EP2380746B1 - Prägestempel und Heißprägeverfahren - Google Patents

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EP2380746B1
EP2380746B1 EP11158305.0A EP11158305A EP2380746B1 EP 2380746 B1 EP2380746 B1 EP 2380746B1 EP 11158305 A EP11158305 A EP 11158305A EP 2380746 B1 EP2380746 B1 EP 2380746B1
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EP
European Patent Office
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embossing
temperature
hot
insert
stamp
Prior art date
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Active
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EP11158305.0A
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English (en)
French (fr)
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EP2380746A3 (de
EP2380746A2 (de
Inventor
Thomas Löchner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hinderer and Muehlich KG
Original Assignee
Hinderer and Muehlich KG
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Publication date
Application filed by Hinderer and Muehlich KG filed Critical Hinderer and Muehlich KG
Publication of EP2380746A2 publication Critical patent/EP2380746A2/de
Publication of EP2380746A3 publication Critical patent/EP2380746A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2380746B1 publication Critical patent/EP2380746B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/02—Dies; Accessories
    • B44B5/028—Heated dies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C1/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects
    • B44C1/16—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects for applying transfer pictures or the like
    • B44C1/165—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects for applying transfer pictures or the like for decalcomanias; sheet material therefor
    • B44C1/17—Dry transfer
    • B44C1/1712—Decalcomanias applied under heat and pressure, e.g. provided with a heat activable adhesive
    • B44C1/1729—Hot stamping techniques

Definitions

  • the invention relates to an embossing punch for transferring a transfer layer of a hot stamping foil to a substrate and to a hot embossing method.
  • embossing dies are used, for example, in the graphic arts industry to decorate paper substrates and to provide them with an embossed surface.
  • a transfer sheet of a hot stamping sheet is transferred to the paper substrate by applying temperature and pressure.
  • blind embossed areas may be provided, which are indeed embossed, but not decorated.
  • the hot stamp can be recessed in the blind areas to be embossed, and it can be provided to then cold stamp these areas in a second operation.
  • the transfer layer of the hot stamping foil must have corresponding recesses.
  • an undesired thermal impairment of the embossing substrate can occur in the blind embossing area.
  • the embossing substrate may yellow when exposed to the embossing temperature.
  • An embossing stamp of the usual kind is out GB 2 276 350 known.
  • Object of the present invention is to provide an embossing die, which avoids the disadvantages mentioned and which makes it possible to perform decorating using hot stamping and blind embossing in one operation.
  • this object is achieved with an embossing stamp for transferring a transfer layer of a hot stamping foil to a substrate, wherein it is provided that the embossing stamp has an embossing plate of a first material, wherein a motif region is provided in the embossing plate, and that the embossing stamp comprises at least one blind stamping insert a second material, wherein the thermal conductivity of the second material is much smaller than the thermal conductivity of the first material.
  • the stamper according to the invention has a higher surface temperature than in the area of the blind embossing insert when it is uniformly heated from the rear side.
  • the surface temperature of the embossing plate can be adjusted so that the transfer layer of the hot stamping foil is safely transferred to the substrate during hot stamping and the surface temperature of the dummy embossing insert is adjusted so that the transfer layer of the hot stamping foil during hot stamping not on the substrate is transferred, and further that the substrate is not thermally affected.
  • the thermal conductivity ⁇ of the first material at room temperature is in the range from 50 to 400 W / (m ⁇ K), preferably in the range from 100 to 300 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity ⁇ of the first material should be as high as possible in order to achieve a good function of the stamping die during hot stamping.
  • the thermal conductivity ⁇ of the second material at room temperature in the range of 0.1 to 5 W / (m • K), preferably in the range of 0.1 to 1 W / (m • K).
  • the thermal conductivity ⁇ of the second material should be as low as possible in order to achieve a good function of the embossing punch during blind embossing.
  • thermo conductivity ⁇ is temperature-dependent. Under room temperature is here a temperature range, which includes 300 K, understood.
  • the thermal conductivity of the second material is less than 1% to 5%, preferably less than 1% of the thermal conductivity of the first material.
  • the first material is a copper or aluminum alloy.
  • the thermal conductivity ⁇ of the alloys preferably used is between 100 W / (m ⁇ K) and 200 W / (m ⁇ K).
  • the second material is a plastic or a plastic mixture.
  • the plastic is of the type of the two-component plastic, for example an epoxy resin with a hardener component.
  • the embossing plate has at least one opening, which is penetrated by the at least one dummy embossing insert.
  • the dummy embossing insert is designed to be replaceable. In this way it is possible to compensate for different wear of the die and the blind embossing insert, d. H. To extend the service life of the stamping die by changing the worn blind embossing insert.
  • the breakthrough may have a conical extension at the back of the stamping plate.
  • the conical widening of the opening can correspond to a conical elevation at the rear portion of the blind embossing insert, so that the blind embossing insert is secured in a form-fitting manner during embossing against pushing out of the embossing plate.
  • the object of the invention is further achieved by a hot embossing method for transferring a transfer layer of a hot stamping film at an embossing temperature and an embossing pressure on a substrate, wherein the transfer layer is arranged on a carrier film and a release layer is arranged between the transfer layer and the carrier film and / or on the Transfer layer is disposed an adhesive layer, wherein it is provided that an embossing die is provided, which comprises a stamping plate made of a first material, in which a motif area is provided, and at least one arranged in the embossing blank dummy insert a second material, wherein the thermal conductivity of the second material is less than the thermal conductivity of the first material; the back side of the embossing stamp is heated to a temperature in which the motif area has the embossing temperature and the blind embossing insert has a lower temperature than the embossing temperature, the hot embossing film is arranged between the embossing stamp and
  • a hot stamping film is used whose embossing temperature is in the range of 60 ° C to 190 ° C, preferably 60 ° C to 120 ° C.
  • the Fig. 1 and 2 show an embossing stamp 1 for hot stamping, ie for transferring a transfer layer of a hot stamping foil on a substrate.
  • the embossing stamp 1 is preferably an embossing stamp which can be used in the graphic industry and indeed embossed in relief.
  • embossing relief embossing a decoration of the substrate is made with the transfer layer of a hot stamping foil with simultaneous deformation of the substrate, wherein act through the hot stamping process pressure and heat to the substrate during the deformation or relief-like deformation.
  • This technology is also referred to as one-off relief embossing.
  • only a decoration of the substrate with the transfer layer of a hot stamping film is made during hot stamping, without deformation of the substrate.
  • the embossing stamp 1 has an embossing plate 11 made of a metal alloy with high thermal conductivity and a blind embossing insert 12 made of a plastic having a comparatively low thermal conductivity.
  • the blind embossing insert 12 passes through an opening 11d formed in the embossing plate 11.
  • the aperture 11d has in its rear portion a conical extension 11k, which corresponds to a conical elevation at the rear portion of the dummy embossing insert 12, so that the blind embossing insert 12 during embossing against pushing out of the die 11 is positively secured.
  • the substrate is shaped without the action of heat or deformed in a relief-like manner.
  • the embossing plate 11 has a motif area 11 m, which is delimited by the end face of a peripheral embossing edge 11p. Within the motif area 11 m, the blind embossing area 12 b is arranged, in which the substrate is shaped or deformed into a relief in the form of the blind embossing insert 12 in cooperation with the corresponding counterpart shaped male part 13 in this area.
  • the embossing edge 11p represents, in the example shown in the figures, the motif of the hot embossing area, i. the narrow end face of the embossing edge 11p transmits the transfer layer of a hot embossing film as a narrow line in this example as a decoration or coating on the substrate.
  • the flat in this area formed patrix 13 serves here as an abutment for applying the embossing pressure.
  • the motif of the motif area 11 m thus consists in this simple example of two parallel, relatively broad, relief-like elevations and / or depressions as blind embossing in the center of the motif and a circumferential hot embossed edge, d. H. a decorative edge applied by means of hot stamping, without the substrate being simultaneously shaped in relief in this edge region.
  • blind embossing area 12 and embossing area 11p no decoration or deformation / deformation of the motif takes place in the area shown here.
  • embossing stamp 1 acts when embossing in Fig. 3 shown patrix 13 together, which is complementary to the surface of the die 1 Surface has.
  • guide elements for example, with corresponding holes cooperating guide pins may be arranged to achieve the exact position between the embossing plate 11 and the male part 13 during the embossing process.
  • the material of the dummy embossment insert 12 has a much smaller thermal conductivity than the material of the embossing plate 11.
  • the thermal conductivity ⁇ is a temperature-dependent substance constant and, in the case of porous substances, also depends on the moisture content of the substance.
  • the embossing plate 11 may preferably be formed of a copper or aluminum alloy.
  • the thermal conductivity ⁇ may preferably be in the range of 50 to 400 W / (m ⁇ K), based on room temperature.
  • copper has a thermal conductivity ⁇ of about 350 to 370 W / (m ⁇ K).
  • aluminum having a purity of 99.5% has a thermal conductivity ⁇ of about 221 W / (m ⁇ K) but, like copper, is less suitable for embossing plates because of lower hardness than the said alloys.
  • the blind embossing insert 12 may preferably be formed of a two-component plastic in order to be able to easily mold it, as described below.
  • the blind embossing insert 12 may be formed interchangeable, for example, to easily replace a worn blind embossing insert 12 or to make the dummy embossed part of the subject variable, for example, customizable.
  • the plastic may preferably have a thermal conductivity ⁇ in the range of 0.1 1 to 5 W / (m ⁇ K), based on
  • the thermal conductivities of the embossing plate 11 and the dummy embossing insert 12 should preferably differ by at least one order of magnitude at the operating temperature. If now the embossing plate 11 is heated with inserted dummy embossment insert 12 from the back side, then the surface temperature of the blind embossing insert 12 is significantly lower than the surface temperature of the embossing plate 11 on the embossing side facing away from the back surface.
  • the surface temperature of the embossing plate 11 must be so high that the Transfer layer of the hot stamping foil in the image area 11 b is securely transferred to the substrate during embossing, and the surface temperature of the dummy embossment insert 12 must be so low that the transfer layer of the hot stamping foil in the blind embossing 12 b of the blind embossing insert remains during embossing on the carrier layer of the hot stamping foil. It should be noted that the stamping process is very short in time, maximum in the range of a few seconds.
  • the difference in thermal conductivity of the materials used within the time of the embossing operation produces a temperature difference between the blank embossing area (comparatively low temperature, room temperature) and the hot embossing area (comparatively high temperature, ie, desired embossing temperature) on the front side of the embossing die facing the substrate, while the Temperature on the side facing away from the subject back of the embossing stamp by the heating element arranged there over the entire surface of the motif is substantially constant or area varies only slightly.
  • the heating element arranged on the rear side of the embossing stamp can also be arranged such that it heats the blind embossing area less.
  • the heating element can either be correspondingly shaped and / or a heat-insulating and / or heat-reflecting shield can be provided between the heating element and the rear side of the blind embossing area.
  • Fig. 4 shows a holding frame 14 with an opening 14d for receiving the dummy embossing insert 12.
  • the opening 14d has at its rear portion a conical enlargement 14k.
  • the two-component plastic consists of a resin component and a hardener component, which form a pourable mass after mixing and then react with each other with release of heat and cure by polymerization.
  • the female mold 15 can be made of a plastic, wherein before the molding, the surface of the female mold facing the dummy embossing insert is coated with a release agent that prevents adhesion of the mother mold to the thermosetting two-component plastic.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Prägestempel zum Übertragen einer Übertragungslage einer Heißprägefolie auf ein Substrat sowie ein Heißprägeverfahren.
  • Solche Prägestempel werden beispielsweise in der graphischen Industrie eingesetzt, um Papiersubstrate zu dekorieren und mit einer geprägten Oberfläche zu versehen. Zum Dekorieren des Papiersubstrats wird eine Übertragungslage einer Heißprägefolie unter Anwendung von Temperatur und Druck auf das Papiersubstrat übertragen. Dabei können auch blindgeprägte Bereiche vorgesehen sein, die zwar beprägt sind, aber nicht dekoriert sind. Der Heißprägestempel kann in den blind zu prägenden Bereichen ausgespart sein, und es kann vorgesehen sein, diese Bereiche in einem zweiten Arbeitsgang anschließend kalt zu prägen.
  • Wenn das Dekorieren und Blindprägen in einem Arbeitsgang durchgeführt werden soll, muss die Übertragungslage der Heißprägefolie entsprechende Aussparungen aufweisen. Allerdings kann durch den gleichmäßig heißen Prägestempel eine unerwünschte thermische Beeinträchtigung des Prägesubstrats im Blindprägebereich eintreten. Beispielsweise kann das Prägesubstrat vergilben, wenn es der Prägetemperatur ausgesetzt wird.
  • Ein Prägestempel üblicher Art ist aus GB 2 276 350 bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Prägestempel anzugeben, der die genannten Nachteile vermeidet und der es ermöglicht, Dekorieren mittels Heißprägen und Blindprägen in einem Arbeitsgang durchzuführen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Prägestempel zum Übertragen einer Übertragungslage einer Heißprägefolie auf ein Substrat gelöst, wobei vorgesehen ist, dass der Prägestempel eine Prägeplatte aus einem ersten Material aufweist, wobei in der Prägeplatte ein Motivbereich vorgesehen ist, und dass der Prägestempel mindestens einen Blindprägeeinsatz aus einem zweiten Material aufweist, wobei die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Materials sehr viel kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials.
  • Der erfindungsgemäße Prägestempel weist wegen der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit der Prägeplatte und des Blindprägeeinsatzes im Bereich der Prägeplatte eine höhere Oberflächentemperatur auf als im Bereich des Blindprägeeinsatzes, wenn er von der Rückseite her gleichmäßig erwärmt wird. Durch entsprechende Materialwahl kann die Oberflächentemperatur der Prägeplatte so eingestellt sein, dass die Übertragungslage der Heißprägefolie beim Heißprägen sicher auf das Substrat übertragen wird und die Oberflächentemperatur des Blindprägeeinsatzes so eingestellt wird, dass die Übertragungslage der Heißprägefolie beim Heißprägen nicht auf das Substrat übertragen wird, und dass weiter das Substrat nicht thermisch beeinträchtigt wird.
    Es kann vorgesehen sein, dass die Wärmeleitfähigkeit λdes ersten Materials bei Zimmertemperatur im Bereich von 50 bis 400 W/(m•K), bevorzugt im Bereich von 100 bis 300 W/(m•K) liegt. Dabei sollte die Wärmeleitfähigkeit λdes ersten Materials möglichst hoch sein, um eine gute Funktion des Prägestempels beim Heißprägen zu erreichen.
  • Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Wärmeleitfähigkeit λ des zweiten Materials bei Zimmertemperatur im Bereich von 0,1 bis 5 W/(m•K), bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 1 W/(m•K) liegt. Dabei sollte die Wärmeleitfähigkeit λ des zweiten Materials möglichst gering sein, um eine gute Funktion des Prägestempels beim Blindprägen zu erreichen.
  • Die Stoffkenngröße "Wärmeleitfähigkeit λ" ist temperaturabhängig. Unter Zimmertemperatur ist hier ein Temperaturbereich, der 300 K einschließt, verstanden.
  • Wie Versuche gezeigt haben, kann vorgesehen sein, dass die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Materials kleiner als 1% bis 5%, bevorzugt kleiner als 1 % der Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das erste Material eine Kupfer- oder Aluminiumlegierung ist. Die Wärmeleitfähigkeit λ der bevorzugt zum Einsatz kommenden Legierungen liegt zwischen 100 W/(m•K) und 200 W/(m•K) Weiter kann vorgesehen sein, dass das zweite Material ein Kunststoff oder ein Kunststoffgemisch ist.
  • In einer vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass der Kunststoff vom Typ des Zweikomponenten-Kunststoffs ist, beispielsweise ein Epoxidharz mit einer Härterkomponente.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Prägeplatte mindestens einen Durchbruch aufweist, der von dem mindestens einen Blindprägeeinsatz durchgriffen ist.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass der Blindprägeeinsatz auswechselbar ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es möglich, unterschiedlichen Verschleiß der Prägeplatte und des Blindprägeeinsatzes auszugleichen, d. h. die Einsatzdauer des Prägestempels durch Wechsel des verschlissenen Blindprägeeinsatzes zu verlängern.
  • Der Durchbruch kann an der Rückseite der Prägeplatte eine konische Erweiterung aufweisen. Die konische Erweiterung des Durchbruchs kann mit einer konischen Erhebung am hinteren Abschnitt des Blindprägeeinsatzes korrespondieren, so dass der Blindprägeeinsatz beim Prägen gegen Herausdrücken aus der Prägeplatte formschlüssig gesichert ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird weiter gelöst mit einem Heißprägeverfahren zum Übertragen einer Übertragungslage einer Heißprägefolie bei einer Prägetemperatur und einem Prägedruck auf ein Substrat, wobei die Übertragungslage auf einer Trägerfolie angeordnet ist und zwischen der Übertragungslage und der Trägerfolie eine Ablöseschicht angeordnet ist und/oder auf der Übertragungslage eine Kleberschicht angeordnet ist, wobei vorgesehen ist, dass ein Prägestempel bereitgestellt wird, der eine Prägeplatte aus einem ersten Material, in der ein Motivbereich vorgesehen ist, und mindestens einen in der Prägeplatte angeordneten Blindprägeeinsatz aus einem zweiten Material aufweist, wobei die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Materials kleiner als die Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials ist; dass die Rückseite des Prägestempels auf eine Temperatur erwärmt wird, in der der Motivbereich die Prägetemperatur und der Blindprägeeinsatz eine niedrigere Temperatur als die Prägetemperatur aufweist, dass zwischen dem Prägestempel und dem Substrat die Heißprägefolie angeordnet wird und dass der erhitzte Prägestempel unter Druck auf die Heißprägefolie und das Substrat gepresst wird, so dass die Übertragungslage der Heißprägefolie in dem Motivbereich auf das Substrat übertragen wird, und die Übertragungslage der Heißprägefolie im Bereich des Blindprägeeinsatzes auf eine Temperatur unterhalb der Prägetemperatur erwärmt wird und nicht auf das Substrat übertragen wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass eine Heißprägefolie verwendet wird, deren Prägetemperatur im Bereich von 60°C bis 190°C, bevorzugt 60°C bis 120°C ist. Beim Heißprägen ist es vorteilhaft, dabei den Prägedruck im Bereich von 1 N/mm2 und 100 N/mm2 zu variieren, was von der eingesetzten Heißprägefolie, dem zu beprägenden Substrat und auch vom Material des Prägestempels abhängt.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    einen erfindungsgemäßen Prägestempel in der Draufsicht;
    Fig. 2
    eine Schnittdarstellung des Prägestempels in Fig. 1 entlang der Schnittlinie ll-11;
    Fig. 3
    eine Schnittdarstellung einer mit dem Prägestempel in Fig. 1 und 2 zusammenwirkenden Patrize;
    Fig. 4
    einen Halterahmen zur Abformung des Blindprägeeinsatzes in Fig. 1 in der Draufsicht;
    Fig. 5
    eine Prägeform zur Abformung des Blindprägeeinsatzes in Fig. 5;
    Fig. 6
    eine Mutterform zum Abformen einer Patrize gemäß Fig. 3.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Prägestempel 1 zum Heißprägen, d. h. zum Übertragen einer Übertragungslage einer Heißprägefolie auf ein Substrat. Bei dem Prägestempel 1 handelt es sich vorzugsweise um einen Prägestempel, der in der graphischen Industrie einsetzbar ist und zwar im Reliefschnittprägen. Beim Reliefschnittprägen wird eine Dekoration des Substrats mit der Übertragungslage einer Heißprägefolie mit gleichzeitiger Umformung des Substrats vorgenommen, wobei dabei durch den Heißprägevorgang Druck und Wärme auf das Substrat während der Umformung bzw. reliefartigen Verformung einwirken. Diese Technologie wird auch als einzügiges Reliefprägen bezeichnet. Dagegen wird beim Heißprägen nur eine Dekoration des Substrats mit der Übertragungslage einer Heißprägefolie vorgenommen, ohne Verformung des Substrats.
  • Der Prägestempel 1 weist eine Prägeplatte 11 aus einer Metalllegierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit auf und einen Blindprägeeinsatz 12 aus einem Kunststoff mit vergleichsweise niedriger Wärmeleitfähigkeit. Der Blindprägeeinsatz 12 durchgreift einen in der Prägeplatte 11 ausgebildete Durchbruch 11d. Der Durchbruch 11d weist in seinem hinteren Abschnitt eine konische Erweiterung 11 k auf, die mit einer konischen Erhebung am hinteren Abschnitt des Blindprägeeinsatzes 12 korrespondiert, so dass der Blindprägeeinsatz 12 beim Prägen gegen Herausdrücken aus der Prägeplatte 11 formschlüssig gesichert ist. Beim Blindprägen wird das Substrat ohne Einwirkung von Wärme umgeformt bzw. reliefartig verformt.
  • Die Prägeplatte 11 weist einen Motivbereich 11 m auf, der durch die Stirnfläche eines umlaufenden Prägerandes 11p begrenzt ist. lnnerhalb des Motivbereichs 11 m ist der Blindprägebereich 12b angeordnet, in welchem das Substrat zu einem Relief in Form des Blindprägeeinsatzes 12 in Zusammenwirken mit der entsprechend in diesem Bereich gegengeformten Patrize 13 umgeformt bzw. verformt wird. Der Prägerand 11p stellt in dem in den Figuren dargestellten Beispiel das Motiv des Heißprägebereichs dar, d.h. die schmale Stirnseite des Prägerands 11p überträgt die Übertragungslage einer Heißprägefolie als in diesem Beispiel schmale Linie als Dekoration bzw. Beschichtung auf das Substrat. Die in diesem Bereich flach ausgebildete Patrize 13 dient hierbei als Gegenlager zum Aufbringen des Prägedrucks. Das Motiv des Motivbereichs 11 m besteht also in diesem einfachen Beispiel aus zwei parallelen, vergleichsweise breiten, reliefartigen Erhebungen und/oder Vertiefungen als Blindprägung im Zentrum des Motivs sowie einem umlaufenden heißgeprägten Rand, d. h. einem mittels Heißprägung aufgebrachten Dekor-Rand, ohne dass in diesem Randbereich das Substrat gleichzeitig reliefartig umgeformt ist. Es ist jedoch möglich, den Prägerand 11p als Reliefschnittprägerand auszubilden, sodass während der Übertragung der Übertragungslage der Heißprägefolie gleichzeitig das Substrat zu einem Relief verformt wird. lm Zwischenraum zwischen diesen beiden beschriebenen Bereichen Blindprägebereich 12 und Prägebereich 11p findet in dem hier dargestellten Bereich keine Dekoration oder Umformung/Verformung des Motivs statt.
  • Mit dem Prägestempel 1 wirkt beim Prägen eine in Fig. 3 dargestellte Patrize 13 zusammen, die eine zu der Oberfläche des Prägestempels 1 komplementäre Oberfläche aufweist. Zwischen der Prägeplatte 11 und der Patrize 13 können, in den Figuren nicht näher dargestellte, Führungselemente, zum Beispiel mit entsprechenden Bohrungen zusammenwirkende Führungsstifte angeordnet sein, um die passgenaue Position zwischen Prägeplatte 11 und der Patrize 13 beim Prägevorgang zu erreichen.
  • Für die Funktion des Prägestempels 1 ist entscheidend, dass das Material des Blindprägeeinsatzes 12 eine wesentlich kleinere Wärmeleitfähigkeit als das Material der Prägeplatte 11 aufweist. Die Wärmeleitfähigkeit λ ist eine temperaturabhängige Stoffkonstante und bei porösen Stoffen auch abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt des Stoffes.
  • Die Prägeplatte 11 kann vorzugsweise aus einer Kupfer- oder Aluminiumlegierung ausgebildet sein. Die Wärmeleitfähigkeit λ kann vorzugsweise im Bereich von 50 bis 400 W/(m•K), bezogen auf Raumtemperatur, liegen. Kupfer weist beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit λ von etwa 350 bis 370 W/(m•K) auf. Aluminium mit einer Reinheit von 99,5 % weist beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit λ von ca. 221 W/(m•K) auf, ist jedoch wie Kupfer wegen geringerer Härte als die besagten Legierungen weniger für Prägeplatten geeignet.
  • Der Blindprägeeinsatz 12 kann vorzugsweise aus einem Zweikomponenten-Kunststoff gebildet sein, um ihn problemlos abformen zu können, wie weiter unten beschrieben. Der Blindprägeeinsatz 12 kann auswechselbar ausgebildet sein, um beispielsweise einen verschlissenen Blindprägeeinsatz 12 einfach austauschen zu können oder um den Blindprägeteil des Motivs variabel, z.B. auch individualisierbar gestalten zu können. Der Kunststoff kann vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit λ im Bereich von 0,1 1 bis 5 W/(m•K), bezogen auf
  • Raumtemperatur, aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeiten der Prägeplatte 11 und des Blindprägeeinsatzes 12 sollten sich bei Betriebstemperatur vorzugsweise um mindestens eine Größenordnung unterscheiden. Wird nun die Prägeplatte 11 mit eingesetztem Blindprägeeinsatz 12 von der Rückseite her erwärmt, so ist auf der der Rückseite abgewandten Prägeseite die Oberflächentemperatur des Blindprägeeinsatzes 12 deutlich geringer als die Oberflächentemperatur der Prägeplatte 11. Dabei muss die Oberflächentemperatur der Prägeplatte 11 so hoch sein, dass die Übertragungslage der Heißprägefolie im Bildbereich 11 b beim Prägen sicher auf das Substrat übertragen wird, und die Oberflächentemperatur des Blindprägeeinsatzes 12 muss so gering sein, dass die Übertragungslage der Heißprägefolie im Blindprägebereich 12b des Blindprägeeinsatzes beim Prägen auf der Trägerschicht der Heißprägefolie verbleibt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Prägevorgang zeitlich sehr kurz, maximal im Bereich von einigen Sekunden, andauert. Das heißt, dass die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Materialien innerhalb der Zeit des Prägevorgangs eine Temperaturdifferenz zwischen Blindprägebereich (vergleichsweise geringe Temperatur, Raumtemperatur) und dem Heißprägebereich (vergleichsweise hohe Temperatur, d. h. gewünschte Prägetemperatur) auf der zum Substrat weisenden Vorderseite des Prägestempels erzeugt, während die Temperatur auf der vom Motiv abgewandten Rückseite des Prägestempels durch das dort angeordnete Heizelement über die Gesamtfläche des Motivs im Wesentlichen konstant ist oder flächenbereichsweise nur gering variiert. In vorteilhafter Weise kann das auf der Rückseite des Prägestempels angeordnete Heizelement auch so angeordnet sein, dass es den Blindprägebereich weniger beheizt. Dazu kann das Heizelement entweder entsprechend geformt sein und/oder es kann eine wärmeisolierende und/oder wärmereflektierende Abschirmung zwischen Heizelement und der Rückseite des Blindprägebereichs vorgesehen sein.
  • Wenngleich Berechnungen des Wärmestroms zur Ermittlung der Oberflächentemperaturen im Motivbereich und im Blindprägebereich führen können, so kann doch der praktische Versuch bevorzugt sein.
  • Die Fig. 4 bis 6 beschreiben das Abformen des Blindprägeeinsatzes 12. Fig. 4 zeigt einen Halterahmen 14 mit einem Durchbruch 14d zur Aufnahme des Blindprägeeinsatzes 12. Der Durchbruch 14d weist an seinem hinteren Abschnitt eine konische Erweiterung 14k auf.
  • Es kann vorgesehen sein, den Halterahmen 14 auf eine Grundplatte aufzulegen und den Blindprägeeinsatz 12 in dem Halterahmen aus einem Zweikomponenten-Kunststoff zu gießen und anschließend die Prägeseite des Blindprägeeinsatzes 12 mittels einer plattenförmigen Mutterform 15 (Fig. 6) abzuformen. Der Zweikomponenten-Kunststoff besteht aus einer Harzkomponente und einer Härterkomponente, die nach dem Vermischen eine gießfähige Masse bilden und sodann miteinander unter Wärmeabgabe reagieren und durch Polymerisation aushärten. Die Mutterform 15 kann aus einem Kunststoff bestehen, wobei vor dem Abformen die dem Blindprägeeinsatz zugewandte Oberfläche der Mutterform mit einem Trennmittel beschichtet wird, dass das Anhaften der Mutterform an dem aushärtenden Zweikomponenten-Kunststoff verhindert.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Prägestempel
    11
    Prägeplatte
    11d
    Durchbruch
    11 k
    konische Erweiterung
    11 m
    Motivbereich
    11 p
    Prägerand
    12
    Blindprägeeinsatz
    12b
    Blindprägebereich
    13
    Patrize
    14
    Halterahmen
    14d
    Durchbruch
    14k
    konische Erweiterung
    15
    Mutterform

Claims (12)

  1. Prägestempel (1) zum Übertragen einer übertragungslage einer Heißprägefolie auf ein Substrat,
    wobei der Prägestempel (1) eine Prägeplatte (11) aus einem ersten Material aufweist, wobei in der Prägeplatte (11) ein Motivbereich (11 m) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (1) mindestens einen Blindprägeeinsatz (12) aus einem zweiten Material aufweist, wobei die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Materials kleiner als die Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials ist.
  2. Prägestempel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wärmeleitfähigkeit λ des ersten Materials bei Zimmertemperatur im Bereich von 50 bis 400 W/(m•K) liegt.
  3. Prägestempel nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wärmeleitfähigkeit λ des zweiten Materials bei Zimmertemperatur im Bereich von 0,1 bis 5 W/(m•K) liegt.
  4. Prägestempel nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Materials kleiner als 1 % der Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials ist.
  5. Prägestempel nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Material eine Kupfer-, Aluminiumlegierung oder Stahl ist.
  6. Prägestempel nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zweite Material ein Kunststoff oder ein Kunststoffgemisch ist.
  7. Prägestempel nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kunststoff vom Typ des Zweikomponenten-Kunststoffs ist.
  8. Prägestempel nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Prägeplatte (11) mindestens einen Durchbruch (11d) aufweist, der von dem mindestens einen Blindprägeeinsatz (12) durchgriffen ist.
  9. Prägestempel nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Blindprägeeinsatz (12) auswechselbar ausgebildet ist.
  10. Prägestempel nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Durchbruch (11d) an der Rückseite der Prägeplatte (11) eine konische Erweiterung (11k) aufweist.
  11. Heißprägeverfahren zum Übertragen einer Übertragungslage einer Heißprägefolie bei einer Prägetemperatur und einem Prägedruck auf ein Substrat, wobei die Übertragungslage auf einer Trägerfolie angeordnet ist und zwischen der Übertragungslage und der Trägerfolie eine Ablöseschicht angeordnet ist und/oder auf der Obertragungslage eine Kleberschicht angeordnet ist, wobei
    ein Prägestempel (1) bereitgestellt wird, der eine Prägeplatte (11) aus einem ersten Material, in der ein Motivbereich (11m) vorgesehen ist, und mindestens einen in der Prägeplatte (11) angeordneten Bündprägeeinsatz (12) aus einem zweiten Material aufweist, wobei die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Materials kleiner als die Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials ist; wobei die Rückseite des Prägestempels (1) auf eine Temperatur erwärmt wird, in der der Motivbereich (11 m) die Prägetemperatur und der Bündprägeeinsatz eine niedrigere Temperatur als die Prägetemperatur aufweist, wobei zwischen dem Prägestempel (1) und dem Substrat die Heißprägefolie angeordnet wird und wobei der erhitzte Prägestempel unter Druck auf die Heißprägefolie und das Substrat gepresst wird, so dass die Übertragungslage der Heißprägefolie in dem Motivbereich (11m) auf das Substrat übertragen wird, und die Übertragungslage der Heißprägefolie im Bereich des Blindprägeeinsatzes (12) auf eine Temperatur unterhalb der Prägetemperatur erwärmt wird und nicht auf das Substrat übertragen wird.
  12. Heißprägeverfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Heißprägefolie verwendet wird, deren Prägetemperatur im Bereich von 60bis 190°C ist.
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