DE202018101229U1

DE202018101229U1 - Prägestruktur unter Verwendung von hochdichtem Druck zum Erzeugen von schattierten oder gekrümmten stark reflektierenden Bereichen auf rotationsgeprägten Folien

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Publication number: DE202018101229U1
Application number: DE202018101229.0U
Authority: DE
Original assignee: Boegli Gravures SA
Current assignee: Boegli Gravures SA
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2018-07-12
Anticipated expiration: 2028-02-01
Also published as: RU2019142674A3; US11298911B2; EP3415306A1; RU2019142674A; CN110958938A; ES2906365T3; CN110958938B; EP3638500B1; WO2018229557A1; PL3638500T3; EP3638500A1; PT3638500T; RU2768642C2; US20210154964A1

Abstract

Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Prägen von individuell Licht reflektierenden Bereichen auf einem Folienmaterial, wobei das Verfahren umfasstdas Zuführen eines Folienmaterials in einen Walzenspalt zwischen einem Walzenpaar, wobei das Walzenpaar eine Motorwalze und eine Gegenwalze umfasst,das Anordnen der Motorwalze und der Gegenwalze wenigstens in einem vorgegebenen Umfang mit einer Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen in einem schachbrettartigen Muster, wobei sich positive und negative Vorsprünge in axialer und radialer Richtung abwechseln,wobei die positiven Vorsprünge der Motorwalze zusammen mit abwechselnden entsprechenden negativen Vorsprüngen auf der Gegenwalze während des Betriebs der Walzen und im Walzenspalt eine erste gerade Linie im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung bilden, undwobei die negativen Vorsprünge der Motorwalze zusammen mit abwechselnden entsprechenden positiven Vorsprüngen auf der Gegenwalze während des Betriebs der Walzen und im Walzenspalt eine zweite gerade Linie im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung bilden, fernerwobei sich jeder positive Vorsprung von einer Basisfläche von seiner Walze zu einer Oberseite des positiven Vorsprungs in einer Richtung weg von einer Drehachse seiner Walze erstreckt, und sich jeder negative Vorsprung von der Basisfläche seiner Walze zu einer Unterseite des negativen Vorsprungs in einer Richtung zur Drehachse seiner Walze hin erstreckt;wobei während eines Prägebetriebs der Motorwalze und der Gegenwalze und im Walzenspalt jeder Vorsprung der Motorwalze an allen Seitenflächen durch Vorsprünge der Gegenwalze umgeben ist; undwobei auf einer Walze jeder nicht am vorgegebenen Umfang angeordnete positive oder negative Vorsprung axial in Bezug auf die im Umfang angrenzenden positiven oder negativen Vorsprünge jeweils auf der gleichen Walze versetzt ist;wobeisich die Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen der Gegenwalze nahtlos und spaltlos mit diesen entsprechenden negativen und positiven Vorsprüngen der Motorwalze an der beabsichtigten Prägung des Folienmaterials verbindet und somit eine homogen verbundene geprägte Polyederform in der Folie ermöglicht wird,und wobei das Verfahren ferner umfasstdas Formen von jedem positiven und negativen Vorsprung auf der Motorwalze als ein n-eckiges Polyeder mit einer zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche ausgebildeten spezifischen Oberfläche, wobei jeder positive Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Oberseite entspricht und jeder negative Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Unterseite entspricht.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft das Gebiet des Folienprägens. Insbesondere betrifft die Erfindung eine zum Ausführen eines Verfahrens zum Erzeugen von schachbrettartigen Prägungen wie in der europäischen Patentanmeldung EP16205224 beschrieben, die hier durch Verweis eingeschlossen ist, und zum Bereitstellen entsprechender Prägewalzen und deren Verwendung in einem Paar von Prägewalzen zum Bereitstellen von Folien mit schattierten Bereichen ausgebildete Vorrichtung.
Hintergrund
Der Bereich des Feinprägens von dünnen Folien mit einer Stärke in einem Bereich von etwa 30 µm bis 120 µm mit dem Rotationsverfahren, wobei die Folien für Verpackungszwecke oder dekorative Zwecke vorgesehen sind, gewinnt seit den 80er Jahren zunehmend an Interesse.
Das Prägen von Verpackungsfolien durch Rotationsprägen mit Walzen ist in der Tabak- und Lebensmittelindustrie Stand der Technik. Solche Verpackungsfolien können beispielsweise sogenannte Innerliner sein, die zum Wickeln um ein Zigarettenbündel oder zur Verwendung als Verpackungsmaterial für Schokolade, Butter oder ähnliche Lebensmittelerzeugnisse sowie Elektronik, Schmuck oder Uhren ausgebildet sind.
Die Innerliner wurden üblicherweise aus reinen Aluminiumfolien wie Aluminiumfolien für den Haushalt hergestellt. Diese Folien wurden durch Zuführen dieser in einen Walzenspalt zwischen einem Walzenpaar geprägt. Wenigstens eine der Walzen umfasste eine topographische Struktur, die beispielsweise ein Logo definierte. Bis zu den 80er Jahren umfasste solch ein Walzenpaar meist eine Stahlwalze, auf der ein Profil ausgebildet war, und eine Gegenwalze aus elastischem Material wie Gummi, Papier oder Plexiglas. Das Eindrucken oder Prägen des Profils der Logo tragenden Walze, auch als Patrizenwalze bezeichnet, in die Gegenwalze, auch als Matrizenwalze bezeichnet, ermöglichte das Erzielen des Spiegeleindrucks des Logos in der Folie.
Kompliziertere Logos erforderten das Reproduzieren der Topographie der Patrizenwalze in einer Schicht der Matrizenwalze und die ausgesparten Teile auf der Matrizenwalze entsprechend erhöhten Teilen der Patrizenwalze wurden durch Ätzen oder andere entsprechende Prozesse abgetragen. In jüngerer Zeit erfolgte solch ein Abtragen und Ausschneiden mit Lasern. Da die erzielbaren mechanischen Toleranzen mit mechanischen Werkzeugen beschränkt waren, konnten die Aussparungen lediglich in einem relativ groben Raster eingearbeitet werden und wurden anschließend im Zusammenwirken zwischen einer speziellen Patrizenwalze und einer Matrizengegenwalze verwendet. Daher war das Herstellen von Ersatzwalzen in Paaren erforderlich, was teuer ist. Dies machte die Herstellung solcher Walzen für das industrielle Prägen von beispielsweise Innerlinern für die Tabakindustrie unerschwinglich teuer.
Auf der Suche nach einer alternativen Prägelösung ab 1980 und nach der Einreichung der US-Patentanmeldung US 5 007 271 durch den Anmelder wurde ein sogenanntes Pin-up-Pin-up-System entwickelt, wobei zwei identische Stahlwalzen eine sehr große Zahl von kleinen Zähnen tragen, die ineinandergreifen, um zwischen sich Papier zu greifen und zu prägen, das dazwischen zugeführt wird. Logos werden durch vollständiges oder partielles Auslassen von Zähnen von einer der Walzen geprägt. Technische Herstellungseinschränkungen erforderten zwischen einer Walze und der Gegenwalze einen Abstand von einer halben Schrittlänge. Dies verhinderte ein glänzendes Prägen, um die Gefahr des Perforierens des geprägten Materials zu vermeiden.
Ferner ermöglichte das Pin-up-Pin-up-Verfahren das Erzeugen eines sogenannten Satinierungseffekts, wobei eine große Zahl von durch die Zähne erzeugten kleinen Aussparungen der Oberfläche ein mattes, samtiges Aussehen verleiht, was dem geprägten Material ein exklusiveres Aussehen geben.
Parallel zur Entwicklung in der Prägetechnologie und der Herstellung von Prägewalzen trat ebenfalls eine Änderung im Bereich von Verpackungsmaterialien ein. Die ursprünglich reinen Aluminiumfolien wurden durch Papierfolien ersetzt, deren Oberflächen mit einer dünnen Metallschicht beschichtet waren, die aus offensichtlichen Umweltschutzgründen immer dünner wurde. In jüngerer Zeit wurde die Metallschicht auf die Papieroberfläche aufgesputtert. Es ist zu erwarten, dass die Metallisierung der Papieroberfläche zukünftig noch dünner wird oder möglicherweise komplett verschwindet.
Es gibt ebenfalls Überlegungen, vollständig von der klassischen Zigarettenverpackung wegzugehen, wobei die Zigaretten in einen Innerliner gewickelt werden und dieses Päckchen von umwickelten Zigaretten in eine Kartonschachtel gesteckt wird. Es wird stattdessen die Verwendung eines sogenannten Softpacks angestrebt, wobei es sich hier ausschließlich um eine äußere Alufolie handelt, die beide Funktionen erfüllt, das heißt erstens das Halten der Feuchtigkeit in den Zigaretten und das Schützen der Zigaretten vor Gerüchen von außen und zweitens das Verleihen einer vorgegebenen Steifigkeit für das Päckchen, um die Zigaretten mechanisch zu schützen.
Die Entwicklung der Walzenfertigungstechnologie, insbesondere wie sie vom vorliegenden Antragsteller beispielsweise in US 7 036 347 bekannt ist, ermöglicht eine noch größere Vielfalt von dekorativen Effekten auf Innerlinern und attraktiven optischen Effekten für die Werbung. Dies wird in der Tabak- und Lebensmittelindustrie im breiten Umfang eingesetzt. Es bestehen aber Bestrebungen, die Werbung zu verringern und gegebenenfalls zu beseitigen, und somit wird es nicht mehr möglich sein, optisch wirksame Werbung im gleichen Umfang wie heute zu prägen.
Es ist ebenfalls zu berücksichtigen, dass eine Feinprägung nur mit dem Nachteil von hohen Kosten und erheblichem Aufwand für die Herstellung von entsprechenden Walzen erzielt werden kann. Ebenfalls werden in solch einem Fall, wenn eine Patrizenwalze und eine umgekehrt kongruente Matrizenwalze verwendet werden, um eine Folie zusammenzudrücken, die zwischen diesen durchgeführt wird, in axialer Richtung Spannungen erzeugt, die für Tabakproduktpapier nicht mehr akzeptabel sind. Ferner besteht eine Schwierigkeit, das Begrenzen des Auftretens von Löchern zu erzielen, und es sind sehr hohe Drücke in einem Hochgeschwindigkeits-Folienprägeprozess erforderlich, in dem die Prägezeit im Millisekundenbereich liegt. Schließlich scheint es einen Trend zur Verwendung von stärkeren Folienqualitäten zu geben.
Die Patentanmeldung EP 3 038 822 beschreibt das Feinprägen für Oberflächenstruktur wie beschrieben und zuvor erwähnt und für verschiedene Arten von Materialien in einem Online-Prozess, wobei dabei figurative Muster und Topographien abgedeckt werden. In EP 3 038 822 umfasst das Feinprägen, dass die Konturen von Feinprägestrukturen auf den Walzen einen gesamten linearen Fehler von weniger als +/- 10 µm und einen Winkelfehler von weniger als 5° aufweisen.
Umgekehrt kongruente Walzenpaare ermöglichen wie in EP 3 038 822 beschrieben das Herstellen von Oberflächenlogos ohne unzulässige Spannungen in axialer Richtung.
Die Lösung von EP 3 038 822 ist insbesondere für relativ eingeschränkte Oberflächen ausgebildet.
Die bereits beschriebene Pin-up-Pin-up-Technologie ermöglicht wiederum das Erzeugen eines sogenannten Satinierungseffekts, wobei eine große Zahl von durch die Zähne erzeugten kleinen Aussparungen der Oberfläche ein mattes, samtiges Aussehen verleihen, was dem geprägten Material ein exklusiveres Aussehen gibt. Diese Technologie wurden vom vorliegenden Anmelder weiterentwickelt und EP 0 925 911 B2 des Anmelders beschreibt eine Satinierprägung, durch die, wie in Spalte 4, Zeile 18 der Veröffentlichung beschrieben, ein Zahn einer Walze zum Zeitpunkt des Prägens von 4 Zähnen der Gegenwalze umgeben wird, wobei dies auf eine relativ lose Weise erfolgt, in der die Zähne nur entlang ihrer Kanten in Kontakt kommen. Ebenfalls besteht, wie in Spalte 3, Zeile 48 der Veröffentlichung beschrieben, ein relatives axiales Spiel, mit dem die Walzen gegenseitig verschiebbar sind, das vorzugsweise 0,75 der Zahnteilung entspricht. Somit sind die Walzen axial verschiebbar.
Die Veröffentlichung EP 1 324 877 B1 des vorliegenden Anmelders beschreibt ein System zum Herstellen von Prägungen, das Verpackungsfolien mit Zeichen prägt, die von der Blickposition und/oder Lichtquelle abhängige optische Effekte erzeugen und somit ästhetische und sicherheitsrelevante Merkmale ermöglichen. Dies wird durch nicht beugende, aber Licht reflektierende topographische Reliefelemente erzielt. Ferner ist es für die Nutzung der optischen Effekte wesentlich, dass sich eine (gesputterte oder laminierte) reflektierende Schicht auf der Folie befindet und dass diese Schicht eine ausreichende Reflektivität im sichtbaren Spektrum aufweist. Wie in ¶10 der Veröffentlichung beschrieben wird der Effekt mit zwei Walzen erzielt, wobei eine Walze nicht modifizierte Zähne T1 und modifizierte Reliefzähne T2 umfasst (siehe 4) und die andere Walze ausschließlich nicht modifizierte Satinierzähne T1 umfasst (siehe 3), wobei die Zähne von beiden Walzen ineinandergreifen wie in 5 dargestellt.
Der Prozess wie in der Veröffentlichung EP 1 324 877 B1 beschrieben berücksichtigt nicht die bereits beschriebene Entwicklung der Folien, da die wachsenden Anforderungen an Brillanz und gleichmäßigen Druck nicht mehr ausschließlich durch den Zahnkontakt an den Kanten erzielt werden kann. Der Prozess erzeugt lediglich ein Produkt, durch das die Beleuchtungsstärke nur als ein Strahl reflektiert wird, der eine verringerte Stärke aufweist.
Die Veröffentlichung DK131333 des Stands der Technik beschreibt ein schachbrettartiges und gleichmäßiges Prägemuster wie das in 1 dargestellte. Dieses Prägemuster ist zum Prägen von Textilerzeugnissen vorgesehen. Das Prägemuster umfasst eine Vielzahl von positiven Vorsprüngen und negativen Vorsprüngen, die jeweils mit P und N bezeichnet sind. Das Prägemuster ist für ein Prägesystem, das ein Walzenpaar verwendet, wobei das Textilerzeugnis in einen Walzenspalt zwischen dem Walzenpaar zugeführt wird. Die positiven Vorsprünge und negativen Vorsprünge P und N sind identisch geformte Polyederstrukturen, wobei die positiven Vorsprünge P in Bezug auf die negativen Vorsprünge N von der Mitteloberfläche betrachtet symmetrisch geformt sind. 1 zeigt ferner mit dem Buchstaben H bezeichnete Erhöhungen, die Teile der zylindrischen Oberfläche der Walze sind, die an der zuvor genannten Mitteloberfläche angeordnet sind und keine Prägung erzeugen, das heißt die Erhöhungen H umfassen keine Vorsprünge.
Die europäische Patentanmeldung EP16205224.5 des Anmelders macht Gebrauch von der Idee des in DK131333 dargestellten Prägemusters, verzichtet aber auf die Erhöhungen H im Prägemuster. Dies ist beispielsweise in 2a dargestellt, die ein Beispiel für das verwendete Prägemuster zeigt. 2b zeigt einen Anordnungsplan von Vorsprüngen entsprechend Prägestrukturen von 2a. EP16205224.5 liefert eine Lösung für Feinprägen, die das Erzeugen von schachbrettartigen und größeren gleichmäßig geprägten Bereichen in einer Schrittlänge von etwa 50 bis 250 µm ermöglicht. Das Verwenden des Prägemusters von Figur 2a und ein entsprechendes umgekehrtes Prägemuster auf entsprechenden Walzen eines Paars von Prägewalzen zum Prägen einer Folie oder eines Innerliners führt zu einer Prägeabdeckung der geprägten Oberfläche von 100 %. Durch Verwenden dieses Prägemusters kann eine homogene Verteilung von Druck auf das Material erzielt werden, das heißt ein gleichmäßiges und homogenes Gleichgewicht zwischen dem Druck auf die seitlichen schrägen Oberflächen der positiven Vorsprünge P und der negativen Vorsprünge N. Ferner wird das axiale Zusammenziehen der geprägten Folie verringert und es wird eine glattere Oberfläche im Vergleich zu älteren Prägetechnologien des Anmelders erzielt. Insbesondere erfolgt die Prägung gemäß EP16205224.5 mit einem Walzenpaar unter Verwendung eines schachbrettartigen Prägemusters von positiven Vorsprüngen und negativen Vorsprüngen auf einer ersten der Walzen, wobei das Schachbrett zur Erläuterung erfinderische schwarze und weiße Quadrate aufweist, wobei sich die positiven Vorsprünge auf den erfinderischen schwarzen Quadraten befinden, und sich die negativen Vorsprünge auf den erfinderischen weißen Quadraten befinden, und eines passenden Prägemusters auf einer zweiten der Walzen, das so angeordnet ist, dass zu einem Zeitpunkt des Prägens beide Prägemuster wie kongruente Strukturen in Wechselwirkung treten, um das Folienprodukt zu prägen, so dass jede der Vorsprünge auf jeder Walze an allen Seiten von Vorsprüngen der anderen Walze umgeben wird. Der vom geprägten Produkt erzeugte optische Reflexionseffekt ist ein Schattenwurfeffekt, der das betrachtete geprägte Produkt verdunkelt, das heißt es wird weniger Lichtamplitude in einem vorgegebenen Blickwinkel reflektiert.
Aufgaben der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht im Bereitstellen einer Vorrichtung und eines Walzenpaars für ein Rotationsprägen von Strukturen in metallisierten Folien, die optische Reflexionseffekte für dekorative und sicherheitsrelevante Merkmale erzeugen, in Abweichung zur in EP16205224.5 und zuvor beschriebenen Technologie, insbesondere das Prägen mit einem Walzenpaar unter Verwendung eines schachbrettartigen Prägemusters von positiven Vorsprüngen und negativen Vorsprüngen auf einer ersten der Walzen, wobei sich die positiven Vorsprünge auf den erfinderischen schwarzen Quadraten befinden, und sich die negativen Vorsprünge auf den erfinderischen weißen Quadraten befinden, und eines passenden Prägemusters auf einer zweiten der Walzen, das so angeordnet ist, dass zu einem Zeitpunkt des Prägens beide Prägemuster wie nahtlos und spaltlos homogen verbundene ineinandergreifende Strukturen in Wechselwirkung treten, um die metallisierte Folie zu prägen, so dass jede der Vorsprünge auf jeder Walze an allen Seiten von Vorsprüngen der anderen Walze umgeben wird. Im Gegensatz aber zur Technologie nach dem bisherigen Stand der Technik, bei welcher der vom geprägten Produkt erzeugte optische Reflexionseffekt ein Schattenwurfeffekt ist, der das betrachtete geprägte Produkt verdunkelt, das heißt weniger Lichtamplitude in einem vorgegebenen Blickwinkel reflektiert wird, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht nur im Erzeugen eines Schattenwurfeffekts, sondern auch einer winkelabhängigen Einstellung der reflektierten Lichtstärke.
Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung ebenfalls im Bereitstellen einer Lösung zum Feinprägen, die das Erzeugen von schachbrettartigen und größeren gleichmäßig geprägten Bereichen in einer Schrittlänge von etwa 50 bis 250 µm ermöglicht, wobei das Reflexionsvermögen der geprägten Folienseite theoretisch den gleichen Wert erreichen kann wie der einer blanken spiegelnden Oberfläche der Folie.
Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung im Bereitstellen einer Konfiguration, die ebenfalls ein kontrollierbares Zusammenziehen in der axialen Richtung verringert, während Folien geprägt werden.
Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung im Bereitstellen einer Lösung, die das Erzeugen der Feinprägung über Bereiche auf eine homogene Weise auf der Folie ermöglicht.
Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung im Gegensatz zu EP 1 324 877 B1 , in der die Beleuchtungsstärke lediglich als ein in der Stärke verringerter Strahl reflektiert werden kann, im Ermöglichen von genau einstellbaren Reflexionswinkeln, um neue ästhetische Effekte mit den geprägten Folien zu erzeugen.
Kurzdarstellung der Erfindung
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Prägen individuell Licht reflektierender Bereiche auf einem Folienmaterial bereit, wobei das Verfahren das Zuführen eines Folienmaterials in einen Walzenspalt zwischen einem Walzenpaar, wobei das Walzenpaar eine Motorwalze und eine Gegenwalze umfasst, und das Anordnen der Motorwalze und der Gegenwalze wenigstens in einem vorgegebenen Umfang mit einer Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen in einem schachbrettartigen Muster, wobei sich positive und negative Vorsprünge in axialer und radialer Richtung abwechseln, umfasst. Die positiven Vorsprünge der Motorwalze bilden zusammen mit abwechselnden entsprechenden negativen Vorsprüngen auf der Gegenwalze während des Betriebs der Walzen und im Walzenspalt eine erste gerade Linie im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung. Die negativen Vorsprünge der Motorwalze bilden zusammen mit abwechselnden entsprechenden positiven Vorsprüngen auf der Gegenwalze während des Betriebs der Walzen und im Walzenspalt eine zweite gerade Linie im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung. Jeder positive Vorsprung erstreckt sich von einer Basisfläche von seiner Walze zu einer Oberseite des positiven Vorsprungs in einer Richtung weg von einer Drehachse seiner Walze, und jeder negative Vorsprung erstreckt sich von der Basisfläche seiner Walze zu einer Unterseite des negativen Vorsprungs in einer Richtung zur Drehachse seiner Walze hin. Während eines Prägebetriebs der Motorwalze und der Gegenwalze und im Walzenspalt ist jeder Vorsprung der Motorwalze an allen Seitenflächen durch Vorsprünge der Gegenwalze umgeben. Auf einer Walze ist jeder nicht am vorgegebenen Umfang angeordnete positive oder negative Vorsprung axial in Bezug auf die im Umfang angrenzenden positiven oder negativen Vorsprünge jeweils auf der gleichen Walze versetzt. Das Verfahren umfasst ferner, dass sich die Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen der Gegenwalze nahtlos und spaltlos mit diesen entsprechenden negativen und positiven Vorsprüngen der Motorwalze an der beabsichtigten Prägung des Folienmaterials verbindet und somit eine homogen verbundene geprägte Polyederform in der Folie ermöglicht wird, und das Formen von jedem positiven und negativen Vorsprung auf der Motorwalze als ein n-eckiges Polyeder mit einer zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche ausgebildeten spezifischen Oberfläche, wobei jeder positive Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Oberseite entspricht und jeder negative Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Unterseite entspricht.
In einer bevorzugten Ausführungsform gehören für die positiven Vorsprünge die spezifischen Oberflächen an den Oberseiten zu einer ersten Menge einer Vielzahl von spezifischen Oberflächen, wobei jede der spezifischen Oberflächen zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche zum Reflektieren in jeweils verschiedenen Richtungen ausgebildet ist, und entsprechend für die negativen Vorsprünge die spezifischen Oberflächen der Unterseiten zu einer zweiten Menge einer Vielzahl von spezifischen Oberflächen gehören, wobei jede der spezifischen Oberflächen zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche zum Reflektieren in jeweils verschiedenen Richtungen ausgebildet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich im Schritt zum Formen für die positiven Vorsprünge die spezifische Oberfläche nach unten zur Walzenoberfläche.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Motorwalze und die Gegenwalze Stahl und diese sind entfernbar in einer austauschbaren Einheit eines Prägesystems montiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform überträgt die Motorwalze ihren Antrieb auf die Gegenwalze durch Zahnräder.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Auswählen einer ersten Menge von Seitenflächen der n-eckigen Polyederstrukturen, die sich jeweils von einer Unterseite eines negativen Vorsprungs zu einer Oberseite eines positiven Vorsprungs erstrecken und jeweils parallel zueinander und zu einer ersten Ebene sind, und Gravieren von jeder der Seitenflächen der ersten Menge auf eine ähnliche Weise mit einem ersten Licht streuenden Element.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Auswählen einer zweiten Menge von Seitenflächen der n-eckigen Polyederstrukturen, die sich jeweils von einer Unterseite eines negativen Vorsprungs zu einer Oberseite eines positiven Vorsprungs erstrecken und jeweils parallel zueinander und zu einer zweiten Ebene sind, wobei sich die zweite Ebene mit der ersten Ebene schneidet, und Gravieren von jeder der Seitenflächen der zweiten Menge auf eine ähnliche Weise mit einem zweiten Licht streuenden Element.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Menge von Seitenflächen repräsentativ für ein erstes Muster und die zweite Menge von Seitenflächen repräsentativ für ein zweites Muster, wobei, wenn das geprägte Folienmaterial in einem vorgegebenen ersten Winkel beleuchtet und in einem entsprechenden zweiten Winkel betrachtet wird, ein erstes Bild des ersten Musters sichtbar ist, und wenn das geprägte Folienmaterial in einem vorgegebenen dritten Winkel verschieden vom ersten Winkel beleuchtet und in einem entsprechenden vierten Winkel betrachtet wird, ein zweites Bild des zweiten Musters sichtbar ist.
In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung einen Walzenständer zum Prägen individuell Licht reflektierender Bereiche auf einem Folienmaterial bereit, umfassend ein Paar aus einer ersten Walze und einer zweiten Walze zum Definieren eines Walzenspalts, wobei das Material ausgebildet ist, in diesen zugeführt zu werden, wobei jede Walze wenigstens in einem vorgegebenen Umfang mit einer Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen in einem schachbrettartigen Muster, wobei sich positive und negative Vorsprünge in axialer und radialer Richtung abwechseln, angeordnet ist. Die positiven Vorsprünge der Motorwalze bilden zusammen mit abwechselnden entsprechenden negativen Vorsprüngen auf der Gegenwalze während des Betriebs der Walzen und im Walzenspalt eine erste gerade Linie im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung, und die negativen Vorsprünge der Motorwalze bilden zusammen mit abwechselnden entsprechenden positiven Vorsprüngen auf der Gegenwalze während des Betriebs der Walzen und im Walzenspalt eine zweite gerade Linie im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung. Jeder positive Vorsprung erstreckt sich von einer Basisfläche von seiner Walze zu einer Oberseite des positiven Vorsprungs in einer Richtung weg von einer Drehachse seiner Walze, und jeder negative Vorsprung erstreckt sich von der Basisfläche seiner Walze zu einer Unterseite des negativen Vorsprungs in einer Richtung zur Drehachse seiner Walze hin. Während eines Prägebetriebs der Motorwalze und der Gegenwalze und im Walzenspalt ist jeder Vorsprung der Motorwalze an allen Seitenflächen durch Vorsprünge der Gegenwalze umgeben. Auf einer Walze ist jeder nicht am vorgegebenen Umfang angeordnete positive oder negative Vorsprung axial in Bezug auf die im Umfang angrenzenden positiven oder negativen Vorsprünge jeweils auf der gleichen Walze versetzt. Ferner verbindet sich die Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen der Gegenwalze nahtlos und spaltlos mit diesen entsprechenden negativen und positiven Vorsprüngen der Motorwalze an der beabsichtigten Prägung des Folienmaterials und es wird somit eine homogen verbundene geprägte Polyederform in der Folie ermöglicht. Jeder positive und negative Vorsprung auf der Motorwalze ist als ein n-eckiges Polyeder mit einer zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche ausgebildeten spezifischen Oberfläche geformt, wobei jeder positive Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Oberseite entspricht und jeder negative Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Unterseite entspricht.
Figurenliste
Die Erfindung ist durch die Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Bezug auf die Zeichnungen besser nachzuvollziehen.

1 zeigt ein Prägemuster für Textilien nach dem Stand der Technik, wobei sich die Kanten berühren, nicht aber die Seitenflächen.
2a und 2b zeigen ein schachbrettartiges Prägemuster und einen Anordnungsplan des Schachbrettmusters gemäß dem Stand der Technik, wobei zum Zeitpunkt des Prägens die Oberflächen von Strukturen von zwei Walzen (in den Figuren nicht dargestellt) unter Verwendung dieses Musters zum Zeitpunkt des Prägens berühren.
3 zeigt ein Beispiel von Zähnen von oben betrachtet, die zum Satinieren verwendet werden wie nach dem bisherigen Stand der Technik.
4 zeigt ein Beispiel von Zähnen von oben betrachtet, die zum Erzeugen von Schattenwurfeffekten verwendet werden wie nach dem bisherigen Stand der Technik.
5 zeigt eine Schnittansicht von Zähnen von 3 und 4, wenn diese Zähne zum Zeitpunkt des Prägens ineinandergreifen, gemäß dem Stand der Technik.
6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Walzenoberfläche gemäß der Erfindung von oben betrachtet und in dreidimensionaler Ansicht.
7 zeigt im oberen Teil (a) eine kleine Oberfläche eines Beispiels einer unter Verwendung der in 6 dargestellten Prägestrukturen geprägten Folie und zeigt im unteren Teil (b) die optische Reflexion an den geprägten Strukturen.
8a zeigt schematisch ein Beispiel von entsprechenden Prägestrukturen gemäß der Erfindung von einer Walze und einer Gegenwalze, die zum Prägen von Strukturen verwendet werden können, die einen Schattenwurf in radialen Richtungen erzeugen, und 8b zeigt geprägte Formen in einem Folienmaterial während des Prägens in einer Schnittansicht.
9 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel von entsprechenden Prägestrukturen gemäß der Erfindung von einer Walze und einer Gegenwalze, die einen Schattenwurf in einer einzelnen radialen Richtung erzeugen können.
10 zeigt ein Teil eines geprägten Folienprodukts, das unter Verwendung von Prägestrukturen wie in 8 dargestellt geprägt ist.
11a und 11b zeigen eine bevorzugte Ausführungsform zum Prägen von Strukturen gemäß der Erfindung.
12 zeigt ein beispielhaftes Prägesystem zum Ausführen des Prägens mit den Prägestrukturen gemäß der Erfindung.
13 zeigt ein weiteres beispielhaftes Prägesystem mit einer Schnellwechselvorrichtung für Walzen in einer Perspektivansicht.
14a und 14b zeigen zwei Arten von Reflexion auf einer Polyederstruktur, die durch Prägen einer Folie reproduziert werden: a) gerichtete Reflexion auf einer glatten Oberfläche und b) diffuse Reflexion auf einer Oberfläche mit Diffusorelement.
15 zeigt ein Beispiel für das Erzeugen eines vollständigen Bilds mit streuenden Elementen auf Polyederbasisstrukturen gemäß der Erfindung.
16 zeigt Kartenansichten eines Quadrats und eines Kreuzes, die beide in 15 reproduziert sind.
17 enthält eine Darstellung von beispielhaften geprägten Strukturen in einer Folie gemäß der Erfindung.
18a-18c zeigen eine geprägte Folie, die aus verschiedenen Winkeln von gerichteter Beleuchtung betrachtet wird.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Walzenoberfläche 60 gemäß der Erfindung in einer oberen Ansicht auf dem linken Teil von 6 und in einer dreidimensionalen Perspektivansicht auf dem rechten Teil von 6. Die Walzenoberfläche 60 ist in 6 zum besseren Verständnis abgewickelt dargestellt; auf der Walze (in 6 nicht dargestellt) ist die Walzenoberfläche 60 aber gekrümmt und entlang einer axialen Richtung ausgerichtet, die als eine Achse d-d' auf der linken Seite von 6 dargestellt ist. Die Walzenoberfläche 60 wie dargestellt kann nur ein Teil der tatsächlichen vollständigen Oberfläche sein, wobei die vollständige Oberfläche in 6 nicht dargestellt ist.
Die Walzenoberfläche 60 kann auf einer Motorwalze angeordnet sein, die mit einer Gegenwalze zusammenwirkt, um ein Folienmaterial zu prägen, das in einen Walzenspalt zwischen der Motorwalze und der Gegenwalze (in 6 nicht dargestellt) zugeführt wird.
Die Walzenoberfläche 60 umfasst eine Vielzahl von positiven Vorsprüngen P und P' und negativen Vorsprüngen N und N'. Die positiven Vorsprünge P und negativen Vorsprünge N sind in einem ersten schachbrettartigen Muster 61 angeordnet, wobei sich positive und negative Vorsprünge in axialer Richtung d-d' und radialer Richtung r-r' abwechseln. Ebenso sind die positiven Vorsprünge P' und negativen Vorsprünge N' in einem zweiten schachbrettartigen Muster 62 angeordnet, wobei sich positive und negative Vorsprünge in axialer Richtung d-d' und radialer Richtung r-r' abwechseln.
Das erste schachbrettartige Muster 61 wird teilweise von einer im Wesentlichen flachen Oberfläche S abgegrenzt, die von positiven Vorsprüngen P und negativen Vorsprüngen N umgeben ist. Die Oberfläche S ist frei von positiven Vorsprüngen P und negativen Vorsprüngen N und erzeugt zum Zeitpunkt des Prägens mit einer Gegenwalze (in 6 nicht dargestellt) keine Prägung des Folienmaterials. Das erste schachbrettartige Muster 61 kann sich auf einer von der Oberfläche S wegweisenden Seite zu einem vorgegebenen Umfang in axialer und/oder radialer Richtung erstrecken, wobei der vorgegebene Umfang eine größere Formfläche zur Darstellung von beispielsweise einem Logo (in 6 nicht dargestellt) sein kann. Alternativ kann sich das erste schachbrettartige Muster 61 ebenfalls in radialer Richtung r und entgegengesetzter radialer Richtung r' erstrecken, bis es den gesamten Umfang der Motorwalze abdeckt. Das erste schachbrettartige Muster 61 kann sich ebenfalls in den axialen Richtungen d und/oder d' erstrecken, bis es ein axiales Ende der Motorwalze (in 6 nicht dargestellt) entsprechend dem gewünschten Design zum Prägen auf das Folienmaterial erreicht.
Das zweite schachbrettartige Muster 62 ist von einem L-förmigen Umfang abgegrenzt, der beispielhaft 6 Vorsprünge hoch in axialer Richtung d-d' und 4 Vorsprünge breit in radialer Richtung r-r' ist, wobei jeder Balken der L-Form 2 Vorsprünge breit ist. Der L-förmige Umfang ist von der Fläche S umgeben.
Für jedes entsprechende erste und zweite schachbrettartige Muster 61 und 62 bilden die positiven Vorsprünge P und P' der Motorwalze mit abwechselnden entsprechenden negativen Vorsprüngen auf der Gegenwalze (in 6 nicht dargestellt) im Betrieb der Walzen und im Walzenspalt entsprechende gerade Linien im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung d-d'.
Ebenso bilden für jedes entsprechende erste und zweite schachbrettartige Muster 61 und 62 die negativen Vorsprünge N und N' der Motorwalze mit abwechselnden entsprechenden positiven Vorsprüngen auf der Gegenwalze (in 6 nicht dargestellt) im Betrieb der Walzen und im Walzenspalt entsprechende gerade Linien im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung r-r'.
Jeder positive Vorsprung P erstreckt sich von einer Basisfläche der Motorwalze, die in 6, wie aus dem rechten Teil der Figur besser ersichtlich, der Fläche 64, die unter den Blöcken P liegt und die Blöcke N abdeckt, entspricht, wobei diese Fläche unter der Fläche S für diese spezielle beispielhafte Ausführungsform liegt, zu einer Oberseite 63 des positiven Vorsprungs P in einer Richtung von einer Drehachse der Motorwalze (in 6 nicht dargestellt) weg. Jeder negative Vorsprung N erstreckt sich von der Basisfläche der Motorwalze zu einer Unterseite des negativen Vorsprungs (in 6 nicht sichtbar) in einer Richtung zur Drehachse der Motorwalze hin.
Ebenso erstreckt sich jeder positive Vorsprung P' von einer Basisfläche der Motorwalze, die in 6, wie aus dem rechten Teil der Figur besser ersichtlich, der Fläche S entspricht, zu einer Oberseite 65 des positiven Vorsprungs P' in einer Richtung von einer Drehachse der Motorwalze (in 6 nicht dargestellt) weg. Jeder negative Vorsprung N' erstreckt sich von der Basisfläche der Motorwalze zu einer Unterseite des negativen Vorsprungs (in 6 nicht sichtbar) in einer Richtung zur Drehachse der Motorwalze hin.
In 6 ist die Form der positiven Vorsprünge P und negativen Vorsprünge N auf eine allgemeine Weise als ein Block mit rechtwinkliger Seite dargestellt. Für die jeweiligen Prägevorsprünge wird die Form so gestaltet, dass sie dem gewünschten ästhetischen Ergebnis entspricht, und sie kann ein n-eckiges Polyeder mit einer zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche (in 6 nicht dargestellt) ausgebildeten spezifischen Oberfläche sein, wobei jeder positive Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Oberseite entspricht und jeder negative Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Unterseite entspricht.
Die Form der positiven Vorsprünge P' ist zwar als eine Säule mit ovalem Umfang ausgebildet, ist aber keine beabsichtigte tatsächliche Form, sondern nur eine allgemeine Form, wobei die Säule nur gewählt wurde, um eine Unterscheidung zum positiven Vorsprung P zu schaffen, und sich die Form der positiven Vorsprünge P' von der Form der positiven Vorsprünge P unterscheiden kann. Das heißt die Form der positiven Vorsprünge P' kann ein n-eckiges Polyeder, identisch mit oder verschieden vom positiven Vorsprung P, mit seiner zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche (in 6 nicht dargestellt) ausgebildeten spezifischen Oberfläche sein, wobei jeder positive Vorsprung P' seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Oberseite entspricht und jeder negative Vorsprung N' seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Unterseite (in 6 nicht dargestellt) entspricht. Die Strukturovaloberfläche N' entspricht der Basis der negativen Vorsprünge N' in 6, wobei das tatsächliche Erstrecken des Vorsprungs nicht sichtbar ist, da es in die Oberfläche der Motorwalze (in 6 nicht dargestellt) gerichtet ist.
Eine Größenordnung für die Strukturen im Prägemuster von 6, beispielsweise eine Größe der Oberfläche umfassend eine der allgemeinen positiven Vorsprünge P oder negativen Vorsprünge N, liegt bei etwa 100×100 µm². Die genauen Maße sind für die vorliegende Erläuterung irrelevant; sie sollen lediglich eine Größenordnung für die Größe der Vorsprünge in der Erfindung angeben.
7(a) zeigt eine Teilfläche eines mit der in 6 dargestellten Prägestruktur 60 geprägten beispielhaften Folienmaterials 71, insbesondere positive Vorsprünge P' und negative Vorsprünge N' vom zweiten schachbrettartigen Muster 62, die natürlich in 7(a) nicht dargestellt sind. Eine Oberfläche 70 des Folienmaterials 71 umfasst aus dem Zusammenwirken von positiven Vorsprüngen P' der Motorwalze und entsprechenden negativen Vorsprüngen der Gegenwalze resultierende Prägungen 72. Die Oberfläche 70 umfasst Prägungen 73, die nur durch eine geprägte Öffnung eines Hohlraums an der Oberfläche 70 dargestellt sind, wobei sich die jeweilige Struktur unter der Oberfläche 70 wie in 7(a) dargestellt erstreckt, resultierend aus dem Zusammenwirken von negativen Vorsprüngen N' der Motorwalze und entsprechenden positiven Vorsprüngen der Gegenwalze. Die Form der geprägten Strukturen 72 und 73 entspricht der der positiven und negativen Vorsprünge P' und N' von 6 und sind somit hier nur mit einer allgemeinen Form dargestellt, die nicht für jeweilige Formen wie für die Erfindung beansprucht repräsentativ sind. Wie im Zusammenhang von 6 erläutert entsprechen die jeweiligen Formen eher einem n-eckigen Polyeder.
Wie auf eine allgemeine Weise in 7(a) dargestellt resultieren die geprägten spezifischen Oberflächen 74 aus dem Prägen der spezifischen Oberfläche 65 von positiven Vorsprüngen P'. Die Oberflächen 74 sind lediglich auf eine allgemeine Weise dargestellt und sind gegebenenfalls nicht parallel zur Oberfläche 70, sondern in einem Winkel, der sich von der Parallelität zu dieser Oberfläche 70 unterscheidet. Spezifische Oberflächen für die resultierenden negativen Vorsprünge in den geprägten Strukturen 73 sind in 7(a) nicht sichtbar, weil diese an einer Unterseite der geprägten Struktur 73, ausgebildet als Hohlräume, unter der Oberfläche 70 angeordnet sind.
7(b) zeigt eine noch kleinere Teilfläche des beispielhaften Folienmaterials 71 mit zwei geprägten Strukturen 72, resultierend aus dem Prägen der positiven Vorsprünge P', und einer geprägten Struktur 73, resultierend aus dem Prägen des negativen Vorsprungs N'. Die zwei geprägten Strukturen 72 weisen an ihrer Oberseite geprägte spezifische Oberflächen 74 auf, die zum Reflektieren von auf dem Folienmaterial auftreffendem Licht ausgebildet sind. Die geprägte Struktur 73 weist an ihrer Unterseite eine geprägte spezifische Oberfläche auf, die zum Reflektieren von auf dem Folienmaterial auftreffendem Licht ausgebildet ist, wobei diese spezifische Oberfläche in 7(b) nicht sichtbar ist. 7(b) zeigt das Prinzip der optischen Reflexion an der Oberfläche der geprägten Strukturen 72, wobei das Reflexionsgesetz in Bezug auf die Senkrechte h von der Oberfläche gilt, aber ebenfalls für die spezifische Oberfläche an der Unterseite der geprägten Struktur 73. Ein leichtes Neigen der Strukturen und/oder der Folie bringt die Oberflächen von geprägten Strukturen 72 und die spezifischen Oberflächen der geprägten Strukturen 73 zum entsprechenden Reflektieren von Licht. Die nicht geprägte freie Oberfläche 70 erzeugt lediglich einen Tiefeneffekt.
Die spezifischen Oberflächen sind Licht reflektierende Bereiche des geprägten Folienmaterials, die zum Reflektieren von auftreffendem Licht ausgebildet sind. Dies stellt eine Eigenschaft der geprägten Strukturen dar, resultierend aus der Form der n-eckigen Polyeder, die in 6, 7(a) und 7(b) nicht explizit dargestellt ist, da diese nur allgemeine Strukturen als Platzhalter für die tatsächliche Struktur gemäß der Erfindung darstellen. Ferner zeigt 7(b) nur die Reflexion für einen in einem lediglich beispielhaften Winkel auftreffenden Lichtstrahl.
8(a) zeigt schematisch ein Beispiel gemäß der Erfindung von entsprechenden Prägestrukturen von einer Motorwalze 83 und einer Gegenwalze 84, die zum Prägen von Strukturen N1, P1, N2, P2, N3, P3, N4, P4 in einem Folienmaterial 80 verwendet werden können, wobei resultierende geprägte Strukturen in der Materialfolie einen Schattenwurf in radialen Richtungen erzeugen, wenn Licht zum geprägten Folienmaterial 80 projiziert wird. (Der Schattenwurf ist in 8(a) nicht dargestellt.) Die Prägestrukturen weisen die Form eines n-eckigen Polyeders auf.
Auf der Motorwalze 83 wechselt eine Reihe von positiven Vorsprüngen P1, P2, P4, P4 mit einer Reihe von negativen Vorsprüngen N1, N2, N3, N4 ab, wobei alle negativen und positiven Vorsprünge in der axialen Richtung d-d' ausgerichtet sind. Die positiven Vorsprünge P1, P2, P3 und P4 umfassen spezifische Oberflächen SP1, SP2, SP3 und SP4 an ihrer Oberseite, die zum Prägen von Licht reflektierenden Oberflächen R1, R2, R3, R4 in das Folienmaterial 80 ausgebildet sind, wie in der Schnittansicht von geprägtem Folienmaterial 80 in 8(b) dargestellt. Ebenso umfassen die negativen Vorsprünge N1, N2, N3 und N4 spezifische Oberflächen SN1, SN2, SN3 und SN4 an der Unterseite, die zum Prägen von Licht reflektierenden Oberflächen RR1, RR2, RR3 und RR4 in das Folienmaterial 80 ausgebildet sind, wie in der Schnittansicht von geprägtem Folienmaterial 80 in 8(b) dargestellt.
Die Gegenwalze 84 umfasst negative Vorsprünge CP1, CP2, CP3, CP4 entsprechend jeweils positiven Vorsprüngen P1, P2, P3, P4 und positive Vorsprünge CN1, CN2, CN3, CN4 entsprechend jeweils negativen Vorsprüngen N1, N2, N3, N4.
Die Motorwalze 83 und die Gegenwalze 84 sind durch einen Abstand getrennt mit einem zu prägenden Folienmaterial 80 zwischen den zwei Walzen dargestellt. Zum Zeitpunkt des Prägens werden die Motorwalze 83 und die Gegenwalze 84 zueinander bewegt, wobei sich ein Walzenspalt (in 8(a) nicht dargestellt) bildet, in den das Folienmaterial 80 zugeführt werden kann. Die negativen und positiven Vorsprünge von der Motorwalze 83 greifen jeweils mit den positiven und negativen Vorsprüngen von der Gegenwalze 84 ineinander, um Strukturen entsprechend den Vorsprüngen in das Folienmaterial 80 zu prägen. Zum Zeitpunkt des Prägens verbindet sich die Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen der Gegenwalze nahtlos und spaltlos mit diesen entsprechenden negativen und positiven Vorsprüngen der Motorwalze und somit wird eine homogen verbundene geprägte Polyederform im Folienmaterial 80 ermöglicht.
8(b) zeigt geprägte Formen von positiven Vorsprüngen P1, P2, P3, P4 und negativen Vorsprüngen N1, N2, N3, N4, das heißt positiven Vorsprüngen CN1, CN2, CN3, CN4, im Folienmaterial 80 während des Prägens in einer Schnittansicht gemäß Linie 81 und 82 wie in 8(a) dargestellt. Das Folienmaterial 80 ist mit einer dicken Linie zur Darstellung einer Stärke des Folienmaterials 80 dargestellt. Eine gepunktete Linie 85 stelle eine Mittelbasisobertlächenhöhe der Motorwalze 83 und Gegenwalze 84 über alle Vorsprünge dar.
In einer besonderen Ausführungsform, in der die spezifischen Licht reflektierenden Oberflächen R1, R2, R3, R4, RR1, RR2, RR3, RR4 einen Winkel von 45° mit der Mitteloberfläche des geprägten Folienmaterials aufweisen, wird entlang der ersten Richtung senkrecht zum Folienmaterial auftreffendes Licht in einer Richtung parallel zur Mitteloberfläche des geprägten Folienmaterials (in 8(a) und 8(b) nicht dargestellt) reflektiert.
9 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel gemäß der Erfindung von entsprechenden Prägestrukturen von einer Motorwalze 93 und einer Gegenwalze 94, die einen Schattenwurf in einer einzelnen radialen Richtung erzeugen können, wenn Licht auf damit geprägtem Folienmaterial projiziert und von diesem reflektiert wird und insbesondere von individuell Licht reflektierenden Bereichen reflektiert wird, die mit Prägestrukturen erzielt wurden. (Das Folienmaterial ist in 9 nicht dargestellt.) Die Motorwalze 93 umfasst auf ihrer Oberfläche negative Vorsprünge N in der Form eines n-eckigen Polyeders, insbesondere keilförmige Vorsprünge N, die in die Oberfläche der Motorwalze 93 eindringen. In diesem Beispiel erstrecken sich die zum Prägen der individuell Licht reflektierenden Bereiche ausgebildeten spezifischen Oberflächen von der äußersten Unterseite des Vorsprungs zur Walzenoberfläche. Die Motorwalze umfasst ferner positive Vorsprünge P, die sich mit den negativen Vorsprüngen N abwechseln und ein schachbrettartiges Muster bilden, von dem nur eine Reihe in 9 dargestellt ist, wobei die Vorsprünge in axialer Richtung d-d' angeordnet sind. Die positiven Vorsprünge P treten von der Mitteloberfläche der Motorwalze 93 hervor.
9 zeigt ferner ein entsprechendes Muster von positiven und negativen Vorsprüngen P1 und N1 auf der Gegenwalze 93, die so angeordnet und dimensioniert sind, dass zum Zeitpunkt des Zuführens des zu prägenden Folienmaterials in einen von der Motorwalze 93 und der Gegenwalze 94 gebildeten Walzenspalt (Folienmaterial und Walzenspalt sind in 9 nicht dargestellt) sich die Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen P1, N1 der Gegenwalze 94 nahtlos und spaltlos mit diesen entsprechenden negativen Vorsprüngen N und positiven Vorsprüngen P der Motorwalze 93 verbinden, wobei eine homogen verbundene Polyederform im Folienmaterial ermöglicht wird.
10 zeigt ein Teil eines geprägten Folienmaterials 100, das unter Verwendung von Prägestrukturen ähnlich wie in 8 (a) dargestellt geprägt ist. Die geprägten Strukturen umfassen in der Zeichnung von 10 nach oben zeigende Vorsprünge 101 und nach unten zeigende Vorsprünge 102, unter der Oberfläche des Folienmaterials wie in 10 dargestellt. Eine Achse d-d' entspricht einer axialen Achse von zum Prägen des Folienmaterials verwendeten Prägewalzen, wobei die Walzen in 10 nicht dargestellt sind.
11(a) und 11(b) zeigen eine bevorzugte Ausführungsform zum Prägen von Strukturen gemäß der Erfindung. 11(a) zeigt eine Schnittansicht durch eine Motorwalze 1100 und deren Gegenwalze 1101, wobei die zwei Walzen so angeordnet sind, dass positive Vorsprünge 1102 von der Motorwalze 1100 zum Prägen vor negativen Vorsprüngen 1103 der Gegenwalze 1101 angeordnet sind und negative Vorsprünge 1103 von der Motorwalze 1100 zum Prägen vor positiven Vorsprüngen 1103 der Gegenwalze 1101 angeordnet sind. In der Darstellung von 11(a) ist der Abstand 1104 zwischen der Motorwalze 1100 und der Gegenwalze 1101 mit dem zu prägenden Folienmaterial gefüllt, was auf eine endgültige Stärke des zu prägenden Folienmaterials hinweist. Die spezifischen Oberflächen der positiven Vorsprünge 1102 sind Quadrate mit einer Seitenlänge X1, während die spezifischen Oberflächen der negativen Vorsprünge 1103 Quadrate mit einer Seitenlänge V1 sind, wobei X1<V1. Der Wert von X1 ist absichtlich niedriger gehalten als der Wert von V1, um die Stärke des Folienmaterials zu berücksichtigen und eine nahtlose und spaltlose Verbindung der Vorsprünge von der Motorwalze 1100 mit dem Vorsprung von der Gegenwalze 1101 zu erzielen.
11(a) zeigt ferner eine mittlere Höhe der Oberfläche der Motorwalze 1100 mit einer gepunkteten Linie 1105. Die Höhe eines positiven Vorsprungs 1102 gemessen von dieser gepunkteten Linie 1105 stimmt mit der Tiefe eines negativen Vorsprungs 1103 gemessen von dieser gepunkteten Linie 1105 überein. Die Summe der Höhe und Tiefe wie hier angegeben liegt typischerweise in der Größenordnung von 40 µm, was mit der nicht zusammengedrückten Stärke des zu prägenden Materials übereinstimmt.
Ein zwei spezifische Oberflächen von negativen Vorsprüngen 1103 trennender Abstand ist mit X2 bezeichnet.
11(b) zeigt eine obere Ansicht eines schachbrettartigen Musters von positiven und negativen Vorsprüngen 1102 und 1103 auf der Motorwalzenoberfläche. Für eine übersichtlichere Darstellung der Figur ist nur jeweils einer der positiven und negativen Vorsprünge mit ihrer jeweiligen spezifischen Oberfläche dargestellt, das heißt eine quadratische Oberfläche jeweils mit dem Seitenwert X1 und V1.
Als ein Ergebnis des Prägens mit den Prägestrukturen von 11(a) und 11(b) umfasst das geprägte Folienmaterial Pyramidenstrukturen, wobei der Oberteil von diesen abgeschnitten ist. Auf eine Oberfläche umfassend solche geprägte Strukturen projiziertes Licht würde typischerweise eine geringere Lichtstärke reflektieren als eine mit vollständigen Pyramidenstrukturen geprägte Oberfläche.
12 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Prägen von Folienmaterial auf beiden Seiten gemäß der Erfindung. (Das Folienmaterial ist in 12 nicht dargestellt.) Die Vorrichtung umfasst ein Paar aus einer ersten Walze 1200 und einer zweiten Walze 1201, wobei die erste Walze 1200 mit einem Antriebsmechanismus 1202 angetrieben wird und die Antriebskraft auf die zweite Walze 1201 mit an einem Ende von jeder Walze angeordneten Zahnrädern 1203 überträgt. Die Art des Antriebsmechanismus 1202 und die Struktur der Zahnräder 1203 zum Übertragen der Antriebskraft sind nur exemplarisch und können im Umfang der vorliegenden Erfindung variieren. Beispielsweise werden gegebenenfalls keine Zahnräder verwendet und erfolgt der Antrieb durch die Wechselwirkungen der Vorsprünge von beiden Prägewalzen miteinander (in 12 nicht dargestellt). Das auf beiden Seiten zu prägende Folienmaterial (Folienmaterial in 12 nicht dargestellt) ist zum Einführen in einen Walzenspalt 1204 ausgebildet. Die Oberflächen der ersten Walze 1200 und der zweiten Walze 1202 sind mit Prägestrukturen wie in der vorliegenden Beschreibung erläutert, wie beispielsweise bei der in Figur 6 für die erste Walze 1200 dargestellten Ausführungsform, und einer entsprechenden Gegenstruktur für die zweite Walze 1202 ausgestattet.
Die erste Walze 1200 und die zweite Walze 1201 können Stahl umfassen und können entfernbar in einer austauschbaren Einheit eines Prägesystems montiert sein.
13 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Prägen von Folienmaterial auf beiden Seiten gemäß der Erfindung (Folienmaterial in 13 nicht dargestellt) in der Form einer Schnellwechselvorrichtung 1300. Die Schnellwechselvorrichtung 1300 umfasst ein Gehäuse 1301 mit zwei Gestellen 1302 und 1303 zur Aufnahme jeweils eines Walzenträgers 1304 und 1305. Der Walzenträger 1304 dient zum Befestigen der Patrizenwalze 1306, die über den Antrieb (in 13 nicht dargestellt) angetrieben wird, und der Rollenträger 1305 dient zum Befestigen der Matrizenwalze 1307. Die Walze 1304 kann in das Gestell 1302 und der Walzenträger 1305 in das Gestell 1303 geschoben werden. Das Gehäuse 1301 ist mit einer Abschlussplatte 1308 verschlossen.
Im vorliegenden Beispiel wird die Matrizenwalze von der angetriebenen Patrizenwalze 1306 jeweils über Zahnräder 1309 und 1310, die an einem Ende der Walzen angeordnet sind, angetrieben. Zum Gewährleisten der erforderlichen hohen Synchronisationsgenauigkeit werden die Zahnräder sehr präzise gefertigt. Andere Synchronisationsmittel sind ebenfalls möglich wie beispielsweise Elektromotoren.
Beim Schieben in die Gestelle wird eine Walzenachse (in 13 nicht dargestellt) der Patrizenwalze 1306 drehbar in einem Nadellager 1312 im Walzenträger 1304 und an der anderen Seite in einem Kugellager (in 13 ebenfalls nicht dargestellt) gehalten. Die zwei Enden (in 13 ist nur ein Ende 1315 dargestellt) des Walzenträgers 1304 werden in der entsprechenden Öffnung 1316 und 1317 im Gehäuse oder in der Abschlussplatte gehalten. Für das genaue und eindeutige Einführen und Anordnen des Walzenträgers im Gehäuse umfasst die Gehäuseunterseite über einen T-förmigen Schlitz 1318, der einem T-förmigen Keil 1319 an der Walzenträgerunterseite entspricht. Die Walzenachse 1320 der Matrizenwalze 1307 ist an einer Seite, in der Zeichnung links, in einer Wand 1321 des Walzenträgers 1305 und an der anderen Seite in einer zweiten Wand 1322 des Walzenträgers montiert. Die Kanten 1323 des Deckels 1324 des Walzenträgers sind als Keile ausgeführt, die in den entsprechenden T-Schlitz 1325 im Gehäuse 1301 geschoben werden können. Hier passt die eine Seitenwand 1321 in eine entsprechende Öffnung 1326 in der Gehäusewand.
14(a) und 14(b) zeigen ein weiteres bevorzugtes Beispiel von geprägten Strukturen abgeleitet von einer n-eckigen Polyederform, resultierend von Prägewerkzeugen gemäß der Erfindung. Die linken Ansichten von 14(a) und 14(b) sind in drei Dimensionen dargestellt, während die rechten Ansichten zweidimensional sind. In den geprägten Strukturen, die vom Prägen mit einer Motorwalze und einer Gegenwalze (in 14(a) und 14(b) nicht dargestellt) resultieren, weisen die positiven Vorsprünge eine durch weiße Quadrate ohne Textur dargestellte Oberseite auf. Die negativen Vorsprünge sind mit Quadraten mit Textur dargestellt. Wie in 14(a) dargestellt erstreckt sich eine Seitenfläche 1401 an einer Seite eines positiven Vorsprungs und einer Seite eines negativen Vorsprungs zum Verbinden einer Oberseite mit einer Unterseite.
Wie in 14 bis 18 dargestellt kann eine Modulierung eines Reflexionsgrads von spiegelnden Flächen von den geprägten Strukturen, beispielsweise von mehreren auf den geprägten Strukturen vorhandenen Seiten 1401, verwendet werden, um ein optisch reflektiertes Bild auf andernfalls gleichmäßig reflektierenden geprägten Oberflächen 1401 wie die in 14(a) dargestellte durch Kombinieren einer Vielzahl von modulierten Reflexionsgraden von spiegelnden Flächen unter Verwendung eines Licht streuenden Oberflächenelements 1402 wie in 14(b) dargestellt in einem (regelmäßigen) Raster 1509 (siehe 15) von Licht streuenden Elementen 1501 und 1502 zu bilden. In 15 ist ein größerer Teil einer Folie mit geprägten Strukturen in einer zweidimensionalen oberen Ansicht für die linke Ansicht und einer dreidimensionalen Ansicht für die rechte Ansicht dargestellt.
In 14(a) und 14(b) sind zum Erzeugen der Seitenfläche 1401 verwendete glatte Flächen Teil von positiven und negativen Vorsprüngen, die auf einem Patrizen/Matrizen-Prägewerkzeug (in 14(a) und 14(b) nicht dargestellt) zum Prägen der geprägten Strukturen von 14(a) und 14(b) vorhanden sein können. Die glatten Flächen können jeweils durch ein Licht streuendes Element wie ein konvexes/konkaves Element oder andersartig geformtes Element, das zu einem Zeitpunkt der Produktion des Patrizen/Matrizen-Werkzeugs selbst (in 14(a) und 14(b) dargestellt) graviert wird, gestört sein. Solch ein konvexes/konkaves Element oder andersartig geformtes Element ist zum Prägen des Licht streuenden Elements 1402 ausgebildet, das als Licht streuende Unregelmäßigkeit für einen Strahl von auf die das Licht streuende Element 1402 enthaltende Seite 1401 gerichtetem Licht 1403 dient. Die Höhe des Licht streuenden Elements kann in der Größenordnung von 1-50 µm in praktischen Anwendungen liegen. Bei einer Höhe von beispielsweise 50 µm kann die optische Gestaltung des Licht streuenden Elements durch die Anforderungen der speziell erforderlichen Reflexionswirkung, der verfügbaren Ausgangsstärke, des Kontrasts usw. vorgegeben werden, die im Gleichgewicht mit der für das menschliche Auge wahrgenommenen Lichtstärke ist, wobei die Regeln der geometrischen optischen Standardgestaltung zu beobachten sind.
Beim Auftreffen des Strahls von gerichtetem Licht 1403 von einer Lichtquelle 1404 auf die Seitenfläche 1401 ohne Licht streuendes Element 1402 wie in 14(a) dargestellt wird das Licht direkt im reflektierten Lichtstrahl 1406 in Richtung eines beabsichtigten Beobachters 1405 reflektiert, das heißt die Beleuchtung trifft auf eine ungestörte Oberfläche und es ist die folgende Bedingung erfüllt: Die Lichtquelle 1404, der Beobachter 1405, die gerichtete Beleuchtung 1403 und der reflektierte Lichtstrahl 1406 sind auf einer gleichen Beobachtungsebene 1408 zu finden. Wenn hingegen das von der Lichtquelle 1404 ausgestrahlte gerichtete Licht 1403 auf das als ein Streuelement ausgebildete Licht streuende Element 1402 trifft wie in 14(b) dargestellt, wird der reflektierte Lichtstrahl wie durch Pfeile 1407 dargestellt zu einem hohen Grad gestreut und nur ein sehr kleiner Teil von Licht gelangt zum Beobachter 1405 zurück. Größe und Form des Licht streuenden Elements 1402 können einen Streuungsgrad beeinflussen und können somit zum Modulieren des Reflexionsgrads in Grauskalenwerten verwendet werden. In 15 wird ein vollständiges reflektiertes Bild durch Anordnen einer Vielzahl von solchen einzelnen Licht streuenden Elementen 1501 und 1502, ähnlich dem Licht streuenden Element 1402, in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen Muster des Rasters 1509 von Strukturen erzeugt. Das Bild des vollständigen reflektierten Bilds kann auf eine scharfe Weise nur von einer einzigen wohldefinierten Richtung mit einem wohldefinierten Einfallswinkel der Beleuchtung gesehen werden, wie beispielsweise in 17a-17b dargestellt.
Durch das Erstrecken von Licht streuenden Elementen wie in Bezug auf 14 und 15 beschrieben auf mehreren spiegelnden Flächen der elementaren Prägestrukturen, kann ein Kippeffekt des Bilds erzeugt werden. Dieser Effekt ist ebenfalls unter der Bezeichnung „Optically Variable Device“ (OVD) wohlbekannt. Wie in 15 dargestellt sind die Basiselemente jeweils eines Quadrats und eines Kreuzes 1501 und 1502, ebenfalls schematisch und separat in den 16(a) und 16(b) in einer Kartenansicht zum besseren Verständnis dargestellt, wobei das Quadrat mit 1601 und das Kreuz mit 1602 bezeichnet ist, durch entsprechendes Gravieren in den Prägewerkzeugen nur der betreffenden Seitenflächen der Strukturen übereinander gelegt. (Die Prägewerkzeuge sind in 15 nicht dargestellt.) Je nach Beleuchtung und Blickrichtung (in 15 nicht dargestellt) ist entweder die eine oder die andere Form sichtbar.
17(a) zeigt ein weiteres Beispiel der geprägten Strukturen in einer Folie in einem dreidimensionalen Ausschnitt. Die geprägten Strukturen sind in einem regelmäßigen Muster angeordnet, das in einer zweidimensionalen Darstellung in 17(b) dargestellt ist, und umfassen geprägte Licht streuende Elemente 1701, 1702, 1703 und 1704. Die 18(a)-18(c) zeigen schematisch drei verschiedene Fälle von Kombinationen aus Beleuchtungsrichtung und Beobachtungsort, wenn die geprägten Strukturen von 17(a) beleuchtet werden. Nacheinander werden Reflexionsebenen für Bilder entsprechend Licht streuenden Elementen 1702, 1703 und 1704 durch die gerichtete Beleuchtung 1804 jeweils in 18(a), 18(b) und 18(c) beleuchtet. Ferner müssen Beobachtungsposition und -richtung 1805 und die gerichtete Beleuchtung 1804 eine Beobachtungsebene 1808 bilden, um eine optische Bildformation zu erzeugen. Diese Kombinationen können einfach durch Neigen und/oder Drehen von geprägtem Material 1809 und somit Ändern der Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel und -richtungen geändert werden wie schematisch in den unteren Teilen von 18(a)-18(c) dargestellt. Beispielsweise wird in 18(a) das geprägte Material 1809 in einem vorgegebenen ersten Winkel 1810 mit dem geprägten Material beleuchtet und in einem entsprechenden zweiten Winkel 1811 betrachtet, um das von den Licht streuenden Elementen 1702 erzeugte Bild zu sehen. In 18(b) wird das geprägte Material 1809 in einem vorgegebenen dritten Winkel 1812, der sich vom ersten Winkel unterscheidet, beleuchtet und in einem entsprechenden vierten Winkel 1813 betrachtet, um das von den Licht streuenden Elementen 1703 erzeugte Bild zu sehen. Ebenso werden in 18(c) spezifische Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel angewendet, um das von den Licht streuenden Elementen 1704 erzeugte Bild sichtbar zu machen.
Ein beschränkendes Element der Bilderzeugung ist der erforderliche Kontrast zum Erzeugen des optischen Dimmungseffekts des Licht streuenden Elements, beispielsweise des Licht streuenden Elements 1402 von 14(b).

• Bei einer zunehmenden Zahl von Flächen auf der Prägestruktur wird eine Größe von jeder einzelnen Fläche (1) gegebenenfalls kleiner und somit nimmt die Differenz zwischen den voll reflektierenden und den streuenden Fällen ab. Der Grenzfall mit einer unendlichen Zahl von Flächen, das heißt eine durch eine Polyederstruktur angenäherte Halbkuppel, ermöglicht eine nahezu unendliche Zahl von verschiedenen Reflexionsgrad-Modulierungsstellen, das heißt wie das Licht streuende Element 1402, aber mit nahezu keiner Reflexionsfläche pro Seite.
• Die Beleuchtung muss gerichtet sein, um einen hohen Grad von Kontrast des reflektierten Bilds zu erzeugen. Eine ungerichtete Beleuchtung streut das Licht auf andere, unerwünschte Reflexionsebenen und kann somit eine scharfe Bildformation beeinträchtigen.
• Ein Versatz zwischen der Beleuchtungsrichtung, beispielsweise 1403, und dem Betrachtungswinkel verringert ebenfalls den reflektierten Lichtstrahl, beispielsweise 1406, der auf das Beobachtungsauge, beispielsweise 1405, auftrifft, und verringert somit automatisch den Kontrast des beobachteten Bilds.
• Größere Basisprägestrukturen erzeugen normalerweise größere Reflexionsoberflächen, erhöhen aber andererseits die Körnigkeit des Bilds. Feinziselierte Designs erfordern kleinere Prägestrukturen, wenn sie auf der gleichen Basisoberfläche angeordnet werden.

Die Kombination von allen vier nachteiligen Effekten entscheidet über die Endqualität und den Kontrast des erzeugten Bilds durch Modulieren der Reflexionen auf den einzelnen Flächen der Prägestruktur.
Mechanische Toleranzen
Das Prägemuster gemäß der Erfindung dient zur Verwendung im Feinprägen.
Feinprägen kann durch mechanische Toleranzen definiert werden, die für die Herstellung der Feinprägestrukturen auf den Walzen, das heißt für positive und negative Vorsprünge, gelten. Insbesondere weisen beim Feinprägen die Konturen der Feinprägestrukturen auf den Walzen gegebenenfalls einen gesamten linearen Fehler in axialer oder radialer Richtung von weniger als +/-7 µm und/oder einen radialen Winkelfehler von weniger als 0,4° auf.
Die Toleranzen für Feinprägestrukturen gelten beispielsweise für die Herstellung von positiven Vorsprungsstrukturen P und negativen Vorsprungsstrukturen N der Prägekonfiguration wie in 6 dargestellt. Die engen Toleranzen können als das Ergebnis einer verbesserten Qualität bei der Herstellung der Walzen verstanden werden. Die Toleranz kann von der Qualität der Oberflächen der Walzen abhängen. Daher ist die Verwendung von relativ hartem Material für die Oberfläche vorteilhaft. Beispielsweise können die Toleranzen bei der Herstellung für Walzen aus Metall oder Hartmetall mit einer Oberfläche aus Hartmetall erzielt werden. Ein weiteres Beispiel für eine geeignete Materialkombination umfasst eine Walze aus keramischem Material oder Metall, die mit einer keramischen Oberfläche beschichtet ist. Das für die beispielhaften Walzen angegebene Material eignet sich insbesondere für die Herstellung im Bereich von Toleranzen für das Feinprägen. Die Herstellung von solchen Materialien erfordert typischerweise kurzgepulste Laser. Es ist üblicherweise vorteilhaft, die Oberfläche der Prägewalzen mit einer geeigneten Schutzschicht zu beschichten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist eine Walze mit einer Länge von 150 mm gemessen in axialer Richtung und einem Durchmesser von 70 mm Anordnungsfehler für die Vorsprünge auf, die von der gewünschten Anordnung um

• +/- 7 µm in radialer Richtung und idealerweise
• +/- 7 µm in axialer Richtung abweichen können,

Es besteht eine ausdrücklich erwünschte Differenz, wenn eine lineare Abweichung zwischen dem positiven Vorsprung und dem negativen Vorsprung von etwa 5 µm oder mehr sowie eine Winkelabweichung von wenigstens 4° vorliegt. Die obere Grenze in den Differenzen zwischen den geometrischen Strukturen wird von der Anforderung bestimmt, dass die Walzen auf jeden Fall miteinander störungsfrei zusammenwirken können müssen.
Grundsätzlich scheitert eine mechanische Fertigung oder Laserfertigung am Erzeugen von vollständig planen Wänden bei Bearbeiten von Stahl aufgrund der natürlichen Eigenschaften Stahl. Dies erschwert natürlich das Vorgeben von Winkeln zwischen Wänden.
Eine absichtliche Differenz einer geprägten Folie, die durch zwei entsprechende und gegenseitig zugewiesene Strukturen von zusammenwirkenden Walzen geprägt wird, hängt schließlich von der Art des Folienmaterials, von seiner Konsistenz sowie von der Stärke des zu prägenden Materials ab.
Somit beträgt beispielsweise die gesamte lineare Differenz beim Prägen einer Folge mit einer Stärke von 30 µm etwa 40 µm, während sie beim Prägen einer Folie mit einer Stärke von beispielsweise 300 µm etwa 120 µm relativ zu einer axialen Prägelänge von 150 mm beträgt.
Schattenwurfstrukturen
Die Prägestrukturen gemäß der Erfindung können in wenigstens einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildet sein, das Prägen von zusätzlichen zum Erzeugen eines optischen Schattenwurfeffekts, wenn Licht auf das geprägte Material projiziert wird, ausgebildeten Schattenwurfstrukturen zu ermöglichen. Im Allgemeinen umfasst solch eine Konfiguration das Versehen von wenigstens einer seitlichen Oberfläche eines positiven und/oder negativen Vorsprungs auf wenigstens einer der Walzen im Walzenpaar mit Schattenwurfstrukturen.
Schattenwurfstrukturen wurden nach dem bisherigen Stand der Technik als Kratzer auf den Oberflächen des Materials angebracht, beispielsweise beim Mattieren der Oberflächen von goldenen Armbanduhrgehäusen. Bei dünnen Filmen oder Folienmaterialien, wie sie beispielsweise zum Herstellen von Packungs-Innerlinern verwendet werden, war es bisher nur möglich, Schattenwurfeffekte durch Abstufen oder Verformen der Pyramiden zu erzeugen (siehe beispielsweise EP 0 925 911 und EP 1 324 877 ). Bei Verwenden von Abstufungen bleibt die Herausforderung, einen lokalen Schattenwurfeffekt zu erzeugen, bei dem der Schattenwurfeffekt unabhängig von einem Blickwinkel ist. Eine Ausnahme, die das Erzielen eines besseren Kontrasts ermöglicht, besteht im Entfernen von Prägestrukturen, im Allgemeinen in Pyramidenstruktur. Dies ermöglicht das Erzeugen von optischen Logooberflächen.
Die als Pixelierung bezeichnete Technologie umfasst das Erzeugen einer relativ großen Zahl von dicht gepackten und zufallsmäßig angeordneten Pixeln, die einzelne Höhen von beispielsweise 10 µm von der Prägeoberfläche aufweisen, auf den Oberflächen der dünnen Filme oder Folienmaterialien. Dies ermöglicht das Vermeiden einer direkten Reflexion von auf die Oberfläche projiziertem Licht, statt dass die Oberfläche als Spiegel dient. Auf die somit modifizierte Oberfläche projiziertes Licht kann sogar je nach Größe der Pixelierung absorbiert werden. Dies ermöglicht somit das Erzeugen von sehr feinen Gradationen, die ansprechende ästhetische Effekte erzeugen.
Die Schattenwurfstrukturen passen auf die seitlichen Oberflächen der positiven und negativen Vorsprünge, ohne den Prozess des Feinprägens zu behindern. Wenn die positiven Vorsprünge und negativen Vorsprünge jeweils eine abgeflachte Oberseite oder Unterseite aufweisen, können die Schattenwurfstrukturen ebenfalls auf den abgeflachten Ober- oder Unterseiten der Vorsprünge erzeugt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Schattenwurfstrukturen beispielsweise auf ausgewählten seitlichen Oberflächen der abgeschnittenen Pyramide 1102 wie in 11(a) dargestellt angeordnet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 16205224 [0001, 0019, 0020]
US 5007271 [0006]
US 7036347 [0010]
EP 3038822 [0012, 0013, 0014]
EP 0925911 B2 [0015]
EP 1324877 B1 [0016, 0017, 0024]
EP 0925911 [0087]
EP 1324877 [0087]

Claims

Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Prägen von individuell Licht reflektierenden Bereichen auf einem Folienmaterial, wobei das Verfahren umfasst das Zuführen eines Folienmaterials in einen Walzenspalt zwischen einem Walzenpaar, wobei das Walzenpaar eine Motorwalze und eine Gegenwalze umfasst, das Anordnen der Motorwalze und der Gegenwalze wenigstens in einem vorgegebenen Umfang mit einer Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen in einem schachbrettartigen Muster, wobei sich positive und negative Vorsprünge in axialer und radialer Richtung abwechseln, wobei die positiven Vorsprünge der Motorwalze zusammen mit abwechselnden entsprechenden negativen Vorsprüngen auf der Gegenwalze während des Betriebs der Walzen und im Walzenspalt eine erste gerade Linie im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung bilden, und wobei die negativen Vorsprünge der Motorwalze zusammen mit abwechselnden entsprechenden positiven Vorsprüngen auf der Gegenwalze während des Betriebs der Walzen und im Walzenspalt eine zweite gerade Linie im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung bilden, ferner wobei sich jeder positive Vorsprung von einer Basisfläche von seiner Walze zu einer Oberseite des positiven Vorsprungs in einer Richtung weg von einer Drehachse seiner Walze erstreckt, und sich jeder negative Vorsprung von der Basisfläche seiner Walze zu einer Unterseite des negativen Vorsprungs in einer Richtung zur Drehachse seiner Walze hin erstreckt; wobei während eines Prägebetriebs der Motorwalze und der Gegenwalze und im Walzenspalt jeder Vorsprung der Motorwalze an allen Seitenflächen durch Vorsprünge der Gegenwalze umgeben ist; und wobei auf einer Walze jeder nicht am vorgegebenen Umfang angeordnete positive oder negative Vorsprung axial in Bezug auf die im Umfang angrenzenden positiven oder negativen Vorsprünge jeweils auf der gleichen Walze versetzt ist; wobei sich die Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen der Gegenwalze nahtlos und spaltlos mit diesen entsprechenden negativen und positiven Vorsprüngen der Motorwalze an der beabsichtigten Prägung des Folienmaterials verbindet und somit eine homogen verbundene geprägte Polyederform in der Folie ermöglicht wird, und wobei das Verfahren ferner umfasst das Formen von jedem positiven und negativen Vorsprung auf der Motorwalze als ein n-eckiges Polyeder mit einer zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche ausgebildeten spezifischen Oberfläche, wobei jeder positive Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Oberseite entspricht und jeder negative Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Unterseite entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei im Schritt zum Formen für die positiven Vorsprünge die spezifischen Oberflächen an den Oberseiten zu einer ersten Menge einer Vielzahl von spezifischen Oberflächen gehören, wobei jede der spezifischen Oberflächen zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche zum Reflektieren in jeweils verschiedenen Richtungen ausgebildet ist, und entsprechend für die negativen Vorsprünge die spezifischen Oberflächen der Unterseiten zu einer zweiten Menge einer Vielzahl von spezifischen Oberflächen gehören, wobei jede der spezifischen Oberflächen zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche zum Reflektieren in jeweils verschiedenen Richtungen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Schritt zum Formen sich für die positiven Vorsprünge die spezifische Oberfläche nach unten zur Walzenoberfläche erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Motorwalze und die Gegenwalze Stahl umfassen und entfernbar in einer austauschbaren Einheit eines Prägesystems montiert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Motorwalze ihren Antrieb auf die Gegenwalze durch Zahnräder überträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend das Auswählen einer ersten Menge von Seitenflächen der n-eckigen Polyederstrukturen, die sich jeweils von einer Unterseite eines negativen Vorsprungs zu einer Oberseite eines positiven Vorsprungs erstrecken und jeweils parallel zueinander und zu einer ersten Ebene sind, und Gravieren von jeder der Seitenflächen der ersten Menge auf eine ähnliche Weise mit einem ersten Licht streuenden Element.
Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend das Auswählen einer zweiten Menge von Seitenflächen der n-eckigen Polyederstrukturen, die sich jeweils von einer Unterseite eines negativen Vorsprungs zu einer Oberseite eines positiven Vorsprungs erstrecken und jeweils parallel zueinander und zu einer zweiten Ebene sind, wobei sich die zweite Ebene mit der ersten Ebene schneidet, und Gravieren von jeder der Seitenflächen der zweiten Menge auf eine ähnliche Weise mit einem zweiten Licht streuenden Element.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste Menge von Seitenflächen repräsentativ für ein erstes Muster ist und die zweite Menge von Seitenflächen repräsentativ für ein zweites Muster ist, wobei, wenn das geprägte Folienmaterial in einem vorgegebenen ersten Winkel beleuchtet und in einem entsprechenden zweiten Winkel betrachtet wird, ein erstes Bild des ersten Musters sichtbar ist, und wenn das geprägte Folienmaterial in einem vorgegebenen dritten Winkel verschieden vom ersten Winkel beleuchtet und in einem entsprechenden vierten Winkel betrachtet wird, ein zweites Bild des zweiten Musters sichtbar ist.
Walzenständer zum Prägen individuell Licht reflektierender Bereiche auf einem Folienmaterial, umfassend ein Paar aus einer ersten Walze und einer zweiten Walze zum Definieren eines Walzenspalts, wobei das Material ausgebildet ist, in diesen zugeführt zu werden, wobei jede Walze wenigstens in einem vorgegebenen Umfang mit einer Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen in einem schachbrettartigen Muster, wobei sich positive und negative Vorsprünge in axialer und radialer Richtung abwechseln, angeordnet ist, wobei die positiven Vorsprünge der Motorwalze zusammen mit abwechselnden entsprechenden negativen Vorsprüngen auf der Gegenwalze während des Betriebs der Walzen und im Walzenspalt eine erste gerade Linie im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung bilden, und wobei die negativen Vorsprünge der Motorwalze zusammen mit abwechselnden entsprechenden positiven Vorsprüngen auf der Gegenwalze während des Betriebs der Walzen und im Walzenspalt eine zweite gerade Linie im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung bilden, ferner wobei sich jeder positive Vorsprung von einer Basisfläche von seiner Walze zu einer Oberseite des positiven Vorsprungs in einer Richtung weg von einer Drehachse seiner Walze erstreckt, und sich jeder negative Vorsprung von der Basisfläche seiner Walze zu einer Unterseite des negativen Vorsprungs in einer Richtung zur Drehachse seiner Walze hin erstreckt; wobei während eines Prägebetriebs der Motorwalze und der Gegenwalze und im Walzenspalt jeder Vorsprung der Motorwalze an allen Seitenflächen durch Vorsprünge der Gegenwalze umgeben ist; und wobei auf einer Walze jeder nicht am vorgegebenen Umfang angeordnete positive oder negative Vorsprung axial in Bezug auf die im Umfang angrenzenden positiven oder negativen Vorsprünge jeweils auf der gleichen Walze versetzt ist; wobei der Walzenständer dadurch gekennzeichnet ist, dass sich die Vielzahl von positiven und negativen Vorsprüngen der Gegenwalze nahtlos und spaltlos mit diesen entsprechenden negativen und positiven Vorsprüngen der Motorwalze an der beabsichtigten Prägung des Folienmaterials verbindet und somit eine homogen verbundene geprägte Polyederform in der Folie ermöglicht wird, und wobei jeder positive und negative Vorsprung auf der Motorwalze als ein n-eckiges Polyeder mit einer zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche ausgebildeten spezifischen Oberfläche geformt ist, wobei jeder positive Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Oberseite entspricht und jeder negative Vorsprung seiner spezifischen Oberfläche auf seiner Unterseite entspricht.
Walzenständer nach Anspruch 9, wobei für die positiven Vorsprünge die spezifischen Oberflächen an den Oberseiten zu einer ersten Menge einer Vielzahl von spezifischen Oberflächen gehören, wobei jede der spezifischen Oberflächen zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche zum Reflektieren in jeweils verschiedenen Richtungen ausgebildet ist, und entsprechend für die negativen Vorsprünge die spezifischen Oberflächen der Unterseiten zu einer zweiten Menge einer Vielzahl von spezifischen Oberflächen gehören, wobei jede der spezifischen Oberflächen zum Erzeugen eines entsprechenden individuell Licht reflektierenden Bereichs auf der geprägten Folienoberfläche zum Reflektieren in jeweils verschiedenen Richtungen ausgebildet ist.
Walzenständer nach Anspruch 9 oder 10, wobei sich für die positiven Vorsprünge die spezifische Oberfläche nach unten zur Walzenoberfläche erstreckt.
Walzenständer nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Motorwalze und die Gegenwalze Stahl umfassen und entfernbar in einer austauschbaren Einheit eines Prägesystems montiert sind.
Walzenständer nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Motorwalze ihren Antrieb auf die Gegenwalze durch Zahnräder überträgt.