DE60030138T3

DE60030138T3 - Nichteisenenthaltende/ferromagnetische, laminierte stempel für graphischen druck und herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE60030138T3
Application number: DE60030138.9T
Authority: DE
Inventors: Glenn Hutchison; Todd Scholtz
Original assignee: Universal Engraving Inc
Current assignee: Universal Engraving Inc
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: US6582615B2; US20020046662A1; DE60030138T2; CN1387481A; EP1212202A1; US6582614B2; AU761681B2; MXPA02002495A; CN1182978C; EP1212202B1; ES2270830T5; US6584893B2; ES2270830T3; DK1212202T4; DE60030138D1; WO2001017794A1; DK1212202T3; EP1212202B2; EP1212202A4; US20020083856A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Graphik und speziell graphische Prägeplatten, wie zum Beispiel mit Kupfer, Magnesium, Bronze oder anderen Nichteisenmetallen bzw. ferromagnetischen Metallen laminierte Prägeplatten. Sie betrifft außerdem graphische Prägeplatten-Anordnungen zur Verwendung an verschiedenen Typen von Stanz- oder Prägevorrichtungen, einschließlich graphische Bogen- oder Bahnpressen, wie zum Beispiel Plattenpressen, vertikale oder horizontale Pressen, sowie verbesserte Verfahren zum Herstellen von graphischen Prägeplatten und zum Herstellen von graphischen Prägeplatten-Anordnungen. Der Begriff graphische ”Prägeplatte(n)”, wie er hier verwendet wird, umfasst zumindest die Kategorien von graphischen Prägeplatten, die Heißfolien-Prägeplatten/Prägeplatten, Hochprägeplatten, Tiefprägeplatten, Hochpräge-/Tiefprägeplatten, kombinierte Rillen-/Einmal-/Folienprägeplatten sowie irgendwelche anderen graphischen Prägeplatten einschließen, durch die ein oder mehrere dieser allgemeinen Typen von Plattenfunktionen durch eine einzige Platte kombiniert werden, und zwar für glatte, lentikulare, raue oder körnige Flächen, oder irgendwelche ähnlichen graphischen Prägeplatten aus Metall, polymeren Materialien oder Komposit-Materialien.
Noch spezieller betrifft die Erfindung eine beschichtete graphische Metallprägeplatte mit einer unmagnetischen Metallschicht, die mit einer ferromagnetischen Metallschicht integriert verbunden ist. Eine mit einem Relief versehene, musterbildende Fläche ist an der Außenseite der unmagnetischen Metallschicht vorgesehen. Die graphische Prägeplatte ist an einem magnetischen Haltebauteil montiert und wird an dieser zumindest teilweise durch eine Reihe von Permanentmagneten in ihrer Position gehalten, die in dem magnetischen Haltebauteil in einer solchen Anordnung eingebettet sind, um die ferromagnetische Schicht der graphischen Prägeplatte anzuziehen und zu halten, die durch das magnetische Haltebauteil gehalten ist.
Das magnetische Haltebauteil mit der beschichteten graphischen Metallprägeplatte daran ist dazu ausgestaltet, um an der Unterform einer Stanz- oder Prägemaschine, wie zum Beispiel eine graphische Bogen- oder Bahnpresse, in einer Anordnung befestigt zu werden, wobei sich die musterbildende Fläche der graphischen Prägeplatte mit einer vorbestimmten Muster-Position in Ausrichtung befindet.
Durch Verwendung einer beschichteten Metallplatte, die eine unmagnetische Schicht integriert mit einer ferromagnetischen Schicht aufweist, für die graphische Prägeplatte wird die Ausbildung eines Relief-Musters an der Außenfläche der unmagnetischen Schicht erleichtert, und zwar entweder durch einen chemischen Ätzprozess, oder mechanisch unter Verwendung einer Gravier-Fräsmaschine, oder durch einen mittels Computer numerisch gesteuerten (CNC) Laser, oder durch eine mechanische Fräsmaschine, oder eine Benutzer-gesteuerte Fräsmaschine, oder durch manuelles Gravieren. Die beschichtete Metallplatte, die eine Photoresist-Beschichtung auf der Außenfläche der unmagnetischen Schicht der Platte aufweist, kann an einem magnetischen Haltebauteil mit Hilfe einer Reihe von Permanentmagneten an dem magnetischen Haltebauteil befestigt sein, die die ferromagnetische Schicht der Platte anziehen. Das magnetische Haltebauteil und die beschichtete Metallplatte daran können dann in einer Ätzmaschine angeordnet werden, um die freiliegenden Gebiete der unmagnetischen Schicht der beschichteten Metallplatte zu ätzen, die nicht durch die Photoresist-Beschichtung geschützt sind. Das magnetische Haltebauteil, das darin eingebettete Permanentmagnete aufweist, kann außerdem verwendet werden, um den beschichteten Metallplatten-Rohling in einer chemischen Ätzmaschine, einer CNC-Maschine, einer Gravier-Fräsmaschine, oder in einer Benutzer-gesteuerten Fräsmaschine oder während des manuellen Gravierens abstützend zu halten, woraus eine musterbildende Fläche resultiert. Die in dem magnetischen Haltebauteil eingebetteten Magnete sind besonders wichtig, um das zentrale Gebiet des relativ dünnen, beschichteten Metallplatten-Rohlings zu stabilisieren, während dieser bearbeitet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Stanzplatten wurden in dem Gebiet der Graphik schon lange verwendet, um dünne Metallfolien oder dünne Schichten aus anderen übertragbaren Materialien auf einen Träger aufzubringen, wie zum Beispiel Papier, Pappe, dünne Metallfilme oder Kunststoff, und zwar entsprechend einem Muster, das in der Stanzfläche der Prägeplatte ausgebildet ist. Auf ähnliche Weise standen Prägeplatten zur Verfügung, um ein gewünschtes Muster in einem geeigneten Träger durch Hochprägen oder Tiefprägen auszubilden und um lentikulare Linien, Texturen oder körnige Prägungen in dem Papier, in dem Kunststoff, in dem dünnen Metallfilm oder in der Pappe zu erzeugen. Kombinierte Prägeplatten, die Heißfolienstanzen oder Prägen, Hochprägen oder Tiefprägen, oder die Ausbildung von anderen Flächen-Mustern kombinieren, sind im Stand der Technik ebenfalls bekannt.
Graphische Prägeplatten, wie sie beschrieben sind, werden schon seit langer Zeit durch Ätzen oder Gravieren eines gewünschten Musters in der Außenfläche einer Metallplatte hergestellt, üblicherweise Magnesium, Kupfer oder Messing. Diese Metallplatten hatten normalerweise eine ausreichende Dicke, wie beispielsweise etwa 6,35 mm (1/4 Zoll), um zu bewirken, dass die Platte im Wesentlichen selbsttragend ist. Bei relativ langen Präge- oder Stanzdurchläufen, die hunderttausende von Druckvorgängen beinhalten, war es lange Praxis, relativ langlebige graphische Prägeplatten zu verwenden, die aus Metall hergestellt waren, wie zum Beispiel Kupfer oder Messing. Für Durchläufe mittlerer Länge wurden die Platten üblicherweise aus Magnesium hergestellt, das weniger teuer war, und das Gravieren oder Ätzen eines Relief-Muster-Gebiets war leichter als bei Kupfer oder Messing.
In solchen Fällen, in denen die Durchläufe noch kürzer sind und eine inhärente Abnutzung der Prägefläche hinsichtlich des Standpunkts der endgültigen Produktqualität akzeptierbar ist, wurden Platten aus Kupfer und Messing und in letzter Zeit sogar Magnesium größtenteils durch weniger teure und einfachere nichtmetallische graphische Prägeplatten ersetzt. Beispielsweise wurden mit Stahl hinterlegte, graphische Photopolymer-Prägeplatten entwickelt, bei denen eine gehärtete Photopolymer-Zusammensetzung, die das gewünschte Muster beinhaltet, an einer Trägerplatte aus Stahl gehalten ist. Diese mit Stahl hinterlegten Photopolymer-Platten können mit herkömmlichen Folienstanz- und Folienprägeeinrichtungen verwendet werden.
Graphische Photopolymer-Prägeplatten sind allgemein dünner als herkömmliche graphische Prägeplatten aus Magnesium, Kupfer oder Messing, und daher war eine Abstandsplatte zwischen der graphischen Photopolymer-Prägeplatte und der Unterform der Stanz- oder Prägemaschine erforderlich, um die Notwendigkeit des Modifizierens der Präge- oder Stanzeinrichtungen zu vermeiden. Das US-Patent 5,904,096 (”'096”) vom 18. Mai 1999 zeigt und offenbart einen Typ von Abstandsplatte, der verwendet werden kann, um eine graphische Photopolymer-Prägeplatte an der Unterform einer Präge- oder Stanzmaschine abstützend zu halten, Die Abstandsplatte des '096-Patents ist mit einer Reihe von Permanentmagneten versehen, die so beschrieben sind, dass sie in der Lage sind, den Stahlplattenbereich der graphischen Prägeplatte und dadurch auch die Photopolymer-Prägeplatten-Anordnung an die Abstandsplatte magnetisch anzuziehen und zu halten. Die Verwendung einer Abstandsplatte mit einer geeigneten Dicke dient dazu, die Photopolymer-Prägeplatte in der erforderlichen Abstandsbeziehung von der Fläche der Unterform abstützend zu halten.
Die US 4,116,594 A offenbart eine einteilige bzw. integrierte Prägeplatte mit Vorsprüngen oder Höckern, die durch Rillen getrennt sind, die aus einem ferromagnetischen Material herausgearbeitet oder herausgeätzt und zu einem Prägemuster angeordnet sind, so dass das Prägemuster von dem dünnen Trägerbereich vorsteht und einen mit der Bahn eingreifenden Flächenbereich bildet. Folglich lehrt diese Druckschrift keine beschichtete Metallprägeplatte und legt diese auch nicht nahe.
Die US 2,584,317 A offenbart Bimetall-Druckformen, wobei ein Metall Wasser hält und Farbe abstößt, wohingegen das andere Metall Farbe hält.
Die EP 0 172 947 A offenbart eine Metallplatte für Möbel mit zwei Metallplatten, die durch Anwendung von Druckkraft miteinander verbunden werden. Eine Metallplatte ist mit einem geätzten oder geprägten Muster versehen.
Die US 3,280,736 offenbart Druckplatten, die jeweils eine Basisplatte haben, wobei zumindest eine Seite davon mit einer nicht-körnigen, nicht-porösen, harten Kupferschicht verbunden ist, an der Farbe anhaftet, die eine saure Kupferzusammensetzung aufweist. Da das saure Kupfer normalerweise nicht direkt auf die herkömmlichen Basisplatten aufgebracht werden kann, müssen solche Platten mit einer geeigneten Unterschicht versehen sein, wie zum Beispiel basisches Kupfer. Die saure Kupferschicht ist mit einer Chromschicht überdeckt. Bildgebiete werden in die Chromschicht geätzt.
Es besteht daher Nachfrage nach einer graphischen Prägeplatte, die im Wesentlichen die Langlebigkeit von herkömmlichen Kupfer- oder Messingplatten hat, jedoch weniger teuer und einfacher herzustellen ist als herkömmliche Metallprägeplatten, die aus Kupfer oder Messing hergestellt sind. Es besteht außerdem die Forderung, die Einrichtzeit zu vermindern, die mit der Montage einer Heißfolienstanz- oder Hochpräge- oder Tiefprägeplatte an einer Stanz- oder Prägeeinrichtung in Beziehung steht, und zwar insbesondere vom Standpunkt einer korrekten Ausrichtung der Prägeplatte relativ zu dem Bild, auf welches die Folie aufgebracht werden soll, beziehungsweise des durch Hochprägung oder Tiefprägung zu erzeugenden Bildes. Eine weitere wichtige Forderung auf dem Gebiet graphischer Prägeplatten besteht darin, eine Prägeplatte zur Verfügung zu stellen, die in der Stanz- oder Prägeeinrichtung bzw. -vorrichtung in deutlich kürzerer Zeit ausgetauscht und ersetzt werden kann, als dies derzeit der Fall ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß Anspruch 1 ist eine verbesserte graphische Prägeplatte aus Metall beansprucht, die aus einer beschichteten Metallprägeplatte hergestellt ist, die eine musterbildende unmagnetische Metallschicht aufweist, wie beispielsweise aus Kupfer, Magnesium, Bronze oder einem anderen Nichteisenmetall, die auf eine ferromagnetische Trägerschicht beschichtet werden kann, die beispielsweise eine Stahlplatte sein kann. Ein mit einem Relief versehenes Gebiet in der Nichteisen-Schicht bildet das Muster, das durch Folienstanzen, Hochprägen, Tiefprägen oder Drucken hergestellt werden soll. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die laminierte graphische Metallprägeplatte eine Schicht aus Kupfer auf, die auf einer Platte aus Kohlenstoffstahl beschichtet ist.
Hinsichtlich der Tatsache, dass die laminierte Prägeplatte dünner ist als herkömmliche einteilige Stanzplatten oder Prägeplatten aus Magnesium, Kupfer oder Bronze, ist vorzugsweise eine Prägeplatten-Halterung vorgesehen, um die laminierte Prägeplatte an der Unterform einer Folienstanz- oder Prägemaschine zu halten. Eine verbesserte magnetische Halteplatte ist für die mit Stahl hinterlegte, graphische Prägeplatten-Anordnung vorgesehen, die aus einem Nichteisen-Haltebauteil hergestellt ist, das eine Prägeplatten-Montagefläche aufweist, die im Wesentlichen komplementär die beschichtete Stahlprägeplatte bzw. die mit Stahl hinterlegte graphische Prägeplatte aufnimmt. Eine Vielzahl von speziell beabstandeten magnetischen Elementen ist in dem Haltebauteil im Wesentlichen über die gesamte Erstreckung davon eingebettet. Die Anziehungskraft des Stahlträgers an die magnetische Fläche der Halteplatte wird verbessert, indem die in dem Haltebauteil eingebetteten Magnete so angeordnet sind, dass benachbarte Paare von Magneten ihre Nord- und Südpole entgegengesetzt ausgerichtet haben, und eine ferromagnetische Komponente ist in überbrückender Beziehung zu jedem Paar von Magneten angeordnet, und zwar an deren Flächen, die sich gegenüberliegend zu der Halteseite der Platte befinden, um so den magnetischen Fluss zu verstärken, der von jedem Paar von Magneten ausgeht.
Das Vorsehen einer magnetischen Platte zum Halten einer mit Stahl hinterlegten Prägeplatte hat einen wesentlichen Vorteil bei der Verwendung der Anordnung, indem genaue Einstellungen hinsichtlich der Position der Prägeplatte an der Halteplatte nach Montage der Anordnung an der Unterform der Bogen- oder Bogenpresse sehr viel einfacher und schneller durchgeführt werden können als bei vergangenen Montagevorgängen, bei denen eine Neupositionierung der Prägeplatte nur durch zeitaufwendige Veränderungen einer Anzahl von Befestigungsvorrichtungen möglich war.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung haben die Magnete eine quadratische Form, wobei jedes Paar von Magneten in einer speziell beabstandeten Beziehung relativ zueinander und relativ zu benachbarten Paaren von Magneten angeordnet ist. Die Magnete von jedem Paar sind so angeordnet, dass ihre Nord- und Südpolachsen durch die Hauptseiten von jedem der Magnete verlaufen, wobei die Längen- und Breitendimensionen von jedem der Magnete wesentlich größer sind als die Dicke von jedem Magnet. Die ferromagnetische Komponente hat vorzugsweise die Eigenschaft einer Stahlplatte, die sich zwischen der Hauptseite von jedem der Magnete erstreckt und mit diesen in Kontakt steht, die von der Prägeplatten-Haltefläche des Haltebauteils am weitesten entfernt ist.
Durch den Stahlstreifen, der sich zwischen der Hauptseite von jedem der Magnete erstreckt und mit dieser in Kontakt steht, die von der Prägeplatten-Montagefläche des Haltebauteils am meisten entfernt ist, wird die Haltekraft der überbrückten Magnete verbessert, indem das Magnetfeld gerichtet und konzentriert wird, das diese Enden der Magnete in engster Nähe zu der Prägeplatten-Anordnung-Haltefläche des Haltebauteils umgibt. Die ferromagnetische Komponente dient außerdem dazu, um Flussverluste der Magnete am Rand des Magnetfeldes zu vermindern, das durch jeweilige Magnet-Paare erzeugt wird.
Die einzelnen Magnete sind in dem Nichteisen-Haltebauteil in Positionen eingebettet, wodurch bewirkt wird, dass deren Hauptseiten in geringster Nähe zur Prägeplatten-Montagefläche des Haltebauteils nach innen gerichtet von der Ebene der äußeren Prägeplatten-Montagefläche beabstandet sind. Die Magnete sind jedoch nicht so weit von der Prägeplatten-Montagefläche beabstandet, dass der anziehende Magnetfluss der Magnete oder der Prägeplatten-Anordnung signifikant vermindert wird. Auf diese Weise sind die Magnete während der häufigen Anbringung oder Ablösung der graphischen Prägeplatten-Anordnungen an oder von dem magnetischen Haltebauteil gegen Abnutzung oder Brechen geschützt. Außerdem wird eine glatte und durchgehende äußere Prägeplatten-Haltefläche zur Verfügung gestellt, die nicht durch die Außenfläche der Magnete unterbrochen wird, wodurch Beeinflussungen der musterbildenden Schicht minimiert werden.
Das magnetische Haltebauteil dieser Erfindung ist außerdem praktisch, um eine beschichtete Prägeplatte aus Stahl oder eine mit Stahl hinterlegte Prägeplatte aus einer musterbildenden Nichteisen-Schicht während des Entfernens von Material von der Fläche der Nichteisen-Schicht durch Ätzen zu halten, um das Musterbild in der Außenfläche davon zu bilden. Dort wo das musterbildende Bild durch einen chemischen Ätzprozess erzeugt wird, wird zunächst eine Photoresist-Zusammensetzung auf die Außenfläche der Nichteisen-Schicht der beschichteten Metallplatte aufgebracht. Die Photoresist-Zusammensetzung ist konfiguriert, um den Bereich der Nichteisen-Schicht zu definieren, der nicht durch eine Ätzlösung in der Ätzbadeinrichtung entfernt werden soll.
Eine magnetische Prägeplatten-Halteplatte für die graphische Prägeplatte ist vorzugsweise aus Kunststoff oder aus einem anderen ätzresistenten Material hergestellt und mit einer Reihe von Paaren von Permanentmagneten versehen, die darin eingebettet sind, wie beschrieben, und zwar in einer Anordnung, um die Stahlschicht der beschichteten Metallplatte anzuziehen, um die beschichtete Metallplatte zumindest teilweise an der Prägeplatten-Halterung zu halten. Die Anordnung der beschichteten Metallprägeplatte mit der Photoresist-Zusammensetzung auf der Außenfläche der Nichteisen-Schicht der Prägeplatte und die Abstützung für die Prägeplatte können dann in einer Ätzmaschine zum Bewirken des Ätzens eines gewünschten Musters in der Außenfläche der Nichteisen-Schicht angeordnet werden.
Nach Beendigung des Ätzschritts und des Entfernens der Photoresist-Zusammensetzung von der Fläche der Nichteisen-Schicht der beschichteten Metallprägeplatte ist die Prägeplatte fertig, um an der Abstandsplatte und dann an der Unterform der Präge- oder Stanzmaschine angebracht zu werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht von einer graphischen Prägeplatte, die gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung konstruiert ist;
2 ist eine perspektivische Teilansicht von einer Ecke der in 1 dargestellten Prägeplatte, um die Konfiguration der Prägeplattenstruktur besser darzustellen;
3 ist eine vergrößerte, im Wesentlichen schematische Teilansicht von der Ecke der in 2 dargestellten Prägeplatte, wobei die gesamte ursprüngliche Außenfläche der graphischen Prägeplatte durch einen Ätzprozess entfernt ist;
4 ist eine vergrößerte, im Wesentlichen schematische Teilansicht von einem größeren Segment der in 1 gezeigten Prägeplatte und zeigt Gebiete der Prägeplatte, die durch Ätzen oder Fräsen entfernt sind, sowie Gebiete, die nicht durch einen Ätzprozess oder durch Fräsen entfernt sind;
5 ist eine Draufsicht von einer Ausgestaltung einer bewegbaren Haltestruktur, um die graphische Prägeplatte während ihres Ätzens zu halten, und zeigt eine Reihe von einzelnen eingebetteten Permanentmagneten, um die graphische Prägeplatte an der Haltestruktur zu befestigen;
6 ist eine horizontale Querschnittsansicht entlang im Wesentlichen Linie 6-6 aus 5;
7 ist eine Draufsicht von einer anderen Ausgestaltung einer bewegbaren Haltestruktur, um die graphische Prägeplatte während ihres Ätzens oder Fräsens zu halten, und zeigt eine Reihe von streifenförmigen eingebetteten Permanentmagneten, um die graphische Prägeplatte an der Haltestruktur zu befestigen;
8 ist eine horizontale Querschnittsansicht entlang im Wesentlichen Linie 8-8 aus 7;
9 ist eine Draufsicht von einer dritten Ausgestaltung einer bewegbaren Haltestruktur, um die graphische Prägeplatte während ihres Ätzens und Fräsens zu halten, und zeigt verschiebbare Klammern, um die graphische Prägeplatte an der Haltestruktur zu befestigen, und zwar zusammen mit einem mittleren Permanentmagnet, um den mittleren Teil der Prägeplatte an der Haltestruktur zu halten;
10 ist eine Seitenansicht von der in 9 gezeigten Haltestruktur;
11 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, von einer Ätzvorrichtung, die verwendet werden kann, um die graphische Prägeplatte zu ätzen, während sie durch die in 7, 8 oder 9 gezeigte Haltestruktur gehalten wird;
12 ist eine perspektivische Teilansicht von einer Stanzplatten-Anordnung, die eine graphische Metallprägeplatte aufweist, die an einem magnetischen Haltebauteil angeordnet und durch eine Reihe von beabstandeten Paaren von magnetisch verbesserten Magneten daran gehalten ist, die in dem magnetischen Haltebauteil eingebettet sind;
13 ist eine im Wesentlichen schematische vertikale Querschnittsteilansicht durch einen Bereich der in 12 gezeigten Anordnung;
14 ist eine Draufsicht von einer vierten Ausgestaltung einer bewegbaren Haltestruktur, um die graphischen Prägeplatte während ihres Ätzens oder Fräsens zu halten;
15 ist eine Querschnittsteilansicht entlang Linie 15-15 aus 14, gesehen in Richtung der Pfeile, und zeigt außerdem eine graphische Prägeplatte, die an einer Seite der Haltestruktur anliegt; und
16 ist eine perspektivische Ansicht von einem der in der Haltestruktur aus 14 und 15 eingebetteten Permanentmagnete.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Graphische Prägeplatte
Eine laminierte graphische Metallprägeplatte, die gemäß der bevorzugten Konzepte der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, ist in 1–4 der Zeichnungen allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Die graphische Prägeplatte 20 kann von einem Typ sein, der eine Heißfolienstanz- oder Prägeplatte, eine Hochprägeplatte, eine Tiefprägeplatte, eine Platte für lentikulare Linien, eine texturierende Platte, eine Rauigkeit bildende Platte oder Kombinationen dieser Plattenkonstruktionen auf einer einzelnen graphischen Prägeplatte, oder eine ähnliche graphische Metallprägeplatte beinhaltet (hier zusammen als ”graphische Prägeplatten” bezeichnet).
Der Rohling für die Herstellung einer graphischen Prägeplatte 20 ist eine beschichtete Metallplatte, die aus einer Platte oder Schicht 22 aus Stahl und aus einer Platte oder Schicht 24 aus einem Nichteisen hergestellt ist, die über ihre Erstreckung mit der Schicht 22 integriert ist. Die Verwendung einer beschichteten Metallplatte für die Herstellung einer graphischen Prägeplatte mit einer ferromagnetischen Basisschicht, wobei die Materialschicht, mit der die Basisschicht beschichtet ist, ein Nichteisenmetall ist, erlaubt den Vorteil der Möglichkeit, dass die beschichtete Platte in einer gewünschten Position durch die Haltestruktur angezogen und in ihrer Position gehalten wird, die eine Vielzahl von Permanentmagneten aufweist.
Folglich weist ein beschichteter graphischer Prägeplatten-Rohling, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine ferromagnetische Basisschicht, obwohl die Nichteisen-Schicht, die mit der die Basisschicht beschichtet ist, verschiedene Materialien umfassen kann, wie zum Beispiel Kupfer, Bronze, Magnesium und ähnliche Metalle, die für Ätzen durch eine geeignete Ätzlösung empfindlich sind oder die mechanisch bearbeitet werden können, um das erforderliche musterbildende Bild in der Fläche der Nichteisen-Schicht der Platte zu erzeugen. Kupfer ist das bevorzugte Metall für die Nichteisen-Schicht der beschichteten graphischen Metallprägeplatte, da es auf einfache Weise mit einer Eisenchlorid-Lösung geätzt werden kann, und insbesondere mit einer Eisenchlorid-Lösung, die einen Zusatz enthält, um das Ausmaß und die Rate des Ätzprozesses zu steuern. Magnesium ist ein weiteres Nichteisen-Material, mit dem die Stahlbasisschicht beschichtet werden kann, wobei Magnesium in herkömmlicher Weise mit einer Nitritsäure-Lösung von auf dem Gebiet der Graviertechnik bekannter Zusammensetzung geätzt werden kann. Andererseits ist Bronze ein bevorzugtes Material für die Nichteisen-Schicht der beschichteten graphischen Metallprägeplatte in Fällen, in denen das Musterbild der Außenfläche der Nichteisen-Schicht durch eine Gravur-Fräsmaschine, durch einen CNC-Laser, durch eine mechanische Fräsmaschine oder durch eine Bedienergesteuerte Fräsmaschine oder durch manuelle Gravur gebildet wird.
Bei den Beschichtungsprozess, der in einer Weise durchgeführt werden kann, der in der Beschichtungsindustrie seit langer Zeit üblich ist, wird ein Streifen aus Nichteisenmetall in Flächenkontakt mit einem Streifen aus einem ferromagnetischem Material gebracht, wie zum Beispiel Stahl, und die beiden Schichten in proximaler Beziehung werden zwischen eine oder mehrere Druckwalzen geführt, die einen extrem hohen Oberflächendruck auf gegenüberliegende Seiten der Nichteisenmetall-Schicht und Stahlschicht aufbringen. Um eine Verbindung der Nichteisenmetall-Schicht mit der Stahlschicht zu gewährleisten, wie schematisch in 2 und 3 dargestellt, muss der Druck, der auf die miteinander in Kontakt stehenden Nichteisenmetall-Schicht und Stahlschicht aufgebracht wird, ausreichend groß sein, um ein komplettes Beschichten der Nichteisenmetall-Schicht mit der Stahlschicht zu gewährleisten.
Ein bevorzugter beschichteter Prägeplatten-Rohling aus Kupfer und Stahl wird hergestellt, indem ein ausreichender Druck auf die miteinander in Kontakt stehenden Kupfer- und Stahlschichten aufgebracht wird, der ausreichend groß ist, um das Kupfer unter Kaltschweißbedingungen im Querschnitt um zumindest etwa 50% zu verformen. Wenn der Kupfer- und Stahl-Beschichtungsprozess bei einer höheren Temperatur durchgeführt wird, wie zum Beispiel von etwa 800°C bis etwa 1100°C, dann kann die erforderliche Integration der miteinander in Kontakt stehenden Flächen der Kupferschicht und der Kohlenstoffstahlschicht bei etwas geringerem Druck und in kürzerer Zeit erreicht werden. Das beschichtete Produkt aus Kupfer und Kohlenstoffstahl kann bei einer Temperatur von etwa 480°C geglüht werden, falls gewünscht, um die Flexibilität des Produkts zu erhöhen.
In dem Fall einer beschichteten graphischen Metallprägeplatte 20 aus Stahl und Kupfer, hat die Kupferschicht vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,020 Zoll (0,508 mm) bis etwa 0,090 Zoll (2,286 mm), und die Stahlschicht hat eine Dicke von etwa 0,008 Zoll (0,0203 mm) bis etwa 0,20 Zoll (5,080 mm). Bei dem bevorzugten beschichteten graphischen Prägeplatten-Rohling aus Kupfer/ferromagnetischem Material hat die Stahlschicht eine Dicke von nominal 0,030 Zoll (1,076 mm), und die Kupferschicht hat eine nominale Dicke von 0,040 Zoll (1,016 mm). Ein Rohling mit dieser gesamten Dicke hat eine relativ starre Struktur und ist daher bei Flachbett-Anwendungen verwendbar. Wenn jedoch eine etwas flexible endgültige Prägeplatte bevorzugt ist, die es ermöglicht, dass die Prägeplatte in eine halbkreisförmige Konfiguration geformt werden kann, um an dem Zylinder einer Rotationspresse montiert zu werden, dann hat ein beschichteter Metall-Rohling eine Stahlschicht mit einer Dicke von nominal etwa 0,008 Zoll (0,0203 mm), und die Kupferschicht hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,020 Zoll (0,508 mm).
In jenen Fällen, in denen die Gesamtdicke des beschichteten Platten-Rohlings aus Kupfer/ferromagnetischem Material kleiner als etwa 0,060 Zoll (1,524 mm) ist, ist es gewünscht, dass der beschichtete Metallplatten-Rohling für etwa eine Stunde bei etwa 480°C bis etwa 650°C geglüht und dann luftgekühlt wird. Das Glühen dient dazu, das Korn des Kupfers gleichmäßiger zu machen. Bei einer Dicke des beschichteten Rohlings von über etwa 0,060 Zoll (1,524 mm) ist das Glühen üblicherweise nicht erforderlich.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Stahlschicht des beschichteten Prägeplatten-Rohlings aus Kupfer/ferromagnetischem Material aus Typ 1008 Kohlenstoffstahl mit konventionellen Spezifikationen hergestellt, während die Kupferschicht bevorzugt vom Typ einer Kupferplatte mit einem Schmelzpunkt von etwa 1083°C, einer Dichte von etwa 8,93 (0,323 lbs/cu. in) bei 20°C, einem thermischen Expansionskoeffizienten von etwa 0,0000170 bis etwa 0,0000177 pro °C von 20°C bis 300°C, einem Elastizitätsmodul von etwa 1,17 GPa (17,000 ksi), einem Festigkeitsmodul von etwa 45 GPa (6400 ksi), und einem Wärmeleitfähigkeitswert von etwa 937,84 J(g.K) (224 btu pro °F) von 0°C (68°F) bis etwa 300°C (572°F) ist. Das Kupfer sollte im Wesentlichen frei von Sauerstoff und Blei sein, minimal Zink enthalten und normalerweise etwa 0,85 Gewichtsprozent Silber enthalten. Andere praktische beschichtete Metallprägeplatten-Rohlinge aus Kupfer/ferromagnetischem Material können verwendet werden, wobei die Kupferschicht die Standard-Kupferlegierungsspezifikationen Cl 1400, Cl 1500 und Cl 1600 erfüllt. Die Bronzeschicht von einem beschichteten Metallprägeplatten-Rohling aus Bronze/ferromagnetischem Material erfüllt vorzugsweise die Standard-Kupferlegierungsspezifikation für kommerzielle Bronze zu 90%.
Die dargestellte relativ starre beschichtete graphische Prägeplatte 20 aus Kupfer/ferromagnetischem Material, wie sie beispielsweise in 1–4 gezeigt ist, kann auf einem beschichteten Metall-Rohling hergestellt werden, der eine nominale Gesamtdicke von etwa 0,070 Zoll (1,778 mm) hat. Bei dieser beispielhaften beschichteten graphischen Prägeplatte hat die Kohlenstoffstahlschicht 22 eine nominale Dicke von etwa 0,015 Zoll (0,381 mm), wohingegen die Kupferschicht 24 vor dem Ätzen ihrer Oberfläche eine Dicke von etwa 0,055 Zoll (1,397 mm) hat. Ein Teil der Kupferschicht 24 wird dann durch eine Ätzlösung oder durch mechanisches Fräsen entfernt, um ein Relief-Musterbild 26 zu erzeugen, wie in 1 und 2 dargestellt.
Um ein gesteuertes Ätzen der Kupferschicht 24 der graphischen Prägeplatte 20 aus Kupfer/ferromagnetischem Material zu bewirken, um das Musterbild 26 für eine graphische Prägeplatte zu erzeugen, wird ein Bild auf der Außenfläche 24a der Kupferschicht 24 angeordnet, das ein Negativ des gewünschten Musterbildes 26 ist. Die Oberfläche 24a wird dann mit einer UV-Licht-empfindlichen, positiv oder negativ arbeitenden Photoresist-Zusammensetzung sprühbeschichtet. Die positive Resist-Lösung kann eine fotoaktive Zusammensetzung enthalten, die eine Mischung aus Diazonapthoquinone, Phenolic-Harz, oberflächenwirksame Substanzen, Plastifizierungsmittel und 1-Methoxy-2-Propanol enthält. Ein negatives Photoresist kann eine Mischung aus einem photosensitiven Polymer sein, wie zum Beispiel Methacrylat mit einem Initiator, einem oberflächenwirksamen Mittel und/oder Plastifizierern. Der Feststoffanteil von dem Resist beträgt normalerweise etwa 12%. Eine Filmmaske wird über der beschichteten Fläche 24a der Kupferschicht 24 angeordnet und mit Hilfe eines Vakuumsystems enganliegend gehalten. Die Platte wird dann für eine ausreichende Zeitperiode mit UV-Licht bestrahlt, um die Eigenschaften von dem Photoresist zu verändern, und zwar abhängig von dem verwendeten Photoresist. Durch Entwicklung der beschichteten Platte durch Waschen mit einer verdünnten alkalischen Lösung, wie zum Beispiel Natriummetasilicat, wird das bestrahlte Gebiet entfernt.
Die beschichtete Platte mit der Photoresist-Beschichtung auf der Fläche 24a der Schicht 24 wird dann vorzugsweise mit einer Eisenchlorid-Lösung geätzt, die eine Eisenchlorid-Konzentration hat, die von etwa 1,8 bis etwa 3,6 mol/l (etwa 25 bis etwa 40 Bé) und nominal etwa 2,3 mol/l (30 Bé) FeCl Lösung beträgt.
Eine bevorzugte Ätzvorrichtung ist in dem US-Patent Nr. 5,364,494 (”'494 Patent”) dargestellt und beschrieben, das dem Patentinhaber gehört und hiermit durch Bezugnahme eingeführt wird. Die Ätzlösung in der Ätzvorrichtung wird normalerweise bei einer Temperatur von etwa 21°C–25°C gehalten. Die beschichtete graphische Metallprägeplatte 20 mit dem entwickelten Photoresist-Musterbild darauf wird an einem drehbaren Drehtisch der Ätzvorrichtung festgeklemmt, wie in dem '494-Patent gezeigt, und der Drehtisch wird mit etwa 3–5 UpM gedreht. Die Strömung des Ätzmittels in der Ätzvorrichtung wird bei etwa 45 bis 57 l/min gehalten. Die Schaufeln in der Ätzvorrichtung des '494-Patents drehen sich mit etwa 500–650 UpM, was bewirkt, dass die Ätzlösung gegen die Fläche 24a der beschichteten graphischen Metallprägeplatte 20 spritzt. Die Tiefe des Ätzens ist eine Funktion der Ätzrate von etwa 0,001 Zoll/Minute (0,0254 mm/Minute). Daher erfordert eine Tiefe von 0,010 Zoll (0,254 mm) eine Ätzzeit von etwa 10 Minuten.
Die Reaktion von Eisenchlorid mit Kupfermetall (Cu° + 2FeCl₃ → CuCl₂ + 2 FeCl₂) ist ein isotroper Prozess und findet daher gleichmäßig in allen Richtungen statt. Wenn daher das Metall entfernt und ein Relief in der Fläche 24a der Platte 24 gebildet ist, kann ein seitliches Ätzen stattfinden, das normalerweise als ”Hinterschneidung” bezeichnet wird. Um das Hinterschneiden zu minimieren und um eine abgeschrägte Oberfläche mit einem gewünschten Winkel auszubilden, können schützende und stabilisierende Additive in die Ätzlösung eingebracht werden.
Da Eisenchlorid mit dem Kupfermetall reagiert, reagieren Kupfer-Ionen (Chelat) mit den Additiven, um an der Fläche des Kupfermetalls einen Film zu bilden. Das Ausmaß der Film-Ausbildung steht mit der Konzentration der Additive in Beziehung. Foramidindisulfiddihydrochlorid und Ethylenthiourea sind die Wesentlichen Additive für die Beibehaltung eines gewünschten Neigungswinkels. Diese Additive werden dem Ätzmittel in variierenden Mengen beigefügt, und zwar abhängig von dem Ergebnis aus einer gegebenen Testprobe. Das genaue Gleichgewicht des Eisenchlorid-Gehalts, des schützenden Mittels und des elementaren Kupfers in der Ätzlösung wird basierend auf den Ergebnissen des Eintauchens einer Kupfer-Testprobe in die Ätzlösung für 5 Minuten eingestellt. Diese Testprobe enthält eine Skala von einer Reihe von Halbtonbildern, die bei bestimmten Prozentsätzen erhalten werden, und beinhaltet außerdem andere Linien und Bilder. Nach dem Entfernen aus der Lösung wird ein erfahrener Bediener die Testprobe visuell interpretieren, um auf Basis seiner Erfahrung zu bestimmen, ob der Lösung mehr Additive oder mehr Eisenchlorid beigemengt werden soll oder ob der Kupferanteil einen Pegel erreicht hat, der die Vorbereitung und Verwendung der Ätzlösung vorgibt. Für den Fachmann ist offensichtlich, dass diese Interpretation subjektiv ist, von mehreren Variablen abhängig ist und von einem Bediener am wirkungsvollsten ausgeführt werden kann, der ein besonderes Training und Erfahrung hat, und er daher die notwendigen Fähigkeiten hat, die Testproben-Ergebnisse als einen Leitfaden zu verwenden, um das schützende Verhalten der Ätzlösung zu bestimmen.
Wenn die Kupferschicht 24 der graphischen Prägeplatte eine nominale Dicke von etwa 0,055 Zoll (1,397 mm) haben soll, dann kann die Prägeplatte beispielsweise für eine Zeitperiode und unter Bedingungen dem Ätzvorgang ausgesetzt werden, um die ungeschützten Gebiete des Kupfers zu entfernen, und zwar auf eine Tiefe von etwa 0,030 Zoll (0,762 mm), wobei etwa 0,025 Zoll (0,635 mm) der anfänglichen Kupferschicht verbleiben. Daher beträgt in 4 die Höhe des Musterbildes 26 in dem dargestellten Beispiel etwa 0,030 Zoll (0,762 mm), wobei die verbleibende Kupferschicht 24b, durch die das Musterbild 26 definiert ist, etwa 0,025 Zoll (0,635 mm) beträgt, wobei die Stahlschicht 22 eine Dicke von etwa 0,015 Zoll (0,081 mm) hat. Nach dem Entfernen des Photoresist von der Außenfläche des Musterbildes 26 ist die graphische Prägeplatte 20 fertig, um bei Stanz-, Hochpräge- oder Tiefprägevorgängen verwendet zu werden.
Obwohl die beschichtete graphische Metallprägeplatte 20 in 1–4 in einer planaren Konfiguration gezeigt ist, soll verstanden werden, dass die graphische Prägeplatte ausreichend flexibel ist, so dass sie in einem Ausmaß gebogen werden kann, wie es erforderlich ist, um vollständig an den rotierenden Zylinder von einer Stanz-, Hochpräge- oder Tiefprägepresse angepasst zu werden. In diesem Beispiel hat die graphische Prägeplatte bei Verwendung eine halbkreisförmige Konfiguration. Das musterbildende Reliefbild in der Kupferfläche 24 der graphischen Prägeplatte 20 kann konfiguriert sein, um die beabsichtigte Biegung der graphischen Prägeplatte 20 für die Verwendung aufzunehmen, wie dies erforderlich sein kann und wie dies ist auf dem Gebiet der Graphik allgemein bekannt ist. Eine bevorzugte graphische Prägeplatte für eine Rotationspresse hat jedoch eine ferromagnetische Schicht 22 aus Stahl mit einer Dicke von etwa 0,008 Zoll (0,203 mm), und die Gesamtdicke der Nichteisen-Schicht 24 beträgt etwa 0,020 Zoll (0,508 mm). In diesem Fall wird die Nichteisen-Schicht vorzugsweise auf eine Tiefe von etwa 0,002 Zoll (0,050 mm) bis etwa 0,020 Zoll (0,508 mm) geätzt.
Graphische Prägeplatten-Anordnung
Eine besonders praktische Anwendung von einer graphischen Prägeplatte 20, wie sie vorstehend beschrieben wurde, erfolgt bei einer Heißfolienstanz- oder Prägepresse vom Platten-Typ mit einer stationären, erhitzten Unterform und einer bewegbaren Druckplatte. Diese Einrichtung ist konstruiert, um eine herkömmliche Magnesium-, Kupfer- oder Messing-Prägeplatte an der erhitzten Unterform zu montieren, wobei Metallfolie in eine Position über der Prägeplatte in ihre Position bewegt wird, ein Papierbogen oder ein anderes Medium, auf dem die Folie aufgebracht werden soll, wird zwischen der Folie und der Prägeplatte angeordnet, und die Platte wird dann über einen Winkel gedreht wird, um Druck gegen das Papier und die Folie aufzubringen, um sie gegen die Prägeplatte zu pressen. Durch den resultierenden Druck und die Hitze von der Prägeplatte wird bewirkt, dass die Folie, die der Konfiguration des Musters auf der Prägeplatte entspricht, auf die Oberfläche des Papierbogens oder eines anderen Trägers übertragen wird. Starre Magnesium-, Kupfer- oder Messing-Prägeplatten, die für diesen Typ von Anwendung konstruiert sind, haben eine Dicke von normalerweise etwa 0,25 Zoll (6,35 mm), und zwar in ”Amerika” (Nord-, Zentral- und Südamerika) und etwa 7 mm (0,276 Zoll) für den ”Rest der Welt” (ROW).
Um die graphische beschichtete Metallprägeplatte 20 in einer herkömmlichen Stanzmaschine zu verwenden, wie zum Beispiel in einer Plattenpresse, kann ein Trägerbauteil für die Platte 20 hinsichtlich der Tatsache erforderlich sein, dass die graphische Prägeplatte eine geringere Dicke hat als die herkömmliche starre graphische Magnesium-, Messing- oder Kupfer-Prägeplatte. Das Trägerbauteil muss daher in der Lage sein, eine adäquate Hitze von der erhitzten Unterform der Plattenpresse auf die das Musterbild bildende Kupferschicht 24 der graphischen Prägeplatte 20 zu übertragen. Stahl wird bevorzugt für die Schicht 22 der beschichteten graphischen Prägeplatte 20 verwendet, und zwar nicht nur wegen seines hohen Festigkeit/Gewicht-Verhältnisses, sondern auch wegen seiner ferromagnetischen Eigenschaften.
Ein bevorzugtes magnetisches Halte- oder Trägerbauteil 28 für die beschichtete graphische Metallträgeplatte 20 ist in 12 und 13 der Zeichnungen dargestellt. Das Trägerbauteil bzw. das magnetische Haltebauteil 28 weist vorzugsweise eine flache, relativ starre, Nichteisen- oder Kunststoffplatte 30 mit Dimensionen hinsichtlich Breite und Länge auf, die größer sind als die der graphischen Prägeplatte 20, die daran montiert werden soll, um so eine komplette Abstützung für die graphische Prägeplatte 20 über deren Breite und Länge zu erhalten. Das magnetische Haltebauteil 28 ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff oder ätzresistenten Material hergestellt, wie zum Beispiel PVC, ein Acrylharz, Nylon, ein Polycarbonat-Polymer, Epoxyde, Bakealit, eine glasfaserverstärkte Epoxyd-Zusammensetzung, eine Kunststoffzusammensetzung, die mit Kohlenstoff verstärkt ist, Graphit- oder unmagnetische Metallfasern, getempertes Glas, ein keramisches Material, oder Holz. Andere nicht-ferromagnetische Materialien, die für die Herstellung des Trägerbauteils 28 verwendet werden können, umfassen Bronze, Messing, Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen, Nickel, Zink oder Titan, wobei Kupferlegierungen ein bevorzugtes Material sind. Die Platte 30 sollte eine Dicke haben, so dass dann, wenn die graphische Prägeplatte 20 daran montiert ist, wie in 12 und 13 dargestellt, die kombinierte Dickenabmessung der Platte 30 und der graphischen Prägeplatte 20 etwa gleich der Dicke einer herkömmlichen Heißfolienstanz- oder Prägeplatte aus Magnesium, Kupfer oder Messing ist, oder etwa 0,25 Zoll (6,35 mm) für Amerika und etwa 7 mm (0,276 Zoll) für ROW.
Alternativ kann die Prägeplatten-Anordnung nicht erfindungsgemäß eine Schicht aus Polymer-Material aufweisen, die das Musterbild darstellt und die an einer ferromagnetischen Platte angebracht und fest daran befestigt ist, wie zum Beispiel eine Trägerplatte 22 aus Stahl. Das Polymer-Material ist vorzugsweise ein duroplastisches Kunstharz, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Allyl-Polymere, Epoxyd-Polymere, Furan, Melamin-Formaldehyd, Melamin-Phenol-Polymere, Phenol-Polymere, Polybutyldien-Polymere, duroplastisches Polyester und Alkyd-Polymere, duroplastische Polyimid-Polymere, duroplastische Polyurethan-Polymere, flexible duroplastische Silicon-Polymere, Silicon-Epoxyd-Polymere, und duroplastische Harnstoff-Polymere umfasst, von denen alle Eigenschaften und Charakteristiken haben, die deren Verwendung in allgemein bekannter Weise ermöglichen, um das herzustellen, was allgemein auf dem Gebiet der Graphik als eine polymerische Prägeplatte bekannt ist.
Die Platte 30 sollte eine Dicke haben, so dass dann, wenn die Prägeplatte 20 daran montiert ist, wie in 12 und 13 gezeigt, die kombinierte Dickenabmessung der Platte 30 und der Prägeplatte 20 etwa gleich der Dicke einer herkömmlichen graphischen Prägeplatte ist, d. h. etwa 0,250 Zoll (6,350 mm) für Amerika und etwa 7 mm (0,276 Zoll) für ROW. Daher darf die Dicke des magnetischen Haltebauteils 28 nicht etwa 0,230 Zoll (5,842 mm) im Fall von Amerika und etwa 6,502 mm (0,256 Zoll) im Fall von ROW überschreiten, wobei in Betracht gezogen wird, dass die minimale Dicke der Prägeplatte etwa 0,020 Zoll (0,508 mm) beträgt.
Aufgrund der Tatsache, dass eine beschichtete Prägeplatte, wie beispielsweise die Prägeplatte 20, eine geringere Dicke als herkömmliche starre graphische Prägeplatten aus Magnesium, Stahl, Messing oder Kupfer hat, wirkt das magnetische Haltebauteil 28 dieser Erfindung nicht nur dazu, um die Prägeplatten-Anordnung zu tragen, sondern es dient auch als ein Abstandshalter zwischen der Platte und der Unterform der Presse. Im Fall Heißfolienstanzpresse muss das Trägerbauteil in der Lage sein, auf wirksame Weise eine adäquate Hitze von der erhitzen Unterform der graphischen Bahn- oder Bogenpresse auf die das Musterbild definierende Kupferschicht 24 der Prägeplatte 20 zu übertragen. Daher wird vorzugsweise Stahl für die Schicht 22 der Prägeplatten-Anordnung 20 verwendet, und zwar nicht nur wegen ihrer Wärmespeichereigenschaften und ihres hohen Festigkeit/Gewicht-Verhältnisses, sondern auch deshalb, weil Stahl durch die Montagefläche 30a des magnetischen Trägerbauteils 28 magnetisch angezogen und daran gehalten wird.
In dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Platte 30 in ihrer hinteren Fläche eine Anzahl von länglichen, allgemein rechteckigen Aussparungen oder Hohlräumen 32 auf, die beispielsweise durch Bearbeitungsvorgänge gebildet werden können und die in beabstandeter Beziehung von der Prägeplatten-Montagefläche 30a der Platte enden. In jedem der Hohlräume 32 ist ein Paar von rechteckigen Magneten 33 und 35 aufgenommen, die eine Breite und Länge haben, die im Wesentlichen größer ist als ihre Dicke. Die Dicke von jedem der magnetischen Elemente reicht von zumindest etwa 0,040 Zoll (1,016 mm) bis etwa 0,220 Zoll (5,588 mm) für Amerika und etwa 0,246 Zoll (6,248 mm) für ROW.
Ein bevorzugter Magnet kann beispielsweise eine quadratische Konfiguration mit Abmessungen in Breite und Länge von 0,5 Zoll (12,7 mm) × 0,5 Zoll (12,7 mm) sowie eine Dicke von 0,10 Zoll (2,54 mm) Dicke haben. In dem bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Magnete 33 und 35 mit einer Distanz von etwa 0,5 Zoll (12,7 mm) beabstandet. Es können Magnete verwendet werden, die von etwa 0,25 Zoll (6,35 mm)× 0,25 Zoll (6,35 mm) bis etwa 2 Zoll (50,8 mm) × 2 Zoll (50,8 mm) reichen, mit einem Abstand zwischen benachbarten Magneten etwa 0,10 Zoll (2,54 mm) für kleinere Magnete bis etwa 3 Zoll (76,2 mm) für größere Magnete, wobei spezielle Magnete verwendet werden können. Es soll diesbezüglich auch verstanden werden, dass die Hohlräume 32 so beabstandet sein müssen, dass die Distanz zwischen Magneten in benachbarten Hohlräumen im Wesentlichen in den erläuterten Bereichen für die Magnete 33 und 35 in jedem Hohlraum 32 liegt, und der Zwischenabstand hängt von der Größe der Magnete und dem entsprechenden Abstand zwischen Magneten 33 und 35 in jedem Hohlraum 32 ab. Wie aus dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel offensichtlich ist, sind die Hohlräume 32 in ausgerichteten Reihen angeordnet, die sich quer zu der Platte 30 erstrecken. Wie beispielsweise in 12 gezeigt, sind die Hohlräume 32 der Reihe 37 bezüglich der Hohlräume 32 der nächsten benachbarten Reihe 39 versetzt. Die versetzten Positionen der Hohlräume 32 wiederholen sich von Reihe zu Reihe, wobei die Hohlräume 32 von benachbarten Reihen relativ zueinander versetzt sind. Daher beträgt beispielsweise unter Bezugnahme auf 12 der Abstand zwischen benachbarten Reihen 37 und 39 vorzugsweise etwa 0,5 Zoll (12,7 mm) in dem Fall, wo die fünf Magnete 33 und 35 Abmessungen von 0,5 Zoll (12,7 mm) × ,05 Zoll (12,7 mm) haben, und der Abstand zwischen diesen Magneten beträgt 0,5 Zoll (12,7 mm). Auf ähnliche Weise sollte der Abstand zwischen Hohlräumen 32 in jeder Reihe 37 und 39 etwa 0,5 Zoll (12,7 mm) in der beispielhaften Ausgestaltung betragen.
Eine ferromagnetische Komponente 36 in der Form eines Stahlstreifens befindet sich in jedem der Hohlräume 32 in überbrückender und eingreifender Beziehung zu den Außenflächen 33a bzw. 35a der Magnete 33 und 35, die von der Montagefläche 30a der Platte 30 entfernt liegen. Die ferromagnetische Komponente 36 kann aus Stahl sein, aber eine Vanadium-Eisen-Nickel-Legierung (Permendor) ist wegen seiner besseren magnetischen Permeabilität bevorzugt, und hat eine Dicke von etwa 0,010 Zoll (0,254 mm) bis etwa 0,190 Zoll (4,826 mm) für Amerika und 0,216 Zoll (5,486 mm) für ROW. Eine bevorzugte Komponente hat eine Dicke von etwa 0,060 Zoll (1,524 mm). Die gesamte Dicke von jedem Magneten 33 und 35 sowie der zugehörigen ferromagnetischen Komponente 36 beträgt zumindest etwa 0,050 Zoll (1,270 mm). Eine bevorzugte Dicke des magnetischen Haltebauteils 28 beträgt 0,180 Zoll (4,572 mm) für Amerika und 0,206 Zoll (5,232 mm) in ROW, wobei der Abstand zwischen der Prägeplatten-Montagefläche 30a des Bauteils 30 und benachbarten oberen Flächen der Magnete 33 und 35 etwa 0,020 Zoll (0,508 mm) beträgt. Eine Epoxyd-Potting-Zusammensetzung 38 dient dazu, die Magnete 33 und 35 dauerhaft in den jeweiligen Hohlräumen 32 zu befestigen. Die empfohlene Betriebstemperatur während der Verwendung des magnetischen Haltebauteils 28 liegt üblicherweise in dem Bereich von etwa 260°C (500°F).
Die Magnete 33 und 35 in jeden Hohlraum 32 sind so angeordnet, dass sich der Nordpol des Magneten 33 beispielsweise in geringster Nähe zur Montagefläche 30a der Platte 30 befindet, wohingegen sich der Südpol des Magneten 35 in benachbarter Beziehung zu dem Streifen 36 befindet, wie schematisch in 2 dargestellt. Wie ebenfalls in dieser Figur schematisch dargestellt, liegt der Südpol des Magneten 35 in engster Nähe zu der Prägeplatten-Anordnung-Montagefläche 30a der Platte 30, und der Nordpol von diesem Magneten befindet sich benachbart zu dem Streifen 36. Daher sind die Magnete 33 und 35 in jedem der Hohlräume 32 mit entgegengesetzter Polarität montiert.
Die Stärke der Magnete 33 und 35 ist eine Funktion der Höhe des magnetischen Flusses, der aus einem Einheitsvolumen des magnetischen Materials ausgeht, und der Form des Magneten und wird allgemein in Einheiten von MGOe (Mega Gauss Oersted) angegeben. Das bevorzugte Magnet-Material für die vorliegende Erfindung ist aus einer Gruppe ausgewählt, die Samarium-Cobalt (SmCo) mit einem MGOe 16–32 und Neodymium-Eisen-Boron mit (NdFeB) mit einem MGOe von 24–48 enthält. Aluminium-Nickel-Cobalt (Alnico) mit einem MGOe von 2–8 kann in einigen Fällen verwendet werden, vorausgesetzt, das Material ist auf adäquate Weise hergestellt, um eine stärkere Magnet-Anordnung herzustellen. SmCo-Magnet-Material ist am meisten bevorzugt, und zwar wegen seiner geringen Remanenz-Temperatur (Br), was es besonders für stark haltende Magnet-Anordnungen geeignet macht, die bei höheren Temperaturen betrieben werden, wie dies bei Heißfolienstanz-/Prägeplatten der Fall ist.
Das magnetische Haltebauteil 28 dient dazu, um eine graphische Prägeplatte lösbar und abnehmbar daran zu halten, wie in 12 und 13 dargestellt, wobei die Stahlschicht 22 der Prägeplatte 20 beispielsweise gegen die Prägeplatten-Montagefläche 30a der Platte 30 anliegt und durch Magnete 33 und 35 magnetisch angezogen wird.
Es ist bekannt, dass ein magnetischer Kreis der Pfad ist, auf dem der magnetische Fluss von einem Magneten verläuft. Komponenten in einem magnetischen Kreis beinhalten den Magneten, der als Quelle dient, zusammen mit Luft, anderen magnetisch isolierenden Materialien und ferromagnetischen Materialien. Alle Komponenten, die andere sind als die Magnete, wirken als Hindernisse oder Reluktanz hinsichtlich der Strömung des magnetischen Flusses. Der magnetische Fluss wählt den Weg, der die geringste Reluktanz hat. Daher wird durch Reluktanz in einem magnetischen Kreis das Ausmaß des magnetischen Flusses von dem Magneten reduziert.
Die magnetische Anziehung von einer mit Stahl hinterlegten Prägeplatte 20 an das magnetische Haltebauteil 28 wird durch die Stahlstreifen 36 wesentlich verbessert, durch die die Magnete 33 und 35 in jeden Hohlraum 32 überbrückt werden, und zwar wegen der deutlich höheren magnetischen Permeabilität des Stahls im Vergleich zu Luft und dem Material, aus dem die Platte 30 hergestellt ist.
Durch dreidimensionale Randelement-Methode-Analysen wurde gezeigt, dass die magnetische Haltekraft von zwei 32 MGOe 1,27 × 1,27 × 0,25 cm (0,5 × 0,5 × 0,1) in SmCo Magneten, die mit 1,27 cm (0,5 Zoll) voneinander beabstandet sind, und wobei die Magnete 33 und 35 durch einen Stahlstreifen 36 überbrückt sind, zumindest etwa dreimal größer ist als die Haltekraft von einer Magnet-Anordnung, bei der ein Stahlstreifen, der zwei Magnete überbrückt, weggelassen ist. Außerdem wurde in dem gleichen Test das Ausmaß an Verlusten des magnetischen Flusses bei der Anordnung, in der ein Stahlstreifen 36 zwischen Magneten 33 und 35 vorgesehen ist, um einen Faktor 13 im Vergleich mit einer Anordnung reduziert, in der der überbrückende Stahlstreifen 36 nicht vorgesehen war.
Ein Permanentmagnet-Element 38 ist in jedem der Segmente 32a der Öffnungen 32 montiert und klebend in seiner Position gehalten. Jedes der magnetischen Elemente 38 hat eine Größe und ist so angeordnet, dass die obere Fläche 38a davon allgemein parallel zu der Fläche 34 des magnetischen Haltebauteils 28 verläuft, und ist so angeordnet, dass die Außenfläche davon etwas unterhalb der Ebene der Fläche 34 liegt. Die Anzahl, der relative Abstand und die Ausrichtung des maximalen magnetischen Feldes von jedem der Permanentmagnete 38 ist ausgewählt, um zu gewährleisten, dass eine graphische Prägeplatte 20 daran angeordnet ist, wie in Element 28 gezeigt, sofern sie nicht absichtlich aus dieser Anfangsposition verschoben wird. Ein Vorteil der Verwendung einer Anzahl von Permanentmagneten 38 ist die Tatsache, dass, obwohl die graphische Prägeplatte 20 keine ausreichende Dicke hat, um so fest zu sein wie eine herkömmliche Prägeplatte aus Magnesium, Kupfer oder Messing, die magnetische Anziehungskraft der Stahlschicht 22 der graphischen Prägeplatte 20 an die Magnete 38 bewirkt, dass die graphische Prägeplatte flach und gleichmäßig in direktem Eingriff liegt, 12, wobei die graphische Prägeplatte in der Position gehalten wird, in der sie anfänglich an dem magnetischen Halterung gegen die Fläche 34 des magnetischen Haltebauteils 28 gehalten wird, und zwar über die Erstreckung der graphischen Prägeplatte 20.
Obwohl in 12 und 13 nicht speziell dargestellt, soll verstanden werden, dass dann, wenn eine sicherere Anbringung der graphischen Prägeplatte 20 an dem magnetischen Haltebauteil 28 gewünscht ist, als dies durch die Vielzahl der Magnete 33 und 35 in den jeweiligen Hohlräumen 32 bewirkt werden kann, diese Befestigung erreicht werden kann, indem eine Reihe von einstellbaren Klammern vorgesehen wird, die durch das magnetische Haltebauteil 28 an strategischen Stellen gehalten sind, um mit gegenüberliegenden Kanten der graphischen Prägeplatte 20 einzugreifen.
Alternativ kann eine Stiftstruktur verwendet werden, um eine seitliche Verlagerung der graphischen Prägeplatte 20 insbesondere in solchen Fällen zu verhindern, in denen das das Relief-Muster bildende Bild in der Schicht 24 der graphischen Prägeplatte 20 unter Verwendung einer Fräsmaschine oder durch Hand betätigte Werkzeuge ausgebildet werden soll. Eine Reihe von Löchern kann in dem magnetischen Haltebauteil 28 vorgesehen sein, um wahlweise einzelne Stifte aufzunehmen, die mit entsprechenden Kanten der graphischen Prägeplatte 20 eingreifen. Vorzugsweise sind die Haltestifte für die graphische Prägeplatte an allen Seiten der graphischen Prägeplatte 20 angeordnet, wobei zwei beabstandete Haltestifte an jeder Seite der graphischen Prägeplatte vorgesehen sind.
Die Anordnung der beschichteten graphischen Metallprägeplatte 20 und des magnetischen Haltebauteils 28, wie in 12 und 13 gezeigt, kann an der erhitzten Unterform einer herkömmlichen Platten-Heißfolienstanz- oder Prägepresse in der gleichen Weise wie eine herkömmliche Prägeplatte aus starrem Magnesium, Kupfer oder Messing montiert werden. Wie für den Fachmann allgemein bekannt, hat die erhitzte Unterform einer herkömmlichen Platten-Heißfolienpresse eine sogenannte Honigwaben-Konstruktion mit einer großen Anzahl von Öffnungen zur Aufnahme einstellbarer Klammern zum Befestigen der Prägeplatte an der Unterform haben. Auf diese Weise kann die Prägeplatte relativ zu der Gesamterstreckung der Unterform in einer gewünschten Position angeordnet werden.
Auch wenn die Unterform üblicherweise mit einer relativ großen Anzahl von Öffnungen zum Aufnehmen von Klammern versehen ist, gibt es Fälle, in denen es gewünscht ist, die Position der Prägeplatte relativ zu dem zu prägenden Substrat genauer einzustellen, und eine solche gewünschte Verlagerung der Prägeplatte kann nicht immer durchgeführt werden, und zwar aufgrund der festen relativen Positionen der Löcher in der Unterform zum Montieren der Klammern.
Bei der vorliegenden Anordnung ermöglicht es jedoch die magnetische Befestigung der graphischen Prägeplatte 20 an dem magnetischen Haltebauteil 28 dem Benutzer, die Position der graphischen Prägeplatte an dem magnetischen Haltebauteil mit sehr genauer Einstellung einzustellen, falls gewünscht, und zwar nach der Anordnung des Haltebauteils 28 und der graphischen Prägeplatte 20 an der Unterform angebracht ist. Die Rüstzeit einer Presse kann daher aufgrund der Tatsache signifikant reduziert werden, dass es nicht erforderlich ist, die Prägeplatte an der Unterform mit der Genauigkeit zu montieren, die bisher erforderlich war. Stattdessen kann die graphische Prägeplatte auf einfache Weise durch einfaches Neuanordnen der graphischen Prägeplatte 20 an dem magnetischen Haltebauteil 28 innerhalb der gesamten Dimensionsgrenzen des letzteren eingestellt werden, und zwar nach dem Montieren des magnetischen Haltebauteils 28.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es daher dem Bediener der Stanz-, Hochpräge- oder Tiefprägemaschine, eine Presse für den endgültigen Betrieb schneller zu rüsten, und zwar aufgrund der einfachen Art und Weise, mit der die graphische Prägeplatten-Anordnung korrekt mit einem Bild ausgerichtet werden kann, auf das die Folie aufgebracht werden soll, oder mit dem Bild, das hochgeprägt oder tiefgeprägt werden soll. Dieses verbesserte und effizientere Einrichten stellt einen Vorteil bezüglich der Möglichkeiten des Bedieners der Presse dar, genaue und sehr kleine Einstellungen vorzunehmen, falls erforderlich, und zwar hinsichtlich der Position der graphischen Prägeplatten-Anordnung an der Unterform der Presse, ohne die bisher erforderliche Notwendigkeit, jede der Klammern zu betätigen, die an der Unterform angebracht sind, um eine Neuanordnung der graphischen Prägeplatte durch Versuche zu ermöglichen.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der graphischen Prägeplatten-Anordnung, die die graphische Prägeplatte 20 und das magnetische Haltebauteil 28 beinhaltet, besteht in der reduzierten Zeit, die erforderlich ist, um von einer graphischen Prägeplatte zu einer anderen zu wechseln. In der Vergangenheit war es erforderlich, alle Klammern zu lösen, mit denen die graphische Prägeplatte an der Unterform der Presse gehalten war, die graphische Prägeplatte zu entfernen, sie durch eine andere graphische Prägeplatte an der Unterform zu ersetzen und diese graphische Prägeplatte an der Unterform zu befestigen, indem manuell alle Klammern um den Umfang der graphischen Prägeplatte an den jeweiligen Kanten der Platte zu befestigen. Sehr viel Zeit und Anstrengung war erforderlich, um diese manuelle Auswechslung einer Prägeplatte durchzuführen, und zwar insbesondere aufgrund der Notwendigkeit der Ausrichtung der Prägeplatte mit dem zu prägenden oder zu stanzenden Bildgebiet, und des häufig erforderlichen Lösens und Festklemmens der Prägeplatte, wenn genaue Einstellungen bezüglich ihrer Position an der Unterform durchgeführt wurden. Das Festklemmen und Lösen fällt größtenteils durch Verwendung der vorliegenden graphischen Prägeplatten-Anordnung weg, und zwar deshalb, weil die magnetische Halteplatte 28 an der Unterform der Presse mit herkömmlichen Klammern befestigt werden kann, und zwar in einer groben Position, wobei die erforderlichen Einstellungen der Position der graphischen Prägeplatte zum Zweck einer genauen Ausrichtung lediglich das Verschieben der Position der graphischen Prägeplatte 20 an dem magnetischen Haltebauteil 28 erforderlich machen, in welchem Ausmaß auch immer, einschließlich sehr genauer Einstellungsdistanzen. Das endgültige Positionieren der graphischen Prägeplatte 20 an dem magnetischen Haltebauteil 28 kann daher ohne wiederholtes Festklemmen und Lösen der graphischen Prägeplatte selbst erreicht werden, wie dies in der Vergangenheit erforderlich war. Die Zeit, die zum Austauschen der Prägeplatte erforderlich war, wurde diesbezüglich wesentlich vermindert, und zwar auch in solchen Fällen, in denen die Folie bei den Stanzvorgängen ausgetauscht werden muss, oder wenn ein Hochprägen an einem Probenträger mit einem Musterbild darauf durchgeführt werden muss, um zu gewährleisten, dass die Prägeplatte korrekt positioniert ist, oder wenn nicht, wie weit die Prägeplatte an der Unterform verschoben werden muss, um die erforderliche Ausrichtung mit dem Bild zu erreichen.
Verfahren zum Herstellen einer beschichteten graphischen Prägeplatte aus Metall
11 der Zeichnungen zeigt eine Ätzvorrichtung, wie sie in dem '494-Patent gezeigt und beschrieben ist, und die zum Ätzen einer graphischen Prägeplatte 20 praktisch ist, und zwar unter Verwendung einer Ätzmittelzusammensetzung und unter Prozessbedingungen, wie sie vorstehen beschrieben wurden.
Die in 11 dargestellte Ätzvorrichtung 40 beinhaltet einen Ätzlösungs-Aufnahmetank 42, ein Aufnahmebehältnis 44, in dem Tank angeordnet ist, und ein nach oben offenes Behältnis 46, das durch vierhochstehende Seitenwände und eine Bodenwand gebildet ist. Ein flaches Becken 48 mit Ätzlösung wird in dem Boden des Behältnisses 46 durch Verwendung eines Damms aufrechterhalten. Drei Flügelrad-Anordnungseinheiten 50 dienen dazu, die Ätzlösung nach oben gegen die darüber liegende graphische Prägeplatte zu richten, die geätzt werden soll.
Eine schwenkbare Deckelanordnung 52, die über dem Behältnis 46 angeordnet ist, verschließt normalerweise deren offenes oberes Ende, kann aber nach oben zurückgeschwenkt werden, um auf das Innere des Behältnisses 46 der Ätzvorrichtung 40 zugreifen zu können.
Die Deckelanordnung 52 hat eine sich nach unter erstreckende Rahmenanordnung 54, die die darunter liegend eine drehbare Haltestruktur für die graphische Prägeplatte trägt, die allgemein mit 56 bezeichnet ist. Die Haltestruktur 56 ist um eine vertikale Achse um die Mitte einer Welle 60 drehbar, die damit verbunden ist und die funktional mit einem Elektromotor 62 gekoppelt ist und durch diesen angetrieben wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Haltestruktur 56 weist ein magnetisches Kunststoff-Haltebauteil 64 aus PVC auf, das in 5 und 6 gezeigt ist. Wie aus diesen Figuren offensichtlich, ist das magnetische Haltebauteil 64 kreuzförmig mit einer planaren Konfiguration und hat vier Schenkel 66, 68, 70 und 72, die mit einem mittleren Abschnitt 74 integriert sind. Das magnetische Haltebauteil 64 hat in sich eine Anzahl von Öffnungen 76, in denen jeweils ein zugehöriger Magnet 78 aufgenommen ist. Vorzugsweise sind Permanentmagnete, wie beispielsweise die Magnete 33 und 35, sowie eine zugehörige Stahlplatte 36, die mit den Magneten in überbrückender Beziehung angeordnet ist, wie in 13 dargestellt und vorstehend beschrieben ist, in jeder Öffnung 76 mit rechteckiger Konfiguration montiert und mit Hilfe von Klebstoff darin gehalten. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass nur ein Magnet 78 in einer zugehörigen Öffnung 76, wie in 1 gezeigt, in den meisten Fällen eine zufriedenstellende Haltekraft bietet, um eine beschichtete Metallprägeplatte 20 an der Haltestruktur 56 für Ätzzwecke lösbar zu befestigen, wobei diesbezüglich darauf hingewiesen wird, dass die Verlagerungskräfte, die während des Ätzens auf die beschichtete Metallprägeplatte 20 wirken und der Rotation der Halterung 64 zuzuordnen sind, nicht so groß und schwerwiegend sind wie die Kräfte, die während des mechanischen Fräsens oder des manuellen Gravierens auf die Prägeplatte wirken, oder wenn die Prägeplatte an einer Heißfolienstanz- oder Präge-Unterform einer graphischen Presse angebracht ist. Zumindest zwei diagonal angeordnete Montageöffnungen 80 sind in dem magnetischen Haltebauteil 64 vorgesehen, um deren Anbringung an der drehbaren Rahmenanordnung 82 zu erleichtern, die Teil der drehbaren Haltestruktur 56 ist.
Bei Anwendung ist der beschichtete graphische Metallprägeplatten-Rohling 20 mit einer musterbildenden Schicht aus Photoresist auf der Kupferschicht 24 an dem magnetischen Haltebauteil 64 angeordnet. Die graphische Prägeplatte 20 ist so angeordnet, dass die Stahlschicht 22 mit der Fläche 70 des magnetischen Haltebauteils 64 in Kontakt steht, wobei die magnetische Anziehung der Schicht 22 durch Magnete 78 bewirkt, dass der graphische Prägeplatten-Rohling fest an dem magnetischen Haltebauteil 64 gehalten wird. Das magnetische Haltebauteil ist normalerweise zuvor an der Rahmenanordnung 82 der Haltestruktur 56 der Ätzvorrichtung 40 angebracht. Der Rohling der graphischen Prägeplatte 20 ist ausgerichtet, so dass dessen Kupferschicht 24 nach außen gerichtet weg von dem magnetischen Haltebauteil 64 zeigt. Daher trifft während des Betriebs der Vorrichtung 40 die Ätzlösung gegen die freiliegende Fläche der Kupferschicht 24 auf, um das Kupfer zu entfernen, um das erforderliche Relief-Muster bildende Bild zu erzeugen.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Struktur zum Halten des Rohlings der graphischen Prägeplatte während des Ätzens davon in der Vorrichtung 40 ist in 7 und 8 gezeigt. Die Haltestruktur 164, wie in diesen Figuren gezeigt, hat die gleiche kreuzförmige Konfiguration und Konstruktion wie das magnetische Haltebauteil 64 mit der Ausnahme, dass längliche, beabstandete Streifen bildende Magnete 178 die Permanentmagnete des magnetischen Haltebauteils 64 ersetzen. Zumindest zwei Öffnungen 180 sind in dem magnetischen Haltebauteil 164 vorgesehen, um das magnetische Haltebauteil an der Rahmenanordnung 82 der Ätzvorrichtung 40 anzubringen.
Jeder der Magnete 178 ist komplementär in einer zugehörigen länglichen, rechteckigen Aussparung 179 in jedem der Schenkel 166–172 aufgenommen und darin mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffs gehalten. Die Magnete 178 sind vorzugsweise mit einer Distanz beabstandet, die kleiner ist als die Breite von jedem Magnet 178, und so ausgerichtet, dass sie sich in Längsrichtung von einem zugehörigen Schenkel 166, 168, 170 und 172 des magnetischen Haltebauteils 164 erstrecken.
Das magnetische Haltebauteil 164 wird in der gleichen Weise verwendet, wie unter Bezugnahme auf das magnetische Haltebauteil 64 beschrieben, indem der Rohling der graphischen Prägeplatte daran angeordnet ist, wobei die Stahlschicht 22 in Kontakt mit der Fläche 184 des magnetischen Haltebauteils 64 durch magnetische Anziehung der Stahlschicht 22 durch die Streifenmagnete 178 gehalten wird.
Eine weitere alternative Ausgestaltung der Struktur zum Halten des Rohlings der graphischen Ätzplatte während des Ätzens der Platte in der Vorrichtung 40 ist in 9 und 10 gezeigt, bezeichnet durch das Bezugszeichen 264. Das magnetische Haltebauteil 164 ist aus einem geeigneten Ätzmittel-resistentem Material hergestellt und hat ebenfalls eine kreuzförmige Konfiguration. Die Schenkel 266, 268, 270 und 272 des magnetischen Haltebauteils 264 sind jeweils mit einem länglichen Schlitz 286 darin versehen, der sich in Längsrichtung von einem zugehörigen Schenkel erstreckt. Jeder der Schenkel 266, 268, 270 und 272 hat eine längliche Nut 288 in der normalerweise hintersten Fläche 290 von jedem der Schenkel in Ausrichtung mit und mit größerer Breite als ein entsprechender Schlitz 286, wie durch die gestrichelte Liniendarstellung in 9 gezeigt ist.
Eine Klammer 292 für die graphische Prägeplatte ist verschiebbar an jedem der Schenkel 266, 268, 270 und 272 für eine Verlagerung entlang der Länge von einem zugehörigen Schlitz 286 montiert. Jede Klammer 292 weist ein Schraubbefestigungsmittel 294, das mit einem vergrößerten rechteckigen Kopfbereich 294a versehen ist, der in einer zugehörigen Nut 288 verschiebbar ist, und eine Außengewindeverlängerung 294b auf, der durch eine entsprechende Nut 288 vorsteht. Die rechteckige Platte 298, die einen Teil von jeder Klammer 292 bildet, hat darin eine Öffnung (nicht gezeigt), die eine zugehörige Verlängerung 294b aufnimmt. Jede Platte 298 erstreckt sich normalerweise in Querrichtung über einen entsprechenden Schlitz 286 und ist mit einer Kantennut 298a darin versehen, die bemessen und konfiguriert ist, um eine Kante von dem Rohling einer graphischen Metall-Prägeplatte 20 aufzunehmen, der durch das magnetische Haltebauteil 264 gehalten ist. Zumindest eine Mutter 300 wird über jede der Verlängerungen 294b geschraubt und kann an der zugehörigen Verlängerung gedreht werden, bis sie mit der benachbarten Fläche einer zugehörigen Platte 298 eingreift.
Das magnetische Halteelement 264 hat eine relativ große runde Aussparung 302 in dem mittleren Teil des kreuzförmigen Bauteils in Ausrichtung mit allen vier Schenkeln 266–272 des magnetischen Haltebauteils 264. Ein Permanentmagnet 304 befindet sich in der Aussparung 302, und zwar in einer solchen Anordnung, dass die äußere Fläche des Magneten 304 mit der normalerweise äußersten Fläche des magnetischen Haltebauteils 264 fluchtet, wie in 10 gezeigt. Der Magnet 304 kann mit Hilfe von Klebstoff an dem magnetischen Haltebauteil 264 in der Aussparung 302 befestigt sein. Auch hier kann ein Paar von beabstandeten Magneten, die durch ein Überbrückungselement aus Stahl dazwischen verbunden sind, anstelle des Magneten 304 vorgesehen sein, wie in 9 gezeigt. Das magnetische Haltebauteil 264 hat außerdem zwei Öffnungen 280 darin, um das magnetische Haltebauteil an der Rahmenanordnung 82 der Ätzvorrichtung 40 anzubringen.
Ein Rohling der beschichteten graphischen Metallprägeplatte 20 mit dem musterbildenden Photoresist an der Außenfläche der Kupferschicht 24 ist an dem zuvor angebrachten magnetischen Haltebauteil 264 angeordnet, wobei die Stahlschicht 22 mit der Fläche 270 des magnetischen Haltebauteils 264 in Kontakt steht. Nach dem Lösen von jeder der Muttern 300 werden die jeweiligen Klammern 292 entlang der Länge der entsprechenden Schlitze 286 verschoben, bis der mit Nuten versehene Bereich 298a von jeder Platte 298 eine zugehörige Kante der graphischen Prägeplatte 20 aufnimmt. Die Nuten 298a sind so konfiguriert, dass deren wirksame Höhe etwas geringer ist als die Höhe der graphischen Prägeplatte, so dass dann, wenn eine entsprechende Mutter 30 an einer jeweiligen Verlängerung 294 nach unten festgezogen wird, die Platte 298 mit der Kante der graphischen Prägeplatte 20 eingreift und diese fest gegen die Fläche 270 des magnetischen Haltebauteils 264 drückt.
Hinsichtlich der Tatsache, dass der mittlere Teil der graphischen Prägeplatte 20, der auf dem magnetischen Haltebauteil 264 aufliegt und durch den Magneten 304 magnetisch angezogen wird und mit diesem in Kontakt steht, in der Mitte des magnetischen Haltebauteils 264 angeordnet ist, liegt die graphische Prägeplatte 20 flach gegen die Fläche 270 des magnetischen Haltebauteils 264 an, und zwar über die Erstreckung der graphischen Prägeplatte 20, auch wenn sie lediglich an ihren Kanten durch zugehörige Klammern 292 gehalten wird.
Das Ätzen der Außenfläche der Kupferschicht von einem Rohling einer graphischen Prägeplatte 20, der durch das magnetische Haltebauteil 264 in der Ätzvorrichtung 40 gehalten wird, wird auf gleiche Weise erreicht wie hinsichtlich der magnetischen Haltebauteile 64 und 164.
Ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der Haltestruktur oder des Haltebauteils für die graphische Prägeplatte 20 ist in 14–16 gezeigt und weist eine Scheibe 364 mit allgemein runder Konfiguration auf, die ebenfalls aus einem Ätzmittel-resistenten Material des zuvor beschriebenen Typs hergestellt ist. Das scheibenförmige magnetische Haltebauteil 364 weist eine Reihe von halbkreisförmigen Schlitzen 386 in ihrem Umfang auf, um Befestigungseinrichtungen aufzunehmen, um das Scheibenelement an der drehbaren Haltestruktur 56 von einer Ätzmaschine zu befestigen, wie bei der Vorrichtung 40, die in 11 gezeigt ist. Eine Anzahl von kreisförmigen Öffnungen 388 ist in dem magnetischen Haltebauteil 364 vorgesehen, die sich über die Dicke des scheibenförmigen Elements erstrecken.
Eine Anzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, sich radial erstreckenden, relativ kurzen, länglichen Schlitzen 332 ist an einer Fläche 366 des magnetischen Haltebauteils 364 vorgesehen. Wie aus 16 offensichtlich, erstrecken sich die Schlitze 332 nicht durch die volle Dicke des scheibenförmigen Elements 364, sondern enden in beabstandeter Beziehung von der Fläche 368 des Elements 364. In 14 kann ebenfalls gesehen werden, dass jeder Schlitz 332 mit seiner Längsachse ausgerichtet ist, um sich durch die Achse des Bauteils 364 zu erstrecken.
In jedem der Schlitze 332 ist ein Permanentmagnet 338 aufgenommen, der eine rechteckige Konfiguration haben kann, wie in 16 dargestellt, oder alternativ zwei beabstandete Magnete, wie zum Beispiel Magnete 33 und 35, die durch eine Stahlplatte 36 überbrückt sind. Jeder der Magnete 338 ist gegen die untere Fläche 334 von einem zugehörigen Schlitz 332 angeordnet. Ein Füllmittel 336 aus Epoxy oder ähnlichem hält jeden der Magnete 338 in seiner Position gegen die Fläche 334 in den zugehörigen Schlitzen 332. Das Epoxy-Füllmittel 336 kann als eine Flüssigkeit in die Schlitze 332 eingeleitet werden, und es kann in füllender Beziehung zu einem jeweiligen Schlitz 332 aushärten.
Die Magnete 338 sind konstruiert und so ausgerichtet, dass das maximale Magnetfeld, das von ihnen ausgeht, an der äußersten Fläche 370 davon vorhanden ist. Es soll erkannt werden, dass wegen des relativ dünnen Bereichs 372 der Scheibe 364, der in überliegender Beziehung zu jedem der Schlitze 332 verbleibt, ein solcher Bereich 372 nicht in signifikantem Ausmaß die magnetischen Eigenschaften beeinflusst, die von den Permanentmagneten 338 ausgehen, die in den Schlitzen 332 eingebettet sind.
Der Vorteil des Einbettens der Magnete 338 in die Schlitzen 332, die sich scheinbar vollständig durch die Dicke der Scheibe 364 erstrecken, aber tatsächlich in beabstandeter Beziehung von der Fläche 370 des magnetischen Haltebauteils 364 enden, besteht darin, dass eine vollständig flache Fläche bewirkt wird, die durch die Fläche 370 definiert ist, und zwar zur Aufnahme der graphischen Prägeplatte 20 daran. Außerdem schützen die dünnen Bereiche 372 des magnetischen Haltebauteils 364, die mit dem Hauptkörper der Halterung integriert sind, vollständig die Magnete gegen Ätzlösung, die während des Ätzens des Rohlings einer graphischen Prägeplatte dagegen spritzen, der lösbar an dem magnetischen Haltebauteil 364 angeordnet ist.
Das magnetische Haltebauteil 364 wird in der gleichen Weise verwendet, um eine graphische Prägeplatte 20 zu halten, wie die magnetischen Haltebauteile 64, 164 und 264, die vorstehend beschrieben wurden.
Obwohl das bevorzugte magnetische Haltebauteil 364 mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten und sich radial erstreckenden Schlitzen 332 versehen ist, die jeweilige Permanentmagnete 338 aufnehmen, anstelle der Vielzahl von Magneten, kann eine relativ dünne, runde, magnetische Ferritschicht an der Fläche 370 des magnetischen Haltebauteils 364 festgeklebt oder auf andere Weise befestigt werden. Die magnetische Ferritschicht sollte eine geeignete magnetische Anziehung haben, um eine graphische Prägeplatte 20 fest an dem magnetischen Haltebauteil zu halten, und zwar im Wesentlichen in dem gleichen Ausmaß, wie durch das Ausführungsbeispiel des magnetischen Haltebauteils 364 erreicht wird, das einen Permanentmagnet 338 in jedem der Schlitze 332 aufweist. Die Ferritschicht sollte mit Ausschnitten versehen sein, die zumindest den Schlitzen 386 entsprechen, und falls gewünscht, den jeweiligen Öffnungen 388.

Claims

Graphische Prägeplatte zum Anbringen auf einer Stützeinheit einer Stanz- oder Prägevorrichtung, gekennzeichnet durch eine graphische Prägeplatte (20) aus laminiertem Metall mit einer ersten unmagnetischen Metallschicht (24), die ein Muster bildet, und mit einer zweiten ferromagnetischen Schicht (22), die integral mit der ersten Schicht (24) ausgebildet ist und in tragender Beziehung zu dieser steht, wobei die graphische Prägeplatte (20) aus laminiertem Metall eine beschichtete Metallplatte ist, bei der die erste Schicht (24) mechanisch mit der zweiten Schicht (22) verbunden ist.
Graphische Prägeplatte nach Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht (24) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kupfer und Bronze besteht.
Graphische Prägeplatte nach Anspruch 2, wobei die erste Metallschicht (24) Kupfer ist, das im Wesentlichen frei von deutlichen Mengen von Blei ist.
Graphische Prägeplatte nach Anspruch 2, wobei die erste Metallschicht (24) Bronze ist.
Graphische Prägeplatte nach Anspruch 1, wobei die graphische Prägeplatte (20) eine im Wesentlichen ebene Form hat.
Graphische Prägeplatte nach Anspruch 1, wobei die graphische Prägeplatte (20) anfänglich im Wesentlichen eben ist und dann nach der Bildung der musterbildenden Fläche zu einer im wesentlichen halbkreisförmigen Form gebogen ist.
Verfahren zum Herstellen einer graphischen Prägeplatte für eine Stanz- oder Prägevorrichtung, gekennzeichnet durch die Schritte: Vorsehen einer integralen, mit einem Überzug versehenen graphischen Prägeplatte (20) mit einer ersten unmagnetischen Schicht (24) aus Metall und einer zweiten ferromagnetischen Schicht (22) aus Metall, wobei jede der Schichten eine Außenseite hat; und Herstellen einer reliefartigen musterbildenden Fläche in der Außenseite der ersten Metallschicht der graphischen Prägeplatte (20).