EP2572807A1 - Verfahren zum Herstellen einer Aluminiumfolie mit integrierten Sicherheitsmerkmalen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Aluminiumfolie mit integrierten Sicherheitsmerkmalen Download PDF

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EP2572807A1
EP2572807A1 EP11450126A EP11450126A EP2572807A1 EP 2572807 A1 EP2572807 A1 EP 2572807A1 EP 11450126 A EP11450126 A EP 11450126A EP 11450126 A EP11450126 A EP 11450126A EP 2572807 A1 EP2572807 A1 EP 2572807A1
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EP
European Patent Office
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aluminum foil
rolling
aluminum
security features
security feature
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EP11450126A
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Rainer Huber
Martin Kornfeld
Adolf Schedl
Lambert Nekula
Wilhelm Zuser
Engelbert Scharner
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Constantia Teich GmbH
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Constantia Teich GmbH
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    • Y10T428/12431—Foil or filament smaller than 6 mils

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an aluminum foil with integrated security features as well as an aluminum foil produced by this method with integrated security features.
  • the invention aims to remedy this situation.
  • a method of the type mentioned is proposed, wherein an aluminum foil is rolled in several cold rolling passes to a thickness of less than 150 microns, and at the same time on both surface sides of the aluminum foil extending in the direction of rolling texturing arises, from at least two of these aluminum foils a loose Composite is formed, which is supplied to a pair of work rolls in a last cold roll pass, wherein on at least one roll surface in the rolling direction by grinding produced relief-like surface texture contrast and subject dependent in a range of 10 to 50% based on the average surface roughness to form a motif for a security feature has been reduced, which is transferred to the roll surface facing surface side of the aluminum foils, after which the loose composite of the aluminum foils is separated. Further embodiments of this method are disclosed according to subclaims 2 to 5.
  • the invention further relates to an aluminum foil with integrated security features, which is produced by the method according to the invention, and which has security features in an amount of at most 30% per unit area.
  • FIG. 1 a pair of work rolls for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 a detailed view of a work roll and its surface design
  • FIG. 3 the Striebeckkurve for documentation of the relevant process parameters in the nip
  • FIG. 4 the procedure for producing the integrated security features.
  • FIGS. 5 to 8 show possible embodiments for the integrated security feature.
  • the production process of the aluminum foil 1 according to the invention with integrated security features 6 initially consists of the sub-processes continuous casting, homogenization, hot rolling, cold rolling and subsequent annealing above the recrystallization temperature. This is followed by the process of film cold rolling.
  • the aluminum foil 4 is rolled in several cold rolling passes to a thickness of less than 150 .mu.m, wherein at the same time on both surface sides 4a, 4b of the aluminum foil extending in the rolling direction texturing 5a, 5b, see FIG. 4b ,
  • This structured roughness formed in the running direction leads to a directed reflection of the incident light, so that the surface sides 4a and 4b obtain a shiny appearance due to this directed reflection.
  • FIG. 1 such as FIG. 4a
  • a pair of work rolls 9 in which at least one roll surface has a motif 6 'for the security feature.
  • This motif 6 ' is produced insofar as the relief-like surface structuring 11a produced in the rolling direction by grinding is reduced in a range of 10 to 50%, based on the average surface roughness, in a contrast- and subject-dependent manner. This can be done for example under the action of laser beams, see FIGS. 2b . 2c and 4c ,
  • a loose composite 8 is formed, for example, from two glossy aluminum foils 4 via a release agent 7, see FIGS.
  • the surface side 2b of the aluminum foil 1 facing away from the roll surface is covered by the separating means 7 as well as by the second aluminum foil - designated 4 'for reasons of clarity.
  • the contact sides of the two films are characterized by the rolling marks of the previous one Walzstichs and by the doubled rolling newly created roughness, which is mainly aligned transversely to the direction. Due to the random texturing of these surfaces, diffuse scattering occurs.
  • the aluminum foil 4 ' has a directed pattern 5'a on its surface side 4'a, so that this surface side appears shiny, whereas the second surface side 4'b has a random structure and therefore has a matte surface.
  • the film rolls underlying the process according to the invention belong to the subgroup "flat rolls", and are defined in particular by process end products having a thickness of 20 ⁇ m.
  • the cold rolling process in this thickness range requires the specific use of surface roughness of tools in combination with process fluids to produce the tribological conditions required for plastic deformation in the roll nip.
  • the abscissa shows the friction coefficient, the ordinate the function of speed, pressure and viscosity.
  • the mixed friction area is required. In the area of low lubrication, there is constant contact with the rolling stock; a reduction of the material is not possible in this area, and subsequently leads to poor surface properties and damage to the roller.
  • the work roll 11 In the field of hydrodynamic lubrication - see also Reference 14 Fig. 2a - The work roll 11 "floats", so that a targeted control of the rolling process and in particular the reduction of the material thickness is no longer possible. By varying the parameters v, p and n, one can therefore set the range of mixed friction.
  • the reduction resulting from the process and thus the strip thickness in the roll outlet are regulated by means of the primary parameter entry-tension (intake run), since these act against the deformation resistance of the aluminum foil 4.
  • the secondary control parameter rolling speed is used to vary the lubricant film thickness (hydrodynamic lubricant intake).
  • a mixed friction condition is sought, which is characterized by the simultaneous occurrence of boundary friction and fluid friction.
  • fluid friction that is hydrodynamic lubrication 14
  • both surfaces are completely separated.
  • the transferred shear stress depends on the dynamic viscosity of the lubricant and the speed difference between the work roll and the aluminum foil.
  • boundary friction the two surfaces are only separated by a layer of lubricant that is only a few molecules thick, with the viscosity of the lubricant playing only a minor role.
  • the ratio between boundary friction and fluid friction over the length of the nip depends on the layer thickness of the drawn-in lubricant and the roughness of the work roll and aluminum foil.
  • the mechanisms for influencing the lubricating film thickness 13 are determined by the hydrodynamic lubricant intake, the entry of lubricant into the roughness valleys 11 b and the attachment of lubricant particles influenced, see Fig. 2b ,
  • the hydrodynamic lubricant entry 14 takes place primarily in the inlet zone to the nip 9 '.
  • the inlet zone forms a wedge-shaped gap 12, wherein the work roll 11 and the aluminum foil 4 entrain lubricant 13 in the form of a film as delimiting surfaces as they move in the direction of the wedge tip, see Fig. 2a .
  • the resulting in rolling oil hydrodynamic pressure build-up depends on the rolling speed, the viscosity of the lubricant and the geometry of the nip.
  • This mechanism can be used for the targeted change of the friction conditions, and subsequently serves to produce an altered surface texture due to the resulting fluid friction. This is done by the lack of contact of the work roll and the lack of texturing in the rolling direction.
  • the combination of the above effects makes it possible to bring the lubricating film thickness and the concomitant change in the tribological conditions in the nip from the mixed friction region in the region of the motif into the hydrodynamic region by targeted and partial destruction of the grinding structure of the work roll.
  • This causes the work roll to float, resulting in a random texture which hardly differs measurably in the measured roughnesses, but because of the reflective properties it is visually distinct from the other surface areas, which have a patterned in the rolling direction surface by the partial contact with the work roll.
  • the manufactured aluminum foil 1 with integrated security features 6 is photographed for analysis purposes in several passes with optical methods.
  • representative foil samples in A4 format are produced.
  • epoxy resin impressions of the surface are made and measured by means of incident light microscope and InfiniteFocus.
  • FIG. 5 the representation of a security feature 6 consisting of the word security in connection with the usual in the medical industry representation of an Aesculapian. This is of course presented here as an example without any right of exclusion. In any case, it is important to note that the in Fig. 5b represented surface side, which was facing away from the roll surface during the rolling process, has no undesirable negative pressure motifs of the aforementioned security feature.
  • Fig. 6 is a fanciful representation of a security feature 6 indicated, where in the section B, see Fig. 6b , it should be noted that in the area of the security feature 6, a matt surface, but in the respective adjacent surface areas, the structuring 3 is maintained in the longitudinal direction, whereby the surface appears shiny.
  • FIG. 7 a representation of a security feature taken by scanning electron microscopy 6.
  • the surface is dull, whereas in the adjacent surface areas the surface appears shiny.
  • the detailed views according to FIGS. 7a and FIG. 7b show that this different effect is caused by the surface being rough in the area of the security feature 6, but longitudinally structured in the adjacent areas.
  • FIG. 8 shown representation of an aluminum foil 1 according to the invention with integrated security feature 6 security after the infinitive focus analysis. Also from the respective representations according to 8a, 8b, 8c and 8d can be seen that in the area of the security feature 6 a random texturing, whereas in the adjacent area a directional structuring 13 is present.
  • the surface structure the aluminum foil 4 changed during the forming process, whereby it is possible to design the surface with one or more security features 6.
  • An imitation by common finishing technologies is not possible or as such easily identified.
  • the production and further processing of the aluminum foil 1 according to the invention with integrated security features 6 does not differ with regard to the number of manufacturing steps from the processing of standard, hard-rolled aluminum foils and can thus easily be implemented in the production process customary for pharmaceutical products.

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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Aluminiumfolie (1) und Aluminiumfolie, mit integrierten Sicherheitsmerkmalen (6), wobei eine Aluminiumfolie (4) in mehreren Kaltwalzstichen auf eine Dicke von weniger als 150 µm abgewalzt wird, und wobei gleichzeitig an beiden Oberflächenseiten (4a,4b) der Aluminiumfolie eine in Walzrichtung verlaufende Texturierung (5a,5b) entsteht, wobei aus zumindest zwei dieser Aluminiumfolien (4) ein loser Verbund (8) gebildet wird, welcher in einem letzten Kaltwalzstich einem Arbeitswalzenpaar (9) zugeführt wird, bei welchem auf zumindest einer Walzenoberfläche (11) die in Walzrichtung durch Schleifen erzeugte reliefartige Oberflächenstrukturierung (11a) kontrast- und motivabhängig in einem Bereich (6') von 10 bis 50 % bezogen auf die mittlere Rautiefe zur Ausbildung eines Motivs für ein Sicherheitsmerkmal (6) reduziert wurde, welches auf die der Walzenoberfläche zugewandten Oberflächenseite (2a) der Aluminiumfolie übertragen wird, wonach der lose Verbund (8) der Aluminiumfolien (1,4') getrennt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Aluminiumfolie mit integrierten Sicherheitsmerkmalen sowie eine durch dieses Verfahren hergestellte Aluminiumfolie mit integrierten Sicherheitsmerkmalen.
  • Medizinische Produkte, welche üblicherweise mit Hilfe von Aluminiumfolien verpackt werden, sind oftmals Zielscheiben für Fälschungen. Fälschungssichere Merkmale sollten daher so nahe wie möglich am medizinischen Produkt sein, d.h. das direkte Anbringen von Sicherheitsmerkmalen während des Herstellungsprozesses von Primärverpackungen bietet hierfür die beste Voraussetzung.
  • Es wurde daher - wie bei Banknoten üblich - versucht, auch Verpackungsmaterialien für die Pharmaindustrie mit Hologrammen zu versehen. Dabei hat es sich gezeigt, dass auch Hologramme, obwohl deren Herstellung relativ aufwendig ist, gefälscht werden können.
  • Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, wobei eine Aluminiumfolie in mehreren Kaltwalzstichen auf eine Dicke von weniger als 150 µm abgewalzt wird, und wobei gleichzeitig an beiden Oberflächenseiten der Aluminiumfolie eine in Walzrichtung verlaufende Texturierung entsteht, wobei aus zumindest zwei dieser Aluminiumfolien ein loser Verbund gebildet wird, welcher in einem letzten Kaltwalzstich einem Arbeitswalzenpaar zugeführt wird, bei welchem auf zumindest einer Walzenoberfläche die in Walzrichtung durch Schleifen erzeugte reliefartige Oberflächenstrukturierung kontrast- und motivabhängig in einem Bereich von 10 bis 50 % bezogen auf die mittlere Rautiefe zur Ausbildung eines Motivs für ein Sicherheitsmerkmal reduziert wurde, welches auf die der Walzenoberfläche zugewandten Oberflächenseite der Aluminiumfolien übertragen wird, wonach der lose Verbund der Aluminiumfolien getrennt wird.
    Weitere Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind gemäß Unteransprüche 2 bis 5 offenbart.
  • Die Erfindung betrifft weiters eine Aluminiumfolie mit integrierten Sicherheitsmerkmalen, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, und welche Sicherheitsmerkmale in einem Ausmaß von höchstens 30 % pro Flächeneinheit aufweist.
  • Weitere Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen Aluminiumfolie sind gemäß Unteransprüche 7 bis 10 offenbart.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines möglichen Ausführungsbeispiels zur Durchführung der Erfindung sowie anhand der Figuren 1 bis 8 näher erläutert.
  • Dabei zeigt Figur 1 ein Arbeitswalzenpaar für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 2 eine Detailansicht zu einer Arbeitswalze sowie zu deren Oberflächenausgestaltung, Figur 3 die Striebeckkurve zur Dokumentation der relevanten Verfahrensparameter im Walzenspalt sowie Figur 4 den Verfahrensablauf zum Herstellen der integrierten Sicherheitsmerkmale. Figuren 5 bis 8 zeigen mögliche Ausführungsformen für das integrierte Sicherheitsmerkmal.
  • Der Herstellungsprozess der erfindungsgemäßen Aluminiumfolie 1 mit integrierten Sicherheitsmerkmalen 6 besteht zunächst aus den Teilprozessen Stranggießen, Homogenisieren, Warmwalzen, Kaltwalzen und anschließendem Glühen oberhalb der Rekristallisationstemperatur. Daran schließt der Prozess des Folienkaltwalzens an. Dabei wird die Aluminiumfolie 4 in mehreren Kaltwalzstichen auf eine Dicke von weniger als 150 µm abgewalzt, wobei gleichzeitig an beiden Oberflächenseiten 4a, 4b der Aluminiumfolie eine in Walzrichtung verlaufende Texturierung 5a, 5b entsteht, siehe Figur 4b. Diese in Laufrichtung gebildete, strukturierte Rauheit führt zu einer gerichteten Reflexion des einfallenden Lichts, sodass auf Grund dieser gerichteten Reflexion die Oberflächenseiten 4a und 4b ein glänzendes Erscheinungsbild erhalten.
  • Für den letzten Walzstich wird umgerüstet, siehe Figur 1 sowie Figur 4a, wobei ein Arbeitswalzenpaar 9 eingesetzt wird, bei welchem zumindest eine Walzenoberfläche ein Motiv 6' für das Sicherheitsmerkmal aufweist. Dieses Motiv 6' wird insofern erzeugt, als die in Walzrichtung durch Schleifen erzeugte reliefartige Oberflächenstrukturierung 11a kontrast- und motivabhängig in einem Bereich von 10 bis 50 % bezogen auf die mittlere Rautiefe reduziert wird. Dies kann beispielsweise unter Einwirkung von Laserstrahlen erfolgen, siehe Figuren 2b ,2c und 4c. Für den letzten Kaltwalzstich wird beispielsweise aus zwei glänzenden Aluminiumfolien 4 über ein Trennmittel 7 ein loser Verbund 8 gebildet, siehe Figuren 1 und 4b. Dieser lose Verbund 8 wird dem geschlossenen Walzenspalt 9', welcher zwischen den beiden Arbeitswalzen 10, 11 ausgebildet ist, zugeführt. Auf die der Arbeitswalze zugewandten Oberflächenseite 4a der Aluminiumfolie wird nunmehr das Motiv für das Sicherheitsmerkmal 6 übertragen. Im Bereich des Sicherheitsmerkmals 6 der Aluminiumfolie 1 - siehe Fig. 4d - entsteht nunmehr eine matt erscheinende, regellose Texturierung, welche sich vom verbleibenden, glänzend erscheinenden Oberflächenbereich 2a mit gerichteter Texturierung 3 sichtbar abhebt. Im Bereich des Sicherheitsmerkmals 6 kommt es aufgrund dieser regellosen Texturierung zu einer diffusen Reflexion des einfallenden Lichts, sodass der Bereich des Sicherheitsmerkmals 6 matt erscheint. Die von der Walzenoberfläche abgewandte Oberflächenseite 2b der Aluminiumfolie 1 ist durch das Trennmittel 7 sowie durch die zweite Aluminiumfolie - aus Gründen der Klarheit mit 4' bezeichnet - abgedeckt. Die Kontaktseiten der beiden Folien sind gekennzeichnet durch die Walzriefen des vorherigen Walzstichs und durch die beim gedoppelten Walzen neu entstandene Rauheit, welche hauptsächlich quer zur Laufrichtung ausgerichtet ist. Aufgrund der regellosen Texturierung dieser Oberflächen kommt es zu einer diffusen Streuung. Nach dem Kaltwalzen wird der lose Verbund aus der erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumfolie 1 mit dem integrierten Sicherheitsmerkmal 6 sowie der Aluminium 4' getrennt. Die Aluminiumfolie 4' weist an ihrer Oberflächenseite 4'a eine gerichtete Strukturierung 5'a auf, sodass diese Oberflächenseite glänzend erscheint, wohingegen die zweite Oberflächenseite 4'b eine regellose Struktur besitzt, und daher eine matte Oberfläche aufweist.
  • Sind allerdings beide Arbeitswalzen mit einem Motiv 6' versehen, so wird anstelle der Aluminiumfolie 4' eine weitere Aluminiumfolie 1 mit integriertem Sicherheitsmerkmal 6 erzeugt.
  • Das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Folienwalzen gehört zur Untergruppe "Flachwalzen", und ist insbesondere über Verfahrensendprodukte mit einer Dicke von 20 µm definiert. Der Kaltwalzprozess in diesem Stärkenbereich erfordert den spezifischen Einsatz von Oberflächenrauwerten bei Werkzeugen in Kombination mit prozesstechnischen Flüssigkeiten, um die für die plastische Verformung erforderlichen tribologischen Zustände im Walzspalt herzustellen.
  • Zur Dokumentation der prozessrelevanten Verfahrensparameter wird auf die Striebeckkurve - siehe Fig. 3 - verwiesen.
  • Auf der Abszisse ist der Reibungskoeffizient, auf der Ordinate die Funktion aus Geschwindigkeit, Druck und Viskosität dargestellt. Für das Kaltwalzen von Folien ist das Mischreibungsgebiet erforderlich. Im Bereich geringer Schmierung kommt es zu ständigem Kontakt mit dem Walzgut; eine Reduktion des Materials ist in diesem Bereich nicht möglich, und führt in weiterer Folge zu schlechten Oberflächeneigenschaften und Beschädigung der Walze. Im Gebiet der hydrodynamischen Schmierung - siehe dazu auch Referenzzeichen 14 aus Fig. 2a - "schwimmt" die Arbeitswalze 11 auf, sodass eine gezielte Regelung des Walzprozesses und insbesondere der Reduktion der Materialdicke nicht mehr möglich ist. Durch Variation der Parameter v, p und n kann man daher den Bereich der Mischreibung einstellen.
  • Nur im Mischreibungsbereich ist es möglich, Längszug- und Druckspannungen zu erzeugen, die das Material über den Formänderungswiderstand belasten und so zu einer Umformung, das heißt Reduktion der Materialdicke, führen. Die Einstellung der für den Umformvorgang erforderlichen Parameter des Walzöls 12, nämlich Viskosität, Druckstabilität, Schmierwirkung, erfolgt durch die präzise Auswahl eines Grundöls, nämlich ein kerosinähnlicher, hoch raffinierter Kohlenwasserstoff mit genau definierter Viskosität, und durch Zugabe von ca. 5 Vol-% Walzöladditiven, die einerseits die Druckstabilität des Mediums auf ein bestimmtes Niveau bringen, aber auch maßgeblich die Reibungsverhältnisse im Walzenspalt 9' beeinflussen.
  • Die Abstimmung dieser Parameter stellt die Grundvoraussetzung für das erfindungsgemäße Verfahren dar. Deshalb werden diese Parameter permanent überwacht und nachjustiert. Im konkreten Anwendungsfall wird die Konzentration der Walzöladditive direkt über Probenentnahme vom Pufferbehälter des Walzgerüstes gemessen und mittels Additivierung in einem genau definierten Bereich gehalten. Zwecks genauer Dosierung wird die Prozessflüssigkeit mittels eines Düsenbalkens auf die Arbeitswalzen 10, 11 aufgesprüht.
  • Die Mischreibungsverhältnisse im Walzenspalt 9' werden benötigt, da nur ein definierter Reibungskoeffizient das Aufbringen von Längszugspannungen ermöglicht. Diese Längszugspannungen wirken entgegen der Formänderungsfestigkeit, und sind beim Folienwalzen der wesentliche Faktor für das Erreichen des Formänderungswiderstandes. Eine Dickenreduktion ohne diese Längszugspannungen ist aus technischer Sicht jedenfalls nicht möglich.
  • Beim Kaltwalzen mit geschlossenem Walzspalt werden die aus dem Verfahren resultierende Reduktion und damit die Banddicke im Walzenauslauf mittels des primären Parameters Entry-Tension (Einlaufzug) geregelt, da diese gegen den Verformungswiderstand der Aluminiumfolie 4 wirken. Nach Erreichen des maximalen Einlaufzugs wird der sekundäre Regelungsparameter Walzgeschwindigkeit verwendet, um die Schmierfilmdicke zu variieren (hydrodynamischer Schmierstoffeinzug).
  • Beim Kaltwalzen wird ein Mischreibungszustand angestrebt, der durch das gleichzeitige Auftreten von Grenzreibung und Flüssigkeitsreibung gekennzeichnet ist. Bei der Flüssigkeitsreibung, das ist die hydrodynamische Schmierung 14, sind beide Oberflächen vollständig voneinander getrennt. Die übertragene Schubspannung hängt von der dynamischen Viskosität des Schmierstoffes und der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Arbeitswalze und Aluminiumfolie ab. Bei der Grenzreibung hingegen sind die beiden Oberflächen nur durch eine wenige Moleküllagen dicke Schmierstoffschicht getrennt, wobei die Viskosität des Schmierstoffs nur eine untergeordnete Rolle spielt. Das Verhältnis zwischen Grenzreibung und Flüssigkeitsreibung über die Länge des Walzenspalts hängt von der Schichtdicke des eingezogenen Schmierstoffes und der Rauheit von Arbeitswalze und Aluminiumfolie ab.
  • Die Mechanismen zur Beeinflussung der Schmierfilmdicke 13 werden durch den hydrodynamischen Schmierstoffeinzug, den Eintrag von Schmierstoff in die Rauheitstäler 11 b sowie die Anlagerung von Schmierstoffteilchen beeinflusst, siehe Fig. 2b.
  • Der hydrodynamische Schmierstoffeintrag 14 findet vorrangig in der Einlaufzone zum Walzenspalt 9' statt. Dabei bildet die Einlaufzone einen keilförmigen Spalt 12, wobei die Arbeitswalze 11 und die Aluminiumfolie 4 als begrenzende Oberflächen bei ihrer Bewegung in Richtung der Keilspitze Schmierstoff 13 in Form eines Films mitziehen, siehe Fig. 2a. Der dadurch im Walzöl hervorgerufene hydrodynamische Druckaufbau hängt von der Walzgeschwindigkeit, der Viskosität des Schmierstoffes und der Geometrie des Walzenspaltes ab. Sobald die Fließbedingung für die Aluminiumfolien 4 erfüllt ist, werden diese plastisch verformt, und die an dieser Stelle vorliegende Schichtdicke des Schmierstoffs wird in den Walzenspalt 9'eingezogen.
  • Im Walzenspalt 9'wird in die Oberflächenvertiefungen, den so genannten Rauheitstälern 11b. auf der Arbeitswalze 11 und der Aluminiumfolie 4 Schmierstoff eingetragen, siehe Fig. 4c. Dieser Vorgang hängt neben dem Ölspeichervolumen der Oberflächen auch von der Orientierung der Oberflächenstruktur ab.
  • Dieser Mechanismus kann für die gezielte Änderung der Reibverhältnisse herangezogen werden, und dient in weiterer Folge dazu, aufgrund der entstehenden Flüssigkeitsreibung eine veränderte Oberflächentextur herzustellen. Dies geschieht durch den fehlenden Kontakt der Arbeitswalze und der dadurch fehlenden Texturierung in Walzrichtung.
  • An der Oberfläche der Arbeitswalze und der Aluminiumfolie bilden sich durch Physisorption und Chemisorption von Schmierstoffbestandteilen, wie z. B. oberflächenaktiven Additiven, Grenzschichten aus, die in den Walzenspalt 9'geführt werden. Dieser Mechanismus wird von Walzen- und Walzgutwerkstoff sowie der chemischen Zusammensetzung des Walzöls 12 und dessen Temperatur beeinflusst. Da sich die Temperatur und die Zusammensetzung des Walzöls 12 hinsichtlich der Anlagerung von Schmierstoffbestandteilen im erfindungsgemäßen Verfahren nicht vom herkömmlichen Kaltwalzverfahren unterscheiden, wird auf diesen Mechanismus nicht näher eingegangen.
  • Allerdings macht es die Kombination obiger Effekte möglich, mittels gezielter und partieller Zerstörung der Schliffstruktur der Arbeitswalze die Schmierfilmdicke und die damit einhergehende Veränderung der tribologischen Verhältnisse im Walzenspalt vom Mischreibungsbereich im Bereich des Motivs in den hydrodynamischen Bereich zu bringen. Dadurch kommt es zum Aufschwimmen der Arbeitswalze, und es entsteht eine regellose Textur, die sich zwar in den gemessenen Rauheiten kaum messbar unterscheidet, sich aufgrund der Reflexionseigenschaften jedoch optisch deutlich von den übrigen Oberflächenbereichen unterscheidet, die durch den teilweisen Kontakt mit der Arbeitswalze eine in Walzrichtung strukturierte Oberfläche aufweisen.
  • Die hergestellte Aluminiumfolie 1 mit integrierten Sicherheitsmerkmalen 6 wird zu Analysezwecken in mehreren Durchgängen mit optischen Verfahren abgelichtet. Zur anschaulichen Darstellung der Oberflächenstruktur werden repräsentative Folienmuster im Format A4 hergestellt. Für die Vermessung der Oberflächenstruktur der für die Fertigung erforderlichen Werkzeuge werden Epoxydharzabdrucke der Oberfläche angefertigt und mittels Auflichtmikroskop und InfiniteFocus vermessen.
  • Mit Hilfe dieses Analyseverfahren ist es nunmehr möglich, eine optische Identifikation zum Nachweis der erfindungsgemäß hergestellten Sicherheitsmale 6 durchzuführen. So zeigt Fig. 5 die Darstellung eines Sicherheitsmerkmales 6 bestehend aus dem Schriftzug Security in Verbindung mit der in der medizinischen Branche üblichen Darstellung einer Äskulapnatter. Diese wird hier selbstredend ohne Anspruch auf etwaige Ausschließungsrechte lediglich exemplarisch dargestellt. Es ist jedenfalls wesentlich darauf hinzuweisen, dass die in Fig. 5b darstellte Oberflächenseite, welche während des Walzverfahrens von der Walzenoberfläche abgewandt war, keinerlei unerwünschte Negativdruckmotive des vorerwähnten Sicherheitsmerkmales aufweist.
  • In Fig. 6 ist eine phantasiehafte Darstellung eines Sicherheitsmerkmales 6 angegeben, wobei im Ausschnitt B, siehe dazu Fig. 6b, festzustellen ist, dass im Bereich des Sicherheitsmerkmales 6 eine matte Oberfläche, jedoch in den jeweils angrenzenden Oberflächenbereichen die Strukturierung 3 in Längsrichtung weiter erhalten ist, wodurch die Oberfläche glänzend erscheint.
  • Ebenso zeigt Fig. 7 eine mittels Rasterelektronenmikroskopie aufgenommene Darstellung eines Sicherheitsmerkmales 6.Im Bereich des Sicherheitsmerkmales ist die Oberfläche matt, wohingegen in den angrenzenden Oberflächenbereichen die Oberfläche glänzend erscheint. Die Datailansichten gemäß Figuren 7a bzw. 7b zeigen, dass dieser unterschiedliche Effekt dadurch hervorgerufen wird, dass im Bereich des Sicherheitsmerkmals 6 die Oberfläche rau, in den angrenzenden Bereichen jedoch in Längsrichtung strukturiert ist.
  • Analoges gilt für die in Fig. 8 gezeigte Darstellung einer erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumfolie 1 mit integrierten Sicherheitsmerkmal 6 Security nach der Infinitive Fokus Analyse. Auch aus den jeweiligen Darstellungen gemäß Fig. 8a, 8b, 8c und 8d lässt sich entnehmen, dass im Bereich des Sicherheitsmerkmales 6 eine regellose Texturierung, wohingegen im angrenzenden Bereich eine gerichtete Strukturierung 13 vorliegt.
  • Zusammenfassend werden folgende, wesentliche Unterscheidungsmerkmale zur exakten Identifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgelistet:
    • Aufbringung des Sicherheitsmerkmals 6 unmittelbar und gleichzeitig mit der Reduktion der Dicke der Aluminiumfolie 4; daher ist kein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich,
    • Hohe Wirtschaftlichkeit durch hohe Geschwindigkeiten bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Aluminiumfolie 1,
    • Erschwerte Imitation durch die Komplexität des Grundverfahrens,
    • Eindeutige Zuordnung des Verfahrens zum Walzprozess aufgrund der Form und Anordnung der Oberflächenstrukturierung 3,
    • Keine Möglichkeit der Entfernung der Sicherheitsmerkmale 6 ohne Zerstörung der Oberfläche der Aluminiumfolie 1,
    • Kein Durchdrücken des Sicherheitsmerkmals 6 auf die Rückseite der Aluminiumfolie 1
    • Keine Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der Aluminiumfolie 4 wie Rauheit, Faltbarkeit, Dehnung, Zugfestigkeit und Benetzbarkeit,
    • Änderung der Oberflächenbeschaffenheit im Bereich der 4. Ordnung, messbar über die mittlere Rautiefe Rz.
    • Keine signifikante Änderung des arithmetischen Mittenrauwerts Ra im Bereich des Sicherheitsmerkmals 6
    • Keine Formänderung im Bereich der 1. Ordnung (Formabweichungen wie Unebenheit oder Unrundheit), 2. Ordnung (Welligkeiten) oder 3. Ordnung (Rillen).
  • Beim erfindungsgemäß angewendeten Kaltwalzen werden die optischen Merkmale, wie die Sicherheitsmerkmale 6, durch gezielte Aufbringung von unterschiedlichen Oberflächentexturen der Aluminiumfolien im Bereich der 4. Ordnung eingebracht. Es ist kein signifikanter Unterschied in den Rautiefen festzustellen, sondern es wird ein Unterschied in der Texturart von Riefen und Schuppen erreicht. Eine Änderung der Form der Aluminiumfolie 4 ist nicht festzustellen, daher ist auch ein Durchdrücken auf die Folienrückseite nicht gegeben.
  • Die graphische reliefartige Gestaltung von flexiblen Verpackungsmaterialien mithilfe gängiger Fertigungsverfahren und Veredelungstechnologien, wie zum Beispiel Prägen (Eindrückverfahren) unterscheiden sich hinsichtlich des Ausgangsmaterials; Technologie und des Herstellungsverfahrens sowie der optischen bzw. mechanischen Eigenschaften des Endprodukts signifikant vom erfindungsgemäßen Verfahren, da bei einem Eindrückverfahren, das Prägemotiv oftmals in unerwünschter Weise auf die Rückseite des Prägegutes durchgedrückt wird.
  • Beim Walzen im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oberflächenstruktur der Aluminiumfolie 4 während des Umformprozesses verändert, wodurch es möglich wird, die Oberfläche mit einem oder mehreren Sicherheitsmerkmalen 6 auszugestalten. Eine Imitation durch gängige Veredelungstechnologien ist nicht möglich bzw. als eine solche leicht zu identifizieren. Die Herstellung und die Weiterverarbeitung der erfindungsgemäßen Aluminiumfolie 1 mit integrierten Sicherheitsmerkmalen 6 unterscheidet sich hinsichtlich der Anzahl von Fertigungsschritten nicht von der Verarbeitung üblicher, walzharter Aluminiumfolien und kann somit einfach in den für Pharmaprodukte üblichen Herstellungsprozess implementiert werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Aluminiumfolie (1) mit integrierten Sicherheitsmerkmalen (6), wobei eine Aluminiumfolie (4) in mehreren Kaltwalzstichen auf eine Dicke von weniger als 150 µm abgewalzt wird, und wobei gleichzeitig an beiden Oberflächenseiten (4a, 4b) der Aluminiumfolie eine in Walzrichtung verlaufende Texturierung (5a, 5b) entsteht, wobei aus zumindest zwei dieser Aluminiumfolien (4) ein loser Verbund (8) gebildet wird, welcher in einem letzten Kaltwalzstich einem Arbeitswalzenpaar (9) zugeführt wird, bei welchem auf zumindest einer Walzenoberfläche (11) die in Walzrichtung durch Schleifen erzeugte reliefartige Oberflächenstrukturierung (11a) kontrast- und motivabhängig in einem Bereich (6') von 10 bis 50 % bezogen auf die mittlere Rautiefe zur Ausbildung eines Motivs für ein Sicherheitsmerkmal (6) reduziert wurde, welches auf die der Walzenoberfläche zugewandten Oberflächenseite (2a) der Aluminiumfolie übertragen wird, wonach der lose Verbund (8) der Aluminiumfolien (1,4') getrennt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der letzte Kaltwalzstich mit geschlossenem Walzenspalt (9') durchgeführt und ein anhand der Striebeckkurve mittels der Parameter Reibungskoeffizient, dynamische Viskosität des Walzöls, Walzgeschwindigkeit und Walzdruck definierter Mischreibungsbereich eingestellt wird, und dass gleichzeitig im geschlossenen Walzenspalt (9') auf die Aluminiumfolie (4) Längszugspannungen aufgebracht werden, welche gegen den Formänderungswiderstand der Aluminiumfolien wirken.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den letzten Kaltwalzstich an der Walzenoberfläche (11) die in Walzrichtung erzeugte reliefartige Oberflächenstrukturierung (11a) in ihrer mittleren Rauhtiefe durch Laserstrahlen reduziert wurde.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch Maßgabe eines Trennmittels (7) bei den eingesetzten Aluminiumfolien (4) kein unerwünschtes Durchdrücken des Motivs (6') für das Sicherheitsmerkmal (6) auf die andere Oberflächenseite (2b) der Aluminiumfolie (1) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grund der tribologischen Bedingungen im geschlossenen Walzenspalt (9') die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der Aluminiumfolien (4) auch im Verfahrensendprodukt (1) erhalten bleiben.
  6. Aluminiumfolie (1) mit integrierten Sicherheitsmerkmalen (6), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsmerkmale (6) in einem Ausmaß von höchstens 30 % pro Flächeneinheit vorliegen.
  7. Aluminiumfolie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsmerkmale (6) in Form von Buchstaben, Phantasiezeichen oder Linien vorliegen.
  8. Aluminiumfolie nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsmerkmale (6) lediglich unter Zerstörung der Folienoberfläche entfernbar sind.
  9. Aluminiumfolie nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumfolie (1) nach dem letzten Kalzwalzstich keine Formänderung im Bereich der ersten, zweiten oder dritten Ordnung erfährt.
  10. Aluminiumfolie nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Sicherheitsmerkmals (6) matt erscheint, wohingegen die Oberfläche (2a) aufgrund der gerichteten Texturierung (3) glänzend ist.
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