lacquer with technically feasible effort and very large resolution can be made. So can for the embossing of the microstructures in the embossing lacquer of the mold known embossing techniques be used. Surprisingly, namely where appropriate, on the embossing Embossing tool existing bumps and irregularities, in particular welds, so-called recombination seams between several embossing tool areas as well as other defects on the surface of the embossing tool, during embossing into the embossing lacquer of the mold "steamed". In this context, the attenuation means bumps the embossing tool for embossing that the bumps are to a much lesser extent in the embossed Find paint as this on the stamping tool of the case is. For example, the height of one on the stamping tool existing weld during molding in the embossing lacquer reduce the tool shape according to the invention so much that the molded weld seam low height / depth no or only a minor impairment represents for the likewise molded microstructure.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Dämpfung der Unebenheiten der Prägeform in der erfindungsgemäßen Werkzeugform durch eine geeignete Parameterwahl so optimiert werden kann, dass die Mikrostrukturen mit der gewünschten Auflösung im Prägelack erzeugt werden können und gleichzeitig die Übertragung von Unebenheiten weitestgehend unterbunden wird. Als Stellparameter stehen erfindungsgemäß z. B. die Temperatur des Prägewerkzeugs, die Stärke der Vorhärtung des Prägelacks und die Verweildauer des Prägewerkzeugs auf dem Prägelack zur Verfügung.It It should be mentioned at this point that the attenuation the unevenness of the embossing mold in the invention Tool form can be optimized by a suitable parameter selection can that microstructures with the desired resolution can be produced in the embossing lacquer and at the same time the transmission of bumps as far as possible prevented becomes. As adjusting parameters are according to the invention z. As the temperature of the embossing tool, the strength the precuring of the embossing lacquer and the residence time of the embossing tool on the embossing lacquer.
Die
bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Werkzeugform
herbeigeführte Dämpfung der Unebenheiten und Unregelmäßigkeiten
der Oberfläche des eingesetzten Prägewerkzeugs
führt nicht nur zu einer verbesserten Reproduzierbarkeit
der Mikrostrukturen in der Werkzeugform und damit bei den Mikrostrukturen
der erfindungsgemäß hergestellten Sicherheitselemente,
sondern auch zu einer wesentlich exakteren Übertragung
des Lacks in denjenigen Fällen, in denen die Werkzeugform
zur Erzeugung einer Mikrostruktur auch oder ausschließlich
zur Übertragung eines farbigen oder farblosen Lacks dient. Ein
solches Mikrotiefdruckverfahren und eine dafür erforderli che
Werkzeugform sind in der Patentanmeldung
Im Zusammenhang mit dem in der vorstehenden Patentanmeldung beschriebenen Mikrotiefdruckverfahren hat sich nun gezeigt, dass durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Werkzeugform die Übertragung des farbigen oder farblosen Lacks auf den Träger des auszubildenden Sicherheitselements wesentlich genauer erfolgen kann als dies bisher möglich war. Der Grund für die nicht befriedigende Übertragungsgenauigkeit im Stand der Technik ist darin zu sehen, dass die Rakel, die den Lack außerhalb der zu übertragenden Bereiche der bekannten Werkzeugformen abstreifen sollen, den verhältnismäßig scharfen Kanten, die durch die Schweißnähte bzw. die Rekombinationsnähte zwischen benachbarten Bereichen der Werkzeugform gebildet werden, nicht folgen kann. Die dadurch unter dem Rakel gebildeteten hohlen Bereiche führen bei den bisher bekannten Werkzeugformen deshalb dazu, dass der Lack nicht vollständig abgerakelt und damit unsauber auf das Zielsubstrat übertragen wird. Des Weiteren führen ausgeprägte Schweiß- und Rekombinationsnähte in den bekannten Werkzeugformen dazu, dass das Rakel kurzzeitig von der Werkzeugform entfernt wird und mit verhältnismäßig großer Kraft wieder auf die Werkzeugform aufsetzt. Die sich daraus ergebenden Schwingungen führen bei Werkzeugformen des Standes der Technik zu einem unsauberen Abrakeln des überschüssigen Lacks, so dass nur ein Mikrotiefdruck mit nicht befriedigender Auflösung erzeugt werden konnte.in the Related to that described in the above patent application Micro gravure printing has now been shown to be through use a tool mold according to the invention the transmission of the colored or colorless lacquer on the carrier of the trainee Security elements can be done much more accurate than previously possible was. The reason for the unsatisfactory transmission accuracy It can be seen in the prior art that the squeegee, the Paint outside the areas of the transfer known tools molds to strip the relatively sharp edges through the welds or the recombination seams between adjacent regions the tool shape can not be followed. The result Hollow areas formed under the squeegee guide The previously known tool forms therefore to the fact that the paint not completely scraped and thus dirty on the Target substrate is transferred. Furthermore lead pronounced weld and recombination seams in the known molds to the squeegee for a short time is removed from the mold and with relative great force is put back on the mold. The resulting vibrations lead to tool shapes The prior art to a messy scraping the excess Lacks, leaving only a micro gravure with unsatisfactory resolution could be generated.
Das Abheben der Rakel an den Schweiß- und Rekombinationsnähten der Werkzeugformen des Standes der Technik führt des Weiteren zu einer starken mechanischen Belastung des Rakels, womit weitere Fehlstellen an dem Rakel und der Oberfläche der Werkzeugform entstehen und das Resultat der Übertragung der Mikrostrukturen weiter verschlechtern.The lifting of the doctor blade at the welding and recombination seams of the molds The prior art further leads to a strong mechanical stress of the doctor blade, with which further defects on the doctor blade and the surface of the mold are formed and worsen the result of the transmission of microstructures on.
Die erfindungsgemäße Werkzeugform mit einer Trägerfolie und einem auf der Trägerfolie angeordneten Prägelack mit in die Oberfläche des Prägelacks eingebrachten Erhebungen und Vertiefungen in Gestalt der gewünschten Mikrostrukturen führt zu einer Verbesserung der Auflösung der hergestellten Mikrostrukturen bzw. Beseitigung der vorstehend genannten Nachteile im Zusammenhang mit den Werkzeugformen des Standes der Technik. Neben der bereits beschriebenen Dämpfung der Unebenheiten des Prägewerkzeugs in dem Prägelack der erfindungsgemäßen Werkzeugform, können die für das bereits beschriebene Mikrotiefdruckverfahren erforderlichen farblosen bzw. farbigen Lacke auf der erfindungsgemäßen Werkzeugform exakt abgerakelt werden, so dass die übertragene Mikrostruktur mit sehr hoher Auflösung gefertigt werden kann. Darüber hinaus werden die in dem Zusammenhang mit bekannten Werkzeugformen beschriebenen Probleme durch die mechanische Belastung der Werkzeugform und des Rakels durch die erfindungsgemäße Werkzeugform vermieden.The Mold according to the invention with a carrier film and an embossing lacquer disposed on the carrier foil with introduced into the surface of the embossing lacquer Elevations and depressions in the shape of the desired Microstructures leads to an improvement of the resolution the produced microstructures or removal of the above mentioned disadvantages in connection with the molds of the state of the technique. In addition to the already described damping of Unevenness of the embossing tool in the embossing lacquer the mold of the invention, can that for the micro-rotogravure method already described required colorless or colored paints on the invention Tool mold can be exactly scraped off, so that the transferred Microstructure can be manufactured with very high resolution can. In addition, in connection with known tool forms described problems by the mechanical Loading the mold and the doctor blade by the inventive Tool shape avoided.
Ferner sei als Vorteil der vorliegenden Erfindung erwähnt, dass die in den Prägelack der erfindungsgemäßen Werkzeugform eingebrachte Mikrostruktur Mikrostrukturelemente mit einem Strukturabstand von 1 μm oder mehr und einer Strukturtiefe zwischen etwa 1 μm und 20 μm aufweisen, was eine deutliche Verbesserung im Hinblick auf den Strukturabstand und die Strukturtiefe bekannter Werkzeugformen darstellt.Further be mentioned as an advantage of the present invention that in the embossing lacquer of the invention Tool mold introduced microstructure microstructure elements with a pitch of 1 μm or more and a texture depth between about 1 micron and 20 microns, which is a significant Improvement with regard to the structure spacing and the structure depth represents known tool shapes.
Bei dem erfindungsgemäß auf der Trägerfolie angeordneten Prägelack handelt es sich bevorzugt um einen durch Strahlung, insbesondere durch UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung, vernetzbaren Prägelack.at according to the invention on the carrier film arranged embossing lacquer is preferably a by radiation, in particular by UV radiation or electron radiation, crosslinkable embossing lacquer.
Mit Vorteil kann auch ein thermoplastisch verformbarer Prägelack eingesetzt werden. Sowohl strahlenvernetzbare als auch thermoplastisch verformbare Prägelacke lassen sich mit an sich bekannten Prägetechniken mit Erhebungen und Vertiefungen in Gestalt der gewünschten Mikrostrukturen versehen.With Another advantage is a thermoplastically deformable embossing lacquer be used. Both radiation-crosslinkable and thermoplastic deformable embossing lacquer can be with known Embossing techniques with elevations and depressions in shape provided the desired microstructures.
Der Prägelack weist mit Vorteil eine Schicht mit einer Dicke von etwa 1 μm bis etwa 25 μm, bevorzugt von 4 μm bis 8 μm, auf, so dass die erfindungsgemäß für die Mikrostrukturen geforderte Strukturtiefe zwischen etwa 1 μm und etwa 20 μm problemlos realisiert werden kann.Of the Embossing lacquer advantageously has a layer with a thickness from about 1 μm to about 25 μm, preferably from 4 μm to 8 microns, so that the invention for the microstructures required structure depth between about 1 micron and about 20 microns can be realized easily.
Die Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur der Werkzeugform weisen mit Vorteil eine Strukturtiefe von 1 μm bis 10 μm, bevorzugt von 2 μm bis 6 μm, auf. Mikrostrukturelemente der bevorzugten Größenordnung stellen zusammen mit dem erfindungsgemäß geforderten Strukturabstand von 1 μm oder mehr sicher, dass die durch die Mikrostruktur der Werkzeugform erzeugten Mikrostrukturen eines Sicherheitselements weitgehend achromatisch, also ohne Farbaufspaltung wirken.The Microstructural elements of the microstructure of the tool mold point with advantage a structure depth of 1 μm to 10 μm, preferably from 2 microns to 6 microns, on. Microstructural elements the preferred order of magnitude put together with the invention required structure spacing of 1 micron or more sure that through the microstructure the tool shape generated microstructures of a security element largely achromatic, so act without splitting color.
Die mit der Mikrostruktur versehene Oberfläche des Prägelacks ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gehärtet. Die gehärtete Oberfläche schützt so die Mikrostrukturelemente der Werkzeugform vor mechanischem Verschleiß, insbesondere Abrasion. Ein Abrasionsschutz ist z. B. sinnvoll, wenn die Werkzeugform möglichst lange mit einer möglichst gut reproduzierbaren Mikrostruktur zur Erzeugung von Sicherheitselementen, insbesondere bei einer Fertigung sehr großer Stückzahlen, eingesetzt werden soll. Ein guter Abrasionsschutz wird beispielsweise durch eine nachträglich aufgebrachte, insbesondere aufgedampfte Schicht aus TiN erreicht. Alternativ ist es auch denkbar, einen Abrasionsschutz durch galvanische Abscheidung eines Metalls, insbesondere von Chrom oder einer metallischen Verbindung, zu erreichen. Bei einer solchen galvanischen Abformung wird zunächst die Oberfläche des Prägelacks durch eine dünne Metallschicht, insbesondere einer Nickel, Kupfer-, Silber- oder Chromschicht, elektrisch leitfähig gemacht und im folgenden Galvanikbad mit einer dünnen Schicht aus z. B. Chrom überzogen. Die als eigentlicher Abrasionsschutz dienende Chromschicht weist dabei vorteilhafterweise eine Schichtdicke von 1 μm bis 20 μm, besonders bevorzugt von 2 μm bis 4 μm, auf.The provided with the microstructure surface of the embossing lacquer is in accordance with a preferred embodiment hardened. The hardened surface protects so the microstructural elements of the tool mold from mechanical wear, especially abrasion. An abrasion protection is z. B. useful if the Tool shape as long as possible with a possible good reproducible microstructure for generating security elements, especially when producing very large quantities, should be used. A good abrasion protection, for example by a subsequently applied, in particular vapor-deposited Layer of TiN reached. Alternatively, it is also conceivable, a Abrasion protection by electrodeposition of a metal, in particular of chrome or a metallic compound. at Such a galvanic impression is first the Surface of the embossing lacquer by a thin Metal layer, in particular a nickel, copper, silver or chromium layer, made electrically conductive and in the following electroplating with a thin layer of z. B. chrome plated. The serving as actual abrasion protection chrome layer has while advantageously a layer thickness of 1 micron to 20 μm, more preferably from 2 μm to 4 μm, on.
Zusätzlich oder alternativ kann die Oberfläche des Prägelacks des Weiteren mit einer Antihaftbeschichtung versehen sein. Bei einer solchen Beschichtung kann mit Vorteil eine CrN-Beschichtung eingesetzt werden. Die Antihaftbeschichtung ermöglicht ein leichtes Entfernen der Werkzeugform von dem durch die Werkzeugform mit einer erfindungsgemäßen Mikrostruktur versehenen Träger bzw. Substrat.additionally or alternatively, the surface of the embossing lacquer Furthermore, be provided with a non-stick coating. At a such a coating can advantageously be used a CrN coating become. The non-stick coating allows a light Remove the mold from that through the mold with a According to the invention provided microstructure carrier or substrate.
Bei der Trägerfolie der Werkzeugform handelt es sich bevorzugt um eine Kunststofffolie, insbesondere um eine Kunststofffolie aus PET, PP, PE, PC, ABS, PVC. Die eingesetzten Trägerfolien weisen dabei bevorzugt eine Dicke von 5 μm bis etwa 40 μm, besonders bevorzugt von 12 μm bis 23 μm, auf.at the carrier foil of the tool mold is preferred to a plastic film, in particular a plastic film PET, PP, PE, PC, ABS, PVC. The carrier foils used preferably have a thickness of 5 microns to about 40 microns, especially preferably from 12 microns to 23 microns, on.
Besonders
bevorzugt ist die Trägerfolie bahnförmig ausgebildet.
Die durch die bahnförmige Ausbildung der Trägerfolie
bereitgestellte Werkzeugform hat den Vorteil, dass sie beispielsweise
in Form einer Rolle aufgerollt, gelagert und bei Bedarf abgerollt
und zur Erzeugung erfindungsgemäßer Sicherheitselemente
mit Mikrostruktur eingesetzt werden kann. Mit besonders großem
Vorteil kann eine solche bahnförmig ausgebildete Werkzeugform
in dem in der Anmeldung
Selbstverständlich kann die Trägerfolie der Werkzeugform (in geeigneter Größe) auch auf einem im Wesentlichen zylindrischen Körper angeordnet werden, um einen Prägezylinder zu bilden.Of course can the carrier foil of the mold (in suitable size) also be placed on a substantially cylindrical body, to form a stamping cylinder.
Alternativ
kann die Trägerfolie mit der Werkzeugform als (zylindrische)
Hülse zur Verwendung mit einem Spannzylinder ausgebildet
sein. Die prinzipielle Funktionsweise eines Spannzylinders zum Aufspannen
zylindrischer Prägeformen (Hülsen) wird z. B.
in der
Auch
die auf einem zylindrischen Körper, insbesondere Spannzylinder,
angeordneten Werkzeugformen können mit Vorteil in dem in
der
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugform zum Erzeugen einer Mikrostruktur, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte:
- a) Bereitstellen einer Trägerfolie mit einer ersten und einer zweiten Seite,
- b) Aufbringen eines Prägelacks auf einer Seite der Trägerfolie,
- c) Erzeugen von Erhebungen und Vertiefungen in dem Prägelack zur Bildung einer Mikrostruktur, die Mikrostrukturelemente mit einem Strukturabstand von 1 μm oder mehr und eine Strukturtiefe zwischen etwa 1 μm und etwa 20 μm aufweist, und
- d) Härten des Prägelacks.
- a) providing a carrier foil with a first and a second side,
- b) applying an embossing lacquer on one side of the carrier foil,
- c) generating bumps and depressions in the embossing lacquer to form a microstructure comprising microstructure elements having a pitch of 1 μm or more and a texture depth of between about 1 μm and about 20 μm, and
- d) curing the embossing lacquer.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Werkzeugformen, weist gegenüber bekannten Verfahren zur Herstellung von Werkzeugformen insbesondere die eingangs zu der erfindungsgemäßen Werkzeugform beschriebenen Vorteile auf.The inventive method for the preparation of Molds, has over known methods for Production of molds in particular the beginning of the inventive mold described advantages on.
Die Auftragung des Prägelacks auf der Trägerfolie kann durch verschiedene an sich aus dem Stand der Technik bekannte Beschichtungsverfahren erfolgen. Neben einigen Druckverfahren, z. B. Tiefdruck, Flexodruck, Offsetdruck, kommen alle klassischen Verfahren zum Filmgießen und Beschichtungsverfahren infrage. So ist die Aufbringung mit z. B. Walzenbeschichtungsverfahren, Spaltbeschichtungsverfahren, Drahtrakelbeschichtungsverfahren, Slot Die Coating, Dip Coating, Spray Coating, Curtain Coating und Airknife Coating möglich.The Application of the embossing lacquer on the carrier foil can by various per se known from the prior art Coating process done. In addition to some printing processes, eg. As gravure printing, flexographic printing, offset printing, come all the classic methods for film casting and coating process in question. So is the application with z. Roll coating methods, gap coating methods, Wire Squeegee Coating Method, Slot Die Coating, Dip Coating, Spray Coating, Curtain Coating and Airknife Coating possible.
In einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird in Schritt b) ein durch Strahlung, bevorzugt durch UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung, vernetzbarer Prägelack aufgebracht, und in Schritt d) das Harten des Prägelacks durch Beaufschlagung mit Strahlung, bevorzugt mit UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung, durchgeführt.In an advantageous method variant is in step b) by a Radiation, preferably by UV radiation or electron radiation, crosslinkable embossing lacquer applied, and in step d) the Hardening of the embossing lacquer by exposure to radiation, preferably with UV radiation or electron radiation.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn der Prägelack nach Schritt b) und vor Schritt c) durch Beaufschlagung von Strahlung, bevorzugt mit UV-Strahlung, vorgehärtet wird. Die Vorhärtung des Prägelacks hat den Vorteil, die weiter oben beschriebenen Dampf ungseigenschaften des Prägelacks gegenüber Unebenheiten der Oberfläche des Prägewerkzeugs in gewissem Umfang einstellen zu können. In der Praxis hat sich eine Vorhärtung als geeignet erwiesen, bei der zwischen ca. 40% und 100% des Prägelacks vorgehärtet werden.Further It may be beneficial if the embossing lacquer after step b) and before step c) by the application of radiation precured with UV radiation. The pre-hardening of the embossing lacquer has the advantage described above Opposing steam properties of the embossing lacquer Unevenness of the surface of the embossing tool to be able to adjust to a certain extent. In practice Pre-hardening has proven suitable in the between about 40% and 100% of the embossing varnish become.
Alternativ kann allerdings in Schritt b) ein thermoplastisch verformbarer Prägelack aufgebracht werden und in Schritt d) das Härten des Prägelacks durch Abkühlen unter die Glasübergangstemperatur (Glaspunkt) des Prägelacks und/oder durch Beaufschlagung mit Strahlung, insbesondere UV-Strahlung oder Ionenstrahlung erfolgen.alternative However, in step b) a thermoplastically deformable embossing lacquer be applied and in step d) curing of the embossing Cooling below the glass transition temperature (glass point) the embossing lacquer and / or by exposure to radiation, in particular UV radiation or ion radiation.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante werden die Erhebungen und Vertiefungen in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens durch ein Prägewerkzeug, insbesondere durch einen Prägestempel, eine Prägeplatte oder einen Prägezylinder, erzeugt.In A preferred variant of the method, the surveys and wells in step c) of the method according to the invention by an embossing tool, in particular by an embossing punch, a Embossing plate or an embossing cylinder produced.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Temperatur des Prägewerkzeugs einstellbar ist. Insbesondere bei der Prägung eines thermoplastischen Prägelacks kann über die Temperatur des Prägewerkzeugs die bereits erwähnte Dämpfungseigenschaft des Prägelacks für Unebenheiten des Prägewerkzeugs in gewissen Grenzen eingestellt werden. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass der Temperaturbereich von Ca. 100°C bis 250°C, vorzugsweise 170°C bis 190°C, für ein Prägewerkzeug geeignet ist, um die gewünschten Mikrostrukturen in einem thermoplastischen Prägelack einzubringen.there It is beneficial if the temperature of the stamping tool is adjustable. In particular, in the embossing of a thermoplastic Embossing lacquers can be over the temperature of the embossing tool the already mentioned damping characteristic of the Embossing lacquer for unevenness of the embossing tool be set within certain limits. In practice, it has turned out that the temperature range of approx. 100 ° C to 250 ° C, preferably 170 ° C to 190 ° C, for a Embossing tool is suitable to the desired To introduce microstructures in a thermoplastic embossing lacquer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Prägelack in Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Schichtdicke von etwa 1 μm bis etwa 25 μm, bevorzugt von 4 μm bis 8 μm, auf die Trägerfolie aufgebracht und die Mikrostrukturelemente in Schritt c) mit einer Strukturdicke von etwa 1 μm bis 10 μm, bevorzugt von 2 μm bis 6 μm, erzeugt.In In another preferred embodiment, the embossing lacquer is used in step b) of the method according to the invention with a layer thickness of about 1 μm to about 25 μm, preferably from 4 .mu.m to 8 .mu.m, on the carrier film applied and the microstructure elements in step c) with a Structure thickness of about 1 micron to 10 microns, preferably from 2 μm to 6 μm.
Wie bereits erwähnt, kann die Trägerfolie mit Vorteil bahnförmig ausgebildet und zu einer Rolle aufgewickelt werden, um eine abrollbare, bahnförmige Werkzeugform bereitzustellen.As already mentioned, the carrier film with advantage web-shaped and wound into a roll to provide a rollable, sheet-like tooling.
Alternativ kann die Trägerfolie aber auch in einer geeigneten Größe auf einen im Wesentlichen zylindrischen Körper aufgespannt, aufgeklebt und/oder aufgeschrumpft werden. Dabei können die Endbereiche der Trägerfolie auf dem im Wesentlichen zylindrischen Körper auch überlappend angeordnet sein, ohne dass die Werkzeugform ihre Eignung zum Erzeugen erfindungsgemäßer Mikrostrukturen verliert. Allerdings können die überlappend angeordneten Endbereiche auch durch z. B. Schneiden entfernt werden.alternative But the carrier film can also be in a suitable size mounted on a substantially cylindrical body, glued and / or shrunk. It can the end portions of the carrier film on the substantially cylindrical body also arranged overlapping be without the tool shape its suitability for generating inventive Loses microstructures. However, the overlapping arranged end regions also by z. B. cutting away.
Um die überlappend angeordneten Endbereiche der Trägerfolie oder den gegebenenfalls durch Entfernung der überlappenden Endbereiche entstandenen Stoßbereich der Trägerfolie zu glätten, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Füllung, insbesondere ein strahlenvernetzbarer Lack, in den erwähnten Bereichen aufgebracht werden.Around the overlapping arranged end portions of the carrier film or optionally by removing the overlapping ones End portions resulting impact area of the carrier film to smooth, according to a preferred Embodiment of a filling, in particular a Radiation-crosslinkable paint applied in the mentioned areas become.
Die Trägerfolie kann ferner als (zylindrische) Hülse ausgebildet werden, um sie auf einem Spannzylinder zu befestigen.The Carrier film can also be used as a (cylindrical) sleeve be formed to secure them on a clamping cylinder.
Mit Vorteil kann die Oberfläche des Prägelacks mit einer Abrasionsschutzschicht beschichtet werden, beispielsweise durch eine Beschichtung mit TiN, sogenanntem DLC (Diamond Like Carbon) oder metallischem Chrom.With Advantage can be with the surface of the embossing lacquer an abrasion protective layer are coated, for example by a coating with TiN, so-called DLC (Diamond Like Carbon) or metallic chrome.
Auch ist es denkbar, die Oberfläche des Prägelacks mit einer Antihaftbeschichtung, wie etwa einer CrN-Beschichtung, zu versehen.Also it is conceivable the surface of the embossing lacquer with a non-stick coating, such as a CrN coating, to provide.
Die Oberflächenbeschichtung erfolgt dabei mit Vorteil mittels eines CVD (Chemical Vapor Deposition), PVD (Physical Vapor Deposition) oder Sputter-Verfahrens und/oder mittels eines Verfahrens zur galvanischen Abscheidung.The Surface coating is carried out with advantage by means of a CVD (Chemical Vapor Deposition), PVD (Physical Vapor Deposition) or sputtering method and / or by means of a method for galvanic Deposition.
Es versteht sich, dass eine Oberflächenbeschichtung für den Fall, dass die Trägerfolie bahnförmig ausgebildet und zu einer Rolle aufgewickelt wird, vor dem Aufrollen erfolgt. Für den Fall der Anordnung der Trägerfolie auf einem im Wesentlichen zylindrischen Körper, kann die Oberflächenbeschichtung hingegen sowohl vor als auch nach der Anordnung auf dem zylindrischen Körper auf die Oberfläche des Prägelacks aufgebracht werden.It is understood that a surface coating for the case that the carrier film is web-shaped and wound up into a roll, before rolling up. In the case of the arrangement of the carrier film on a substantially cylindrical body, the surface coating, however both before and after the assembly on the cylindrical body applied to the surface of the embossing lacquer become.
Die Erfindung umfasst ferner eine Masterfolie zur Herstellung einer Prägeform zum Erzeugen einer Mikrostruktur, wobei die Masterfolie durch eine Trägerfolie und einen auf der Trägerfolie angeordneten Prägelack gekennzeichnet ist, wobei die Oberfläche des Prägelacks eine Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen in Gestalt der gewünschten Mikrostruktur aufweist, und wobei die durch die Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen gebildete Mikrostruktur der Masterfolie durch Mikrostrukturelemente mit einem Strukturabstand von 1 μm oder mehr und einer Strukturtiefe zwischen etwa 1 μm und etwa 20 μm gebildet ist.The The invention further comprises a master foil for producing a Embossing mold for producing a microstructure, wherein the master foil through a carrier foil and one on the carrier foil arranged embossing lacquer is characterized, wherein the surface the Prägelacks an array of elevations and depressions in the shape of the desired microstructure, and wherein the microstructure formed by the arrangement of elevations and depressions the master foil by microstructure elements with a structure spacing of 1 μm or more and a texture depth between about 1 micron and about 20 microns is formed.
Die erfindungsgemäße Masterfolie weist demnach dieselben Merkmale wie die erfindungsgemäße Werkzeugform auf. Im Unterschied zu der Werkzeugform dient die Masterfolie aber nicht unmittelbar der Erzeugung einer Mikrostruktur, sondern zunächst zur Herstellung einer Prägeform, mit der dann eine Mikrostruktur erzeugt wird.The according to the invention therefore has the same master foil Features as the tool mold according to the invention on. In contrast to the tool shape, the master foil is used not directly to the creation of a microstructure, but first for producing a stamping mold, with which then a microstructure is produced.
Nähere
technische Einzelheiten zur Verwendung einer Masterfolie und der
Herstellung einer Frageform durch Abformung können z. B.
der
Darüber
hinaus ist zu beachten, dass die in der
Zur Vermeidung von Wiederholungen sei in Bezug auf die Trägerfolie und deren Dicke, den Prägelack, die Schichtdicke des Prägelacks und die Strukturtiefen der Mikrostruktur des Prägelacks der Masterfolie auf die entsprechenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Werkzeugform bzw. deren Herstellung verwiesen.to Avoid repetition with respect to the carrier film and its thickness, the embossing lacquer, the layer thickness of the embossing lacquer and the structural depths of the microstructure of the embossing lacquer the master foil on the corresponding executions for Tool mold according to the invention or their production directed.
Auch können bei der erfindungsgemäßen Masterfolie dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Werkzeugform bereits weiter oben beschrieben wurden.Also can in the case of the master film according to the invention the same benefits can be achieved as related to the mold according to the invention already further described above.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Oberflächen der Masterfolie eine elektrisch leitfähige Beschichtung, insbesondere eine metallische Beschichtung, auf. Eine in einem gewissen Umfang elektrisch leitfähige Beschichtung ist Voraussetzung für eine galvanische Abscheidung weiterer Metallschichten. Die elektrisch leitfähige Beschichtung besteht dabei mit Vorteil aus Nickel, Silber, Chrom, Kupfer oder Aluminium, ganz besonders bevorzugt aus Chrom oder Nickel.To a preferred embodiment, the inventive Surfaces of the master foil an electrically conductive Coating, in particular a metallic coating, on. A to some extent electrically conductive coating is a prerequisite for a galvanic deposition of further Metal layers. The electrically conductive coating consists with advantage of nickel, silver, chromium, copper or Aluminum, most preferably chromium or nickel.
Die
gegebenenfalls beschichtete Trägerfolie kann wiederum mit
Vorteil bahnförmig ausgebildet sein oder aber in einer
solchen Größe vorliegen, dass sie in einem Hohlzylinder,
insbesondere in einem geschlitzten Hohlzylinder, ohne Überlappung
angeordnet werden kann. Im letzteren Fall kann die Masterfolie zur
Herstellung einer (nahtlosen) Prägeform nach dem z. B.
in der
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Masterfolie zum Erzeugen einer Prägeform, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) Bereitstellen einer Trägerfolie mit einer ersten und einer zweiten Seite,
- b) Aufbringen eines Prägelacks auf einer Seite der Trägerfolie,
- c) Erzeugen von Erhebungen und Vertiefungen in dem Prägelack zur Bildung einer Mikrostruktur, die Mikrostrukturelemente mit einem Strukturabstand von 1 μm oder mehr und eine Strukturtiefe zwischen etwa 1 μm und etwa 20 μm aufweist, und
- d) Harten des Prägelacks.
- a) providing a carrier foil with a first and a second side,
- b) applying an embossing lacquer on one side of the carrier foil,
- c) generating bumps and depressions in the embossing lacquer to form a microstructure comprising microstructure elements having a pitch of 1 μm or more and a texture depth of between about 1 μm and about 20 μm, and
- d) hardening of the embossing lacquer.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Masterfolie weist die in Zusammenhang mit dem Verfahren zur Herstellung der Werkzeugform bzw. im Zusammenhang mit der Masterfolie beschriebenen Vorteile auf, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Textstellen verwiesen wird. Auch die bevorzugten Verfahrensvarianten gemäß der abhängigen Ansprüche 40 bis 50 wurden im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Masterfolie im Wesentlichen bereits erläutert, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.The inventive method for producing the Master foil has those associated with the method of manufacture the mold or in connection with the master sheet described Advantages on why to avoid repetition on the corresponding text passages. Also the preferred ones Process variants according to the dependent Claims 40 to 50 were in connection with the inventive Master foil essentially already explained, which is why to avoid repetition on the corresponding versions is referenced.
Zu ergänzen ist noch, dass die Oberflächenbeschichtungen auf dem Prägelack der Masterfolie bevorzugt mittels des Verfahrens zur galvanischen Abscheidung aufgebracht werden.To It is still complete that the surface coatings on the embossing lacquer of the master foil preferably by means of Method of electrodeposition can be applied.
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Prägeform zum Erzeugen einer Mikrostruktur, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
- a) Bereitstellen einer Masterfolie, die nach wenigstens einem der Ansprüche 28 bis 38 ausgebildet bzw. nach wenigstens einem der Ansprüche 39 bis 50 hergestellt ist,
- b) Abformen der Mikrostruktur der Masterfolie durch einen galvanischen Prozess, und
- c) Lösen der Masterfolie von der durch galvanische Abformung gebildeten Prägeform.
- a) providing a master film, which is formed according to at least one of claims 28 to 38 or produced according to at least one of claims 39 to 50,
- b) molding the microstructure of the master foil by a galvanic process, and
- c) releasing the master foil from the embossing mold formed by galvanic molding.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Prägeform wird eine erfindungsgemäße Masterfolie eingesetzt, um die Mikrostruktur der Masterfolie durch einen galvanischen Prozess in eine Prägeform abzuformen. Die im Zusammenhang mit der Masterfolie beschriebenen Vorteile, insbesondere die in der Masterfolie gegenüber dem eingesetzten Prägewerkzeug gedämpften Unebenheiten in Form von z. B. Schweiß- oder Rekombinationsnähten, gelten aufgrund des galvanischen Abformungsprozesses auch für die Prägeform bzw. die in der Prägeform erzeugten Mikrostrukturen. D. h., in der Prägeform sind Unebenheiten und Unregelmäßigkeiten, wie sie sich in Prägeformen des Standes der Technik finden, nicht oder nur in sehr viel geringerem Maße vorhanden. Die Prägeform gemäß der vorlie genden Anmeldung weist damit gegenüber Prägeformen des Standes der Technik dieselben Vorteile auf, wie die erfindungsgemäße Werkzeugform gegenüber bekannten Werkzeugformen. Während sowohl die erfindungsgemäße Prägeform als auch die erfindungsgemäße Werkzeugform zum Erzeugen einer Mikrostruktur eines Sicherheitselements eingesetzt werden, besteht der wesentliche Unterschied zwischen Präge- und Werkzeugform darin, dass die Prägeform durch einen galvanischen Abformprozess von der Masterfolie gewonnen wurde, wohingegen die erfindungsgemäße Werkzeugform ohne den Zwischenschritt über eine Masterfolie unmittelbar zum Erzeugen einer Mikrostruktur eingesetzt wird.at the process according to the invention for the preparation an embossing mold becomes an inventive Master foil used to go through the microstructure of the master foil to form a galvanic process into an embossing mold. The advantages described in connection with the master foil, in particular those in the master foil opposite the used Embossing tool muffled bumps in shape from Z. B. welding or recombination seams, apply due to the galvanic molding process also for the stamping mold or produced in the stamping mold Microstructures. That is, in the embossing form are unevenness and irregularities, as they are in embossing forms of the prior art, not or only to a much lesser extent Dimensions available. The stamping mold according to vorlie ing application has thus over stamping The prior art has the same advantages as the invention Tool shape over known tool shapes. While both the embossing mold according to the invention as well as the tool mold according to the invention for Creating a microstructure of a security element used the main difference between imprinting and and tool shape in that the stamping mold by a galvanic molding process was obtained from the master foil, whereas the tool mold according to the invention without the intermediate step over a master sheet used directly to create a microstructure becomes.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird die Masterfolie nach Schritt a) in einen in Längsachsenrichtung geschlitzten Hohlzylinder derart eingebracht, dass die Oberfläche mit den Mikrostrukturen zum Hohlzylinderinneren weist, und dass zwei eingefärbte Seitenkanten der Masterfolie zueinander benachbart liegen, und die Weite des Schlitzes des Hohlzylinders reduziert wird, bis die beiden Seitenkanten der Masterfolie aneinanderstoßen.In A preferred variant of the method is the master sheet after step a) in a slotted hollow cylinder in the longitudinal axis direction introduced such that the surface with the microstructures for Hollow cylinder interior points, and that two colored side edges the master foil are adjacent to each other, and the width of the Slit of the hollow cylinder is reduced until the two side edges collide with the master foil.
Eine
solche Vorgehensweise entspricht grundsätzlich dem in der
Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn der Schritt des Bereitstellens der Masterfolie durch Zuschneiden, insbesondere durch Laserstrahlschneiden, der Masterfolie aus einer größeren, insbesondere bahnförmigen Masterfolie erfolgt.About that In addition, it is advantageous if the step of providing the Master foil by cutting, in particular by laser cutting, the master foil from a larger, in particular web-shaped master sheet takes place.
Mit
besonders großem Vorteil wird die Prägeform als
selbsttragende, nahtlose Hülse, insbesondere zur Verwendung
mit einem Spannzylinder ausgebildet. Die selbsttragende Hülse
kann somit grundsätzlich mit einem beispielsweise in der
Um das Lösen der Masterfolie von der durch galvanische Abformung erhaltenen Prägeform zu erleichtern, kann die Oberfläche der Masterfolie vor dem Schritt des Abformen mit einem Trennmittel versehen werden.Around the release of the master foil from the by galvanic impression To facilitate the obtained embossing mold, the surface can the master sheet before the step of molding with a release agent be provided.
Vorteilhafterweise wird die galvanische Abformung in Schritt d) durch Abscheiden eines Metalls, insbesondere durch Abscheiden von Chrom, Nickel oder Kupfer, durchgeführt.advantageously, is the galvanic impression in step d) by depositing a Metal, in particular by the deposition of chromium, nickel or copper, carried out.
Besonders bevorzugt ist dabei eine Verfahrensvariante, bei der ein mehrschichtiges Abscheiden unterschiedlicher Metalle, insbesondere ein zweischichtiges Abscheiden, durchgeführt wird, wobei zunächst bevorzugt Chrom in einer Dicke von 1 μm bis 20 μm, vorzugsweise von 2 μm bis 4 μm, und danach bevorzugt Nickel in einer Dicke von 8 μm bis 200 μm, vorzugsweise von 10 μm bis 50 μm, auf der Masterfolie abgeschieden werden. Das vorstehend beschriebene zweischichtige Abscheiden hat den Vorteil, dass mit der ersten Schicht die für die galvanische Abformung erforderliche Leitfähigkeit des Prägelacks bereitgestellt wird, während mit der zweiten Beschichtung eine ausreichende Stabilität und Biegbarkeit der hergestellten Prägeform sichergestellt wird. Da die erste Schicht nach dem Ablösen der Prägeform von der Masterfolie die äußere Schicht der Mikrostruktur der Prägeform bildet, kann diese des Weiteren auch zugleich als Abrasionsschutzschicht dienen. Die durch die zweischichtige galvanische Abformung erhaltenen Prägeformen zeichnen sich demnach z. B. durch eine sehr hohe Abrasion- und Kratzbeständigkeit aus und sind zugleich ausreichend stabil und biegbar. Des Weiteren kann eine solche verhältnismäßig dünne Prägeform im Vergleich zu einer ebenfalls denkbaren, deutlich dickeren Prägeform schneller gefertigt werden (höherer Durchsatz bei der galvanischen Abscheidung). Auch ist eine Befestigung, z. B. auf einem zylindrischen Körper, auch ohne Verschweißen der Endbereiche der Prägeform durch Kleber oder magnetischer Befestigung möglich.Especially preferred is a process variant in which a multilayer Separation of different metals, in particular a two-layered Depositing, being performed, being first preferably chromium in a thickness of 1 μm to 20 μm, preferably from 2 microns to 4 microns, and thereafter preferred Nickel in a thickness of 8 microns to 200 microns, preferably from 10 μm to 50 μm, deposited on the master foil become. The above-described two-layer deposition has the advantage that with the first layer for the galvanic Impression required conductivity of the embossing lacquer is provided while with the second coating sufficient stability and flexibility of the produced Stamping mold is ensured. Because the first layer after the detachment of the embossing mold from the master foil the outer layer of the microstructure of the embossing mold Furthermore, this can also serve as Abrasionsschutzschicht at the same time. The embossing forms obtained by the two-layer galvanic impression are therefore z. B. by a very high abrasion and scratch resistance and are at the same time sufficiently stable and bendable. Furthermore can be such a relatively thin Embossing form compared to a likewise conceivable, clearly thicker stamping mold are made faster (higher throughput in galvanic deposition). Also, a fixture, z. B. on a cylindrical body, even without welding the end portions of the stamping die by adhesive or magnetic Attachment possible.
Neben
der bereits beschriebenen Ausbildung einer im Wesentlichen zylindrischen
Prägeform nach dem z. B. aus der
Die Prägeform kann auf den im Wesentlichen zylindrischen Körper, insbesondere durch Verschweißen der Stöße zweier Endbereiche der Prägeform, befestigt werden.The Embossing mold can be applied to the substantially cylindrical body, in particular by welding the joints two end portions of the stamping mold to be attached.
Des Weiteren ist es nach einer anderen Verfahrensvariante möglich, dass die Prägeform auf den im Wesentlichen zylindrischen Körper durch Kleben, Spannen und/oder durch eine magnetische Halterung befestigt wird.Of Furthermore, it is possible according to another variant of the method, that the stamping mold on the substantially cylindrical Body by gluing, clamping and / or by a magnetic Holder is attached.
In jedem Fall stellt die auf die im Wesentlichen zylindrischen Körper befestigte Prägeform einen Prägezylinder dar, der zur Erzeugung von Mikrostrukturen mit sehr hoher Auflösung eingesetzt werden kann.In In any case, that puts on the essentially cylindrical body attached embossing mold is an embossing cylinder, for generating microstructures with very high resolution can be used.
Die
erfindungsgemäß hergestellten Prägeformen
können sowohl bahnförmig als auch in Form eines
oben beschriebenen Prägezylinders für das in der
Anmeldung
Die Erfindung betrifft ferner eine Prägeform zum Erzeugen einer Mikrostruktur, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.The The invention further relates to a stamping mold for producing a Microstructure according to the invention Process is made.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit einer Mikrostruktur, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mikrostruktur mit einer erfindungsgemäßen Werkzeugform oder mit einer erfindungsgemäßen Prägeform erzeugt wird.The The invention also encompasses a method for producing a security element having a microstructure, the method being characterized is that the microstructure with an inventive Tool mold or with an inventive Embossing mold is generated.
In einer besonderen Verfahrensvariante, die sich insbesondere zur Herstellung des Sicherheitselements mit einer farbigen oder farblosen Mikrostruktur auf einem Träger eignet, ist vorgesehen, dass
- a) die Werkzeugform oder Prägeform derart bereitgestellt wird, dass ihre Oberfläche eine Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen in Gestalt der gewünschten Mikrostruktur aufweist,
- b) die Vertiefungen der Werkzeugform oder Prägeform mit einem hartbaren farbigen oder farblosen Lack befüllt werden,
- c) der Träger für eine gute Verankerung des farbigen oder farblosen Lacks vorbehandelt wird,
- d) die Oberfläche der Werkzeugform oder Prägeform mit dem Träger in Kontakt gebracht wird,
- e) der in Kontakt mit dem Träger stehende Lack in den Vertiefungen der Werkzeugform oder Prägeform gehärtet und dabei mit dem Träger verbunden wird, und
- f) die Oberfläche der Werkzeugform oder Prägeform wieder von dem Träger entfernt wird, so dass der mit dem Träger verbundene, gehärtete Lack aus den Vertiefungen der Werkzeugform oder Prägeform gezogen wird.
- a) the tool mold or embossing mold is provided such that its surface has an arrangement of elevations and depressions in the form of the desired microstructure,
- b) the depressions of the mold or embossing mold are filled with a hardcible colored or colorless varnish,
- c) the backing is pretreated for good anchoring of the colored or colorless lacquer,
- d) the surface of the mold or embossing mold is brought into contact with the carrier,
- e) cured in contact with the carrier paint in the recesses of the mold or embossing mold, thereby being connected to the carrier, and
- f) the surface of the tool mold or embossing mold is removed again from the carrier so that the hardened lacquer associated with the carrier is drawn out of the depressions of the mold or embossing mold.
Schließlich umfasst die Erfindung auch ein Sicherheitselement mit einer Mikrostruktur, das mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.After all the invention also encompasses a security element with a microstructure, that produced by a method according to the invention is.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.Further Embodiments and advantages of the invention will be explained below with reference to the figures. For better Clarity is indicated in the figures on a scale and proportionally true representation omitted.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Erfindung wird nun am Beispiel einer Werkzeugform zum Erzeugen einer
Mikrostruktur näher erläutert.
Mittels
eines nicht dargestellten Prägewerkzeugs, insbesondere
eines Prägezylinders, wurden in dem Prägelack
Ein weiterer Parameter zur Einstellung der Dämpfungseigenschaften stellt die Verweildauer des Prägewerkzeugs in dem Prägelack dar. Eine Verweildauer von ca. 0,1 sec. bis 2 sec. hat sich im Allgemeinen als geeignet herausgestellt, um die Mikrostrukturen der erfindungsgemäßen Werkzeugform bei guter Dämpfung der Unebenheiten des Prägewerkzeugs zu erzeugen.One additional parameter for setting the damping properties represents the residence time of the embossing tool in the embossing lacquer A residence time of about 0.1 second to 2 seconds has generally proved to be suitable to the microstructures of the invention Tool shape with good damping of the bumps of the embossing tool too produce.
In
In
Aus
Die
in
Die
in
Bei der galvanischen Abscheidung ist in der Regel zunächst eine dünne leitfähige Schicht auf der Oberfläche des Prägelacks auszubilden, um die für die galvanische Abscheidung erforderliche Leitfähigkeit bereitzustellen. In der Praxis haben sich z. B. Chromschichten als Abrasionsschutzschicht mit einer Schichtdicke von ca. 2 μm bis 4 μm als ausreichend erwiesen.at the galvanic deposition is usually first a thin conductive layer on the surface of the embossing lacquer to form the for the galvanic Deposition to provide required conductivity. In practice, z. B. chrome layers as Abrasionsschutzschicht with a layer thickness of about 2 microns to 4 microns as sufficiently proven.
Zusätzlich oder alternativ kann die Mikrostruktur des Weiteren auch mit einer Antihaftbeschichtung versehen sein, um beispielsweise das Ablösen der Werkzeugform von einer durch die Werkzeugform in einem Prägelack geprägten Mikrostruktur zu erleichtern.additionally Alternatively, the microstructure may also be provided with a Non-stick coating be provided, for example, the peeling the tool shape of one through the mold in an embossing lacquer to facilitate embossed microstructure.
Die vollständig fertiggestellte Werkzeugform kann grundsätzlich sofort als bahnförmige Werkzeugform zur Erzeugung von Mikrostrukturen eingesetzt werden. Zweckmäßig ist es allerdings, sie zunächst zu einer Rolle aufzuwickeln, um eine abrollbare, bahnförmige Werkzeugform bereitzustellen. Die in Form einer Rolle vorliegende Werkzeugform kann dann bis zu dem Zeitpunkt gelagert werden, an dem die Werkzeugform zur Herstellung von Mikrostrukturen eingesetzt werden soll.The completely finished mold can basically immediately as a web-shaped tool mold for the production of microstructures be used. It is useful, to wind it up to a roll, to a rollable, web-like To provide tool shape. The present in the form of a roll Tool mold can then be stored until the time at the tool mold used for the production of microstructures shall be.
Wie
bereits erwähnt, kann eine bahnförmige Werkzeugform
nach
Die
erfindungsgemäße Werkzeugform kann gemäß einer
alternativen Ausführungsform aber auch auf einem Körper,
insbesondere einem im Wesentlichen zylindrischen Körper,
angeordnet werden, wie dies in
Sofern
die Werkzeugform nicht, wie oben beschrieben, durch ein Schneidverfahren
auf die erforderliche Größe gebracht werden soll
oder kann, ist es grundsätzlich auch denkbar, die Endbereiche
der Trägerfolie auf dem Zylinder
Um die Abrolleigenschaften einer solchen Werkzeugform mit Überlappungsbereich zu verbessern, kann im Überlappungsbereich (überlappende Endbereiche der Trägerfolie) auch eine Füllung, insbesondere ein strahlenhartbarer Lack aufgebracht werden.Around the rolling properties of such a tool mold with overlap area can improve in the overlap area (overlapping end areas the carrier film) also a filling, in particular a radiation-hardenable paint can be applied.
Alternativ
ist es aber auch möglich, die überlappenden Endbereiche
der Folie in geeigneter Weise, z. B. durch ein Schneideerfahren,
zu entfernen und die so entstandenen Stoßbereiche
Der
durch die Werkzeugform
Sofern
die Oberfläche der Werkzeugform
Weitere
Aspekte der Erfindung werden nun mit Bezug auf die
Wie
aus
Um
nun ausgehend von der in
In
der in
Die
galvanisch abgeschiedene Prägeform
Eine
alternative Herstellung der Prägeform ist in
Die
gemäß
Die
Anordnung einer solchen nahtlosen Prägeform
Selbstverständlich
kann eine durch galvanische Abformung erhaltene Frageform
Wie
in
Auch
die in den
Die
mit den Prägeformen der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 2007/008953 [0005] - EP 2007/008953 [0005]
- - EP 2007/005200 [0006, 0016, 0028, 0031, 0073, 0098, 0103, 0115] - EP 2007/005200 [0006, 0016, 0028, 0031, 0073, 0098, 0103, 0115]
- - EP 1442883 A1 [0030, 0065] EP 1442883 A1 [0030, 0065]
- - EP 1369262 A2 [0051, 0052, 0056, 0063, 0069, 0112] - EP 1369262 A2 [0051, 0052, 0056, 0063, 0069, 0112]
Claims (64)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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