DE1301462B

DE1301462B - Verfahren zum Herstellen eines Praege-, Press- oder Spritzwerkzeuges, dessen formgebende Oberflaeche eine galvanisch hergestellte, auf einer Versteifungsunterlage befestigte Metallschicht ist

Info

Publication number: DE1301462B
Application number: DE1966ST025613
Authority: DE
Original assignee: STEDING RICHARD
Current assignee: STEDING RICHARD
Priority date: 1966-07-07
Filing date: 1966-07-07
Publication date: 1969-08-21

Description

Es ist bekannt, Bilder und Werbeplakate so zu gestalten, daß sie bei der Betrachtung auf den Beschauer eine räumliche, plastische Wirkung ausüben. Die räumliche Wirkung erfordert, daß das Bild aus vielen schmalen und unmittelbar nebeneinander parallel verlaufenden Teilbildern besteht und daß vor ihm, vorzugsweise mit durchsichtigem Klebstoff verbunden, eine durchsichtige Kunststoffolie angeordnet ist, die auf ihrer dem Betrachter zugewendeten Vorderseite mit ihren Rändern unmittelbar nebeneinanderliegende angeformte Stablinsen aufweist, deren Breite der Breite der schmalen Teilbilder genau entspricht. Wenn hier von Stablinsen gesprochen wird, so soll damit zum Ausdruck gebracht werden, daß es sich um Linsen einer langgestreckten rechteckigen Grundform handelt, deren optisch wirksame Oberfläche annähernd halbzylindrisch verläuft. Um der Kunststoffolie die einseitig linsenförmige Oberflächenkontur zu geben, wird sie erwärmt und gegen eine entsprechende Prägeform gedrückt, so daß sie ao deren Oberflächenform annimmt. Da die Stablinsen außerordentlich kleine Dimensionen, z. B. eine Breite von 100 μ und einen entsprechend kleinen Krümmungsradius sowie geringe Höhe haben, so ist es verständlich, daß das Herstellen einer Prägeform dieser Art große technische Schwierigkeiten bereitet.

Zur Herstellung solcher Prägeformen ging man bisher so vor, daß eine entsprechend starke Stahlplatte mit polierter Oberfläche in einem außerordentlieh komplizierten zeitaufwendigen und daher teuren Arbeitsverfahren mittels eines Gravierwerkzeuges oder auch einer dünnen Schleifscheibe, deren Arbeitskante der Linsenform entsprechend pofiliert ist und wobei mehrere Schleifscheiben in entsprechendem Abstand nebeneinander genau berührend parallel geführt werden müssen, über ihre ganze Breite hin als negative Form mit Rillen versehen wurde. Es ist ein genauer Rillenabstand, und es sind hohe Ansprüche an die Parallelität zu fordern, da Differenzen die Prägeplatte unbrauchbar machen. Die Profilierung dieser Werkzeuge ist daher sehr schwierig, zeitaufwendig und teuer. Je größer dabei die Fläche des Werkzeugs und damit die Zahl der Stablinsen ist, um so eher führte diese Herstellungsart zu Ungenauigkeiten. Jeder Fertigungsfehler wird später an den danach herzustellenden Kunststoffolien sichtbar. Besonders schwer ist es dabei, einen gleichbleibenden Krümmungsradius und scharfe Trennkanten zwischen den einzelnen Stablinsen zu erzielen. Weiter ist darauf hinzuweisen, daß sowohl beim Arbeiten mit z. B. einem Diamanten wie auch mit einer Schleifscheibe die erzielte Rillenoberfläche verhältnismäßig rauh ist. Die optische Qualität der geprägten Stablinsen wird jedoch um so besser, je besser die Oberflächengüte des Prägewerkzeugs ist. Die erforderliche Oberflächengüte läßt sich aber auch durch Nachbearbeitung mit Poliermitteln nicht erreichen, zumal dabei gerade die erforderliche Schärfe der Trennkanten der Stablinsen wieder verlorengeht. Ein weiterer Nachteil der üblichen Herstellung besteht darin, daß jede weitere Prägeform einzeln mit dem gleichen Verfahren und Aufwand hergestellt werden muß, und zwar wiederum mit dem großen Risiko der Bildung von Fehlerstellen. Die Herstellung von Werkzeugoberflächen mit punkt- oder facettenförmigen Linsen wäre mit den erwähnten Mitteln gar nicht möglich.

Es ist bekannt, Präge-, Preß- oder Spritzformen nach einem vorher im Wege der Gravur geschaffenen teuren positiven Urmodell dadurch herzustellen, daß man auf der Oberfläche dieses Urmodells eine galvanische dünne Hüllschicht schuf, die man später auf einer entsprechend gestalteten Formenhälfte, z. B. mit einer Ausgußmasse, befestigte.

Bei mit Schallaufzeichnungen bespielten Oberflächen hat man mittels Schneidnadeln auf einem Wachszylinder die positive Originalaufzeichnung in Form einer Tonspur aufgebaut und zur Herstellung eines Werkzeugs für die Erzeugung von Vervielfältigungen dessen Oberfläche mit Metall, wie Silber, bedampft. Man hat auch bereits ein mehrstufiges Verfahren insoweit ausgeführt, als man zunächst ein Oxyd einer anorganischen Verbindung großer Härte aufbrachte, darauf eine weitere Metallschicht aufdampfte und nun in einem galvanischen Bad eine Metallschicht aufbaute, die hierbei jedoch nur als verdickende Hinterbauung diente.

In beiden Fällen muß besonders beachtet werden, daß zunächst ein positives Urmodell mit mechanischen Mitteln geschaffen werden muß.

Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, auf die Herstellung eines unter Zuhilfenahme mechanischer Werkzeuge hergestellten Ursprungsmodells für die Erzeugung einer Präge-, Preßoder Spritzform zur Bildung optisch wirksamer Linsen (Stablinsen, Punktlinsen, facettenförmiger Linsen) zu verzichten und eine positive Mutterform auf fototechnischem Weg lediglich unter Benutzung einer entsprechenden Bildvorlage einerseits und eines galvanischen Aufbauverfahrens andererseits in größter Genauigkeit und mit hochglänzender Oberfläche in wesentlich kürzerer Zeit, einfacher und weit billiger herzustellen, von dem dann beliebig viele negative formbildende Schichten in bekannter Weise galvanisch kopiert werden können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß

a) zunächst zur Herstellung einer positiven Mutterform eine Metallplatte auf an sich bekanntem fotografischem Wege mit einer isolierenden Kopierschicht versehen, auf diese eine parallele Linien, runde oder mehreckige punktförmige Gebilde aufweisende Bildvorlage aufkopiert und entwickelt wird, oder zusätzlich, wenn mit einer entsprechend umgekehrten Bildvorlage gearbeitet wird, die Metallplatte geätzt und anschließend die tiefgeätzten Räume mit einem erhärtenden Isolierstoff ausgefüllt und danach die Oberfläche der Metallplatte glattgeschliffen wird, so daß stromleitende und nicht stromleitende Oberflächenteile abwechseln,

b) darauf in einem galvanischen Bad auf den nach der Entwicklung bzw. der Ätzung schichtfreien stromleitenden Stellen unter Ausnutzung des eintretenden Seitenwachstums ein hochglänzender Metallniederschlag, vorzugsweise Nickel, in Form von linsenförmigen Vorsprüngen aufgebaut wird, jedoch nur so lange, bis die Ränder benachbarter Vorsprünge sich — unter Bildung eines spitzen Winkels — berühren,

c) alsdann die gesamte Oberfläche in an sich bekannter Weise mit einer elektrisch leitenden Trennschicht versehen, z. B. mit Ammoniumbichromat behandelt oder verchromt wird,

3 4

d) worauf mit dieser Mutterform in einem galva- F i g. 5 Teilstücke einer Prägeplatte mit runden, nisch oder stromlos arbeitenden Bad eine bzw. facettenförmigen Linsen und Metallschicht gebildet wird, die nach Erreichen F i g. 6 eine fertige Prägewalze.

der aus Festigkeitsgründen erforderlichen Dicke In der Zeichnung mußten zum besseren Verständabgelöst wird und 5 nis der Schwierigkeiten der Prägeplattenherstellung

e) diese Metallschicht, ζ. B. unter Benutzung eines die Dimensionen stark vergrößert werden. Klebemittels, in bekannter Weise als Arbeits- .^S-¹ ™& ^die Bridschicht 1, die mit einer durchfläche auf einer entsprechend widerstandsfähigen ⁵¹^f Kunststoffolie 2 verbunden, vorzugsweise

Platte oder Walze befestigt wird. Tf^l. f' .^d _u ^eren,. ^{dem Bet}5^aC?t^r ^zu^^eadete

ίο Vorderfiache über die ganze Ausdehnung hm par-

Auf diese Weise kann man von dieser Mutterform allel verlaufende, unmittelbar aneinanderliegende höchster Genauigkeit, deren Herstellung selbst schon Stablinsen 2« aufweist, deren Breite der Breite der in geringer Zeit und zu einem verhältnismäßig schmalen, parallel zu ihnen verlaufenden, nicht darniedrigen Preise lediglich nach einer vergrößerten gestellten Teilbilder der Bildschicht 1 genau entZeichnung im Wege fotografischer Verkleinerung 15 spricht. Diese stablinsenförmige Oberfläche erhält erfolgen kann, beliebig viele gleich gute Metallüber- die Kunststoffolie 2 vorzugsweise durch Prägen oder züge mit hochglänzender Arbeitsoberfläche und auf innerhalb einer Spritzform, wobei die Prägeplatte diese Weise auf billigstem Wege jede gewünschte bisher unter Benutzung von parallel geführten Zahl von Präge-, Preß- oder Spritzformen herstellen, Gravierwerkzeugen oder Schleifscheiben gebildet ohne daß es also der Herstellung eines kostspieligen 20 wurde.

Urmodells bedurfte. Erfindungsgemäß wird zunächst eine positive Da sich das Vorbild für die Herstellung, die Bild- Mutterform 3 bis 6 gebildet, die der Endform der vorlage, zeichnerisch beliebig gestalten läßt, so kann geprägten Kunststoffolie 2, 2^a entspricht. Die Herman auch Formen herstellen, die sich mit dem bis- stellung dieser Mutterform erfolgt in folgender her dafür angewendeten Verfahren überhaupt nicht 25 Weise:

herstellen lassen, z. B. punktartige, über die ganze Auf einer geschliffenen Metallplatte, vorzugsweise

Fläche hin angeordnete runde oder facettenförmige Stahlplatte 3, wird (Fig. 2a) auf dem bekannten

Linsen. fotografischem Wege eine lichtempfindliche isolie-

Die auf diese Weise erzeugten dünnwandigen rende Kopierschicht 4 angebracht und diese mit

Metallüberzüge lassen sich auch in eine Spritzform 30 einem (positiven) Rasterbild (Bildvorlage) belichtet,

einkleben, wenn die Kunststoffolie in einer solchen so daß an den unbelichteten Stellen bei der üblichen

erst gebildet wird. Man kann sie aber auch Entwicklung schmale Schlitze 5 entstehen. An diesen

auf den Umfang eines walzenförmigen Prägewerk- Schlitzen 5 ist die Oberfläche der Metallplatte 3 jetzt

zeugs aufkleben, falls die Kunststoffolie auf dem stromleitend. Es wechseln also stromleitende und

Rotationswege mit der Linsenprägung versehen wer- ₃₅ nicht stromleitende Flächenteile miteinander ab.

den soll. Man kann aber auch (Fig. 2b) in ebenfalls be-

Da die mit der Kunststoffoberfläche in Berührung kannter Weise auf der mit einer isolierenden ätzkommende Oberfläche des erzeugten Metallüberzugs resistenten Kopierlackschicht eine (negative) Bildspäter durch Druck hoch beansprucht wird, muß sie vorlage aufkopieren und zur Herstellung einer besonders widerstandsfähig bzw. hart sein. Das läßt ₄₀ Matrize die unbelichteten Stellen 4 ätzen, die dasich dadurch erreichen, daß man die Mutterform durch geschaffenen Vertiefungen mit einer erhärtenzum Aufbau des Metallüberzugs zunächst für eine den Isolierstoffmasse auffüllen und die Oberfläche bestimmte Zeit in ein stromlos arbeitendes Metall- planschleifen, wobei auch die ätzresistente Kopierüberzugsbad (chemisches Reduktionsbad) bringt, in schicht im Bereich der Schlitze 5 entfernt wird, so dem eine sehr harte Schichtstärke erzeugt wird, dann ₄₅ daß die Oberfläche der Metallplatte 3 dort jetzt diese Behandlung abbricht und nun die Mutterform ebenso stromleitend frei liegt, wie bei dem ersten in einem galvanischen Bad weiterbehandelt, bis der Beispiel. Nach der Breite der aufzubauenden Stab-Metallüberzug die gewünschte Endstärke erreicht linse 2« und deren Krümmungsradius ist die gerinhat. Hierfür kann vorteilhaft Kupfer oder Weich- _gere Breite des Schlitzes zu bestimmen. An sich nickel verwendet werden, die gegenüber anderen ₅₀ könnte diese Bildvorlage auch mittels einer isolieren-Metallen in geringerer Zeit aufbaubar sind. den ätzresistenten Farbe auf die Platte 3 aufgedruckt

Der fertige, von der Mutterform abgezogene _sein.

Metallüberzug kann vorteilhaft auch noch bekann- wird diese Platte 3 nun in ein galvanisches Bad ten, unter Wärmeanwendung verlaufenden Härte- gebracht, so bilden sich im Laufe einer längeren verfahren unterworfen werden, um die im strom- ₅₅ Behandlungsdauer unter Ausnutzung des Seitenlosen Reduktionsbad erzielte Oberflächenschicht Wachstums die stablinsenförmigen Vorsprünge 6. noch härter und widerstandsfähiger zu gestalten (bis _Di_eser Aufbau wird fortgesetzt, bis sich die Ränder zu etwa 1250 Vickers). dieser Vorsprünge 6 gerade berühren. Es ergeben

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfin- sich auf diese Weise spitzwinklige Räume, die durch

dung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, 60 die Oberfläche der Isolierschicht 4 begrenzt werden,

bei dem die Linsen als Stablinsen ausgebildet sind. Die Oberfläche der Vorsprünge 6 ist durch den gal-

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein vanischen Aufbau molekularglatt und hochglänzend.

Stück eines fertigen räumlich betrachtbaren Bildes, I_n diesem Zustand ist die Mutterform 3 bis 6 fertig.

Fig. 2a und 2b eine Mutterform für die Herstel- Sie wird aber noch für ihre weitere Verwendung mit

lung von Prägeplatten ohne bzw. mit Ätzung, 6₅ einer Trennschicht versehen, z. B. mit Ammonium-

Fig_; 3 eine mit der Mutterform hergestellte Präge- bichromat behandelt oder auch verchromt, um zu erplatte in Stirnansicht, reichen, daß die später auf der Oberfläche derselben

Fig. 4 dieselbe in perspektivischer Ansicht, in einem galvanisch oder auch einem stromlosen

Metallüberzugsbad aufgebaute Metallschicht 7 leicht abgezogen werden kann.

Bei der Badbehandlung entsteht eine als negative Prägeform verwendbare Metallüberzugsschicht 7 entsprechender Stärke, wobei sich schon eine solche von 200 μπι als ausreichend erwiesen hat. Diese Metallüberzugsschicht wird mittels einer Klebstoffschicht 8 auf einer stabilen metallischen Unterlage, z. B. einer Platte 9 oder einer Walze 9°, befestigt, die nicht mehr aus starkwandigem Stahl bestehen muß, sondern auch aus Kunststoff entsprechender Widerstandsfähigkeit gebildet werden kann. Die Klebebefestigung erfolgt mit besonderem Vorteil durch Benutzung einer doppelseitig klebenden Kunststofffolie. Die Schicht 1, 8, 9 kann auch Bestandteil einer Kunststoffspritzform sein, wenn die Kunststoffolie im Preß- oder Spritzverfahren in dieser Form hergestellt werden soll.

Aus F i g. 2 und 3 ergibt sich, daß man mit einer derartigen positiven Mutterform 3 bis 6 eine belie- ao bige Zahl von Metallüberzügen 7 gleich guter Qualität herstellen kann, die zu einer entsprechenden Zahl absolut gleicher Präge-, Preß- oder Spritzformen verwendbar sind. Es ergibt sich daraus auch, daß man auf diese Weise wesentlich schwierigere Aufgaben hinsichtlich der Herstellung der Prägeformen lösen kann, so daß also, da die Bildvorlage in großen Dimensionen aufgezeichnet und dann fotografisch verkleinert wird, auch Breite, Krümmungsradius und Höhe genau vorgeschrieben werden können.

Die Herstellung der Prägeform für die sehr feinlinigen Folienoberflächen wird auf diese Weise wesentlich vereinfacht und daher verbilligt. Von ganz besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß die Arbeitsoberfläche der Prägeform 7 hochglänzend ist, so daß bei der Abformung auf die Kunststoffolie 2,2^a auch diese eine hochglänzende Oberfläche besitzt, die für die Durchsichtigkeit und die Vergrößerung des zu betrachtenden Bildes von großer optischer Bedeutung ist.

Wenn die Behandlung in einem stromlosen Metallüberzugsbad erfolgt, so entsteht eine sehr harte Arbeitsoberfläche, was für die Widerstandsfähigkeit der vorspringenden spitzen, besonders hoch beanspruchten Trennkanten 7^a zwischen den einzelnen Stablinsen 2" von Vorteil ist. Da die Behandlung im stromlosen Reduktionsbad aber erhebliche Kosten und Zeitaufwand erfordert, so kann man diese Behandlung auch nach nur verhältnismäßig kurzer Zeit abbrechen und dann die Mutterform 3 bis 6 in ein galvanisches Bad verbringen, um die übrige insgesamt erforderliche Wandstärke des Metallüberzugs 7 schneller und billiger aufzubauen, wobei dafür auch ein billigeres Metall, wie z. B. Kupfer oder Weichnickel, verwendet werden kann. Nach F i g. 3 endet die harte Schicht etwa an der gestrichelten Linie 7', hinter der die übrige galvanische Schicht folgt. Für diese besonders harte Schicht hat sich eine Stärke von etwa 25 μΐη als ausreichend erwiesen. Zu noch größeren Härtegraden der Metallüberzugsschicht 7 gelangt man, wenn diese einem bekannten, unter Wärmeaufwendung verlaufenden Härteverfahren unterworfen wird.

Auf der Mutterform 3 bis 6 kann man auch runde oder sechseckige Vorsprünge 6 erzeugen, wodurch runde oder facettenförmige Linsen 2^b, 2^C (Fig. 5) auf der geprägten oder gesprizten Kunststoffolie 2 entstehen. Hierzu müssen die schichtfreien Stellen 5 der Metallplatte 3 rund bzw. sechseckig gestaltet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Präge-, Preß- oder Spritzwerkzeugs, dessen formgebende Oberfläche eine galvanisch hergestellte, auf einer Versteifungsunterlage befestigte Metallschicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung optisch wirksamer Linsen (Stablinsen, Punktlinsen, facettenförmiger Linsen) unter Anwendung von Wärme und Druck auf der Oberfläche einer plastifizierbaren durchsichtigen Kunststoffolie

a) zum Herstellen einer positiven Mutterform (3, 4, 5, 6) eine Metallplatte (3) auf an sich bekanntem fotografischem Wege mit einer isolierenden Kopierschicht (4) versehen, auf diese eine entsprechende Bildvorlage aufkopiert und entwickelt oder zusätzlich einer Ätzung mit nachfolgender Ausfüllung der vertieften Räume durch einen erhärtenden Isolierstoff und anschließendem Schleifen der Oberfläche unterworfen wird, so daß stromleitende und nicht stromleitende Oberflächenteile abwechseln,

b) in einem galvanischen Bad auf den nach der Entwicklung bzw. der Ätzung schichtfreien stromleitenden Stellen (5) unter Ausnutzung des eintretenden Seitenwachstums ein hochglänzender Metallniederschlag, vorzugsweise Nickel, in Form von linsenförmigen Vorsprüngen (6) aufgebaut wird, jedoch nur so lange, bis die Ränder benachbarter Vorsprünge (6) sich unter Bildung eines spitzen Winkels berühren,

c) die gesamte Oberfläche der Metallplatte (3) und der Vorsprünge (6) in an sich bekannter Weise mit einer elektrisch leitenden Trennschicht versehen, z. B. mit Ammoniumbichromat behandelt oder verchromt wird,

d) worauf mit dieser Mutterform (3, 4, 5, 6) in einem galvanisch oder stromlos arbeitenden Bad eine Metallschicht (7) gebildet wird, die nach Erreichen der aus Festigkeitsgründen erforderlichen Dicke abgelöst wird,

e) und diese Metallschicht (7) z. B. unter Benutzung eines Klebemittels (8) in bekannter Weise als Arbeitsfläche auf einer entsprechend widerstandsfähigen Platte (9) oder Walze (9^a) befestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterform (3, 4, 5, 6) zum Aufbau einer schwachen, besonders harten Metallüberzugsschicht (7) zunächst in ein stromloses chemisches Reduktionsbad gebracht und anschließend auf diese Schicht im galvanischen Bad die restliche Metallüberzugsschicht aufgebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen