JP2008290458A - 箔および箔を形成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つまたはそれより多い層を有する箔を形成する方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、２つまたはそれより多い層を有する箔（１’”）を形成する方法ならびに多層箔、特に転写箔または梱包目的に使用される箔に関する。本方法において、箔の領域（１０）内に金属層（１３）が全面で設けられる。次に、金属層（１３）が工具（３）を用いて機械的に次のように、すなわち金属層が領域（１０）全体において多重に中断されて、それによって生じる金属部分（１４）が３００μｍより小さい最小の面寸法を有するように、加工される。
【選択図】図３

Description

本発明は、２つあるいはそれより多い層を有する箔、特に転写箔または梱包目的で使用される箔を形成する方法およびこの種の多層箔に関する。

梱包する目的のため、たとえば包装のため、あるいはその他の装飾目的のための多層箔は、通常、支持体箔と１つまたは複数の装飾層とからなる。この場合に、装飾層の１つが薄い金属層から形成されて、それが装飾箔に金属の輝きを与える場合が多い。この種の箔の例が、従来技術（たとえば、特許文献１、特許文献２または特許文献３を参照）に見られる。さらに、この種の箔は、ラミネート箔または転写箔の形式でも、有価文書のための安全素子として多様に使用されている。

上述した薄い金属層を含む箔を使用する場合に、驚くべきことに、この箔が電子機器およびコンポーネントの機能方法に悪い影響を与えることがあり、電子的なコンポーネントの不具合または故障の原因となる場合があることが、明らかにされた。
ドイツ公開公報ＤＥ３３１９０３４Ａ１ ドイツ実用新案ＤＥ９３１２４７５Ｕ１ 国際公開公報ＷＯ９１／１９６１０

本発明の目的は、電子機器およびコンポーネントとの関連において問題なく使用することができ、それによってたとえば繊細な電子コンポーネント用の梱包箔として、あるいは電子的な品物のための装飾箔として使用することができる、金属的な外見を示す反射層を有する箔を提供することである。

この目的は、２つまたはそれより多い層を有する箔を形成する方法によって達成され、その方法において、箔の領域内に金属層が全面で設けられ、次に金属層が工具を用いて機械的に、金属層が領域全体において多重に中断され、それによって生じる金属部分が、３００μｍ未満の最小寸法を有するように、加工される。この課題は、さらに、多層箔、特に転写箔、ラミネート箔または梱包目的のために使用される箔によって解決され、その箔は、箔の少なくとも１つの領域内に金属層を有しており、その金属層が工具を用いて機械的に、金属箔が領域全体において多重に中断され、それによって生じる金属部分が３００μｍ未満の最小の面寸法を有するように、加工されている。すなわち、本発明では、所望の機械的損傷によって、金属層に中断部が形成され、その中断部は、一方で、残っている金属部分の間の導通性を所望に削減し、あるいは消滅させるが、他方ではメタリックな反射層の光学的外観を維持する。驚くべきことに、本発明に基づく方法を用いて極めて安価に、メタリックな外見であるが、電気機器および／または構成部品にほとんど影響を与えない層を有する箔を、複雑でコストのかかるコーティングプロセスまたは加工プロセスを使用することなしに、形成することができることが、明らかにされた。

本発明の好ましい改良が、従属請求項に記載されている。

金属層は、好ましくは蒸着方法を用いて、たとえば陰極スパッタリングあるいは真空蒸着を用いて、箔層上またはラッカー層上に設けられる。さらに、この箔層またはラッカー層と金属層との間に、その厚みが０．１μｍの領域の大きさにある付着媒介層が設けられることが、可能である。その場合に金属層は、好ましくは１００ｎｍより小さい厚み、特に０．１から６０ｎｍの厚みを有している。

最小の面寸法というのは、金属部分の残りの対向する側面に比較して、互いに対して最小の間隔を有する、金属部分の２つの対向する側面の間の間隔である。

好ましくはこの間隔は、たとえば面重心を通り、その対向する側面との交点が互いに対して最小の間隔を有する直線に基づいて、金属部分の面重心の高さに定められる。

本発明の好ましい実施例によれば、金属層に中断部が引っ掻きによって形成される。工具、たとえば研磨工具、ブラシ工具またはフライス工具によって、表面の領域全体が所望に引っ掻かれるので、金属層に微視的な多数の中断部が生じ、それによって上述した金属部分が形成される。その場合に研磨工具、ブラシ工具またはフライス工具は、好ましくは、金属部分が第１の方向に１５０μｍより小さい平均の最小寸法を有し、それとは異なる第２の方向に３０ｍｍまでの平均の最大寸法を有するように、構成され、かつ／または金属層の表面にわたって案内される。この種の方法の利点は、特に、この方法がロール・ツー・ロールプロセスにおける箔の加工と高い製造速度を可能にすることにある。すなわち、この方法は、極めて安価であって、かつ効果的であることが明らかにされた。

他の利点は、金属層が箔の支持体層上に、たとえばＰＥＴ材料からなる支持体層上に、直接設けられるのではなく、金属層の下方に付加的な、機能的ラッカー層が設けられることによって、得られる。このラッカー層は、好ましくは０．１μｍから２５μｍの厚みを有している。その場合に研磨工具、ブラシ工具またはフライス工具の引っ掻き深さは、好ましくは、最大の引っ掻き深さが金属層とラッカー層の層厚の合計よりも小さく、かつ平均の引っ掻き深さが金属層の層厚より小さいか、あるいはそれと等しいように、選択される。それによって、一方で、金属層が確実に中断されること、他方では箔の他の機能層が研磨工具、ブラシ工具またはフライス工具によって破壊されず、あるいはその機能が損なわれないことが、保証される。

本発明の他の好ましい実施例によれば、金属層に打抜き工具を用いて中断部が形成される。打抜きによって、金属層に形成される中断部を正確に制御することが可能である。ここでも、金属層の下方に機能的なラッカー層を設けると、効果的である。その場合に打抜き深さは、好ましくは、金属層とラッカー層の一部とが打抜き工具によって分断され、それによって金属部分が互いに対して確実に分離されるように、選択される。

本発明の他の好ましい実施例によれば、金属層は複製工具を用いて加工される。そのために多層箔内に熱可塑性のラッカー層が設けられ、その上にその後−場合によっては薄い付着媒介層によって分離されて−金属層が設けられる。箔は、金属層の側から、加熱された刻印工具を用いて次のように、すなわちラッカー層が刻印工具から金属層を介して領域的に加えられる圧力とそのようにしてもたらされる熱とによって著しく変形されて、金属層が裂けるように、加工される。このように所望に形成された、金属層の機械的損傷によって、多数の中断部が生じ、その中断部が−上述したように−残っている金属の残りの間の導通性を低下または消滅させ、それによって金属層の電気的特性を著しく変化させる。その場合に刻印工具の進入深さとリリーフ形状は、好ましくは、金属層が刻印の際に領域的に伸張度を越えて伸張されるので、金属層が確実に裂けるように、選択される。この方法も、高い製造速度を達成することができ、高価な廃棄をしなければならない、環境を壊す残留物が残らないことを、特徴としている。

さらに、製造プロセスにおいて、上述した加工方法を組み合わせて使用することも可能である。また、２つあるいはそれより多い研磨工具、ブラシ工具、フライス工具、打抜き工具または刻印工具を、製造プロセス内で相前後して配置された加工ステーション内に設けることも可能であって、それらが金属層を加工し、その場合に金属層内に中断部をもたらすので、加工プロセスの最後に生じる金属部分は、３００μｍより小さい最小の面寸法を有する。

この場合に、金属層の加工によって生じる金属部分が、金属層の完全に一周する中断部によって互いに分離されていると、特に効果的である。±４０％の範囲でランダムに分配して変化させることができる、３００μｍより小さいラスター幅を有する１次元または２次元のラスターで中断部を規則的に配置することも、効果的であることが明らかにされている。

さらに、機械的加工のパラメータをそれぞれの工具に従って、金属層の面抵抗が５０オーム／ｃｍ^２より大きく、好ましくは１Ｋオーム／ｃｍ^２より大きいように選択すると、特に効果的である。その場合に加工パラメータは、上述した金属部分が形成される場合の調節から始まって、歩進的に、このしきい値の下にある、金属層の面抵抗が得られるまで、変化される。

金属層のための材料として、特に、アルミニウム、銅、スズ、クロム、銀またはその合金を使用することができる。さらに、多層箔がさらに１つまたは複数の装飾層を有し、その装飾層が、たとえば回折光学的安全特徴、屈折作用するマクロ構造、薄膜層システム、架橋化された液晶層または光学的に変化する顔料を含む層を有することが、可能である。その場合に好ましくは、金属層が装飾層と協働し、例えば反射層として作用して、装飾層によって提供される光学的に変化する効果を強める。それによって多層箔は、１つまたは複数の装飾層と金属層の協働によってもたらされる、１つまたは複数の光学的安全特徴を示す。金属層の特殊な加工によって、電子的機器の機能方法に悪い影響を与えることなしに、金属層を安全素子の反射層として使用することが、可能である。

さらに、箔が、特に−上述したように−機械的に加工された、１つまたは複数の他の金属層を有することも、可能である。

本発明に基づく多層箔は、梱包目的のための装飾箔として、あるいは使用物品の表面装飾として、あるいはまたラミネート箔、転写箔または刻印箔として構成することができ、有価文書のための安全素子としても使用することができる。

以下、添付の図面を参照しながら、複数の実施例を用いて本発明の実施形態を説明する。

図１ａは、箔１の領域１０を示している。ここで、箔１は、支持体層１１、ラッカー層１２および金属層１３を有している。支持体層１１は、透明なプラスチック箔、特に１２から６０μｍの厚みのＰＥＴ箔またはＢＯＰＰ箔である。支持体層１１上にラッカー層１２が、好ましくは０．１から２５μｍの厚みで全面に塗布されて、場合によっては乾燥される。この場合に、ラッカー層１２は、着色されたラッカー層であってもよい。さらに、ラッカー層１２がＵＶ硬化可能なラッカー層であることも可能であって、そのラッカー層は、（その硬さに応じて）後で金属層１３を研磨工具、ブラシ工具またはフライス工具を用いて加工する際に、金属層の剥落ちおよびラッカー層１２の下方に配置されている箔１の層の破壊を確実に阻止するように構成されている。

さらに、ラッカー層１２と金属層１３の間に、０．１から０．３μｍの厚みの付着媒介層が配置され、ラッカー層１２と支持体層１１との間にさらに１つまたは複数の他の層が設けられることも可能である。換言すると、たとえば、ラッカー層１２と支持体層１１との間にさらに１つまたは複数の装飾層、保護ラッカー層あるいはまた剥離層を設けることが可能であって、その剥離層を用いて支持体箔１１を、転写層を形成する箔１の残りの部分から分離することができる。装飾層として、たとえば、着色されたラッカー層あるいはまた光学的に変化する効果を発生させる層を、箔１内に使用することができる。たとえば、装飾層の１つまたは複数が、回折光学的構造あるいは屈折作用するマクロ構造、薄膜層システム、架橋化された液晶層あるいは光学的に変化する素子、たとえばＵＶ−アクティブまたはＩＲ−アクティブな顔料を含むことができる。

しかし、ラッカー層１２が省略され、金属層１３がたとえば直接支持体箔１１上に設けられることも可能である。

図１ｂは、研磨工具、ブラシ工具またはフライス工具を用いて加工した後の、箔１の状態、すなわちそれによって生じた箔１’の構造を示している。

本発明のこの実施例のために、好ましくは０．１から６０ｎｍの領域の金属層１３の層厚さと、０．１から２５μｍの領域のラッカー層１２の層厚さとが選択された。

金属層１３は、真空内で蒸着された、アルミニウム、クロム、銅、銀または金ないしその合金からなる層である。

ラッカー層１２は、たとえば以下の組成を有している：

ブラシ工具として、たとえばＭｉｎｋ Ｂｕｅｒｓｔｅｎ社のブラシが使用され、その場合にブラシヘッドの回転速度とブラシヘッドの圧接圧力は、実験によって、金属層が上述したように中断されて、金属部分に分割されるように、調節される。研磨工具として、好ましくはＰ２００からＰ４０００の粒子大きさの研磨粒を有する研磨工具が使用され、その場合にここでも研磨ヘッドの圧接圧力および回転速度は、実験によって定められる。

フライスヘッドとして、たとえば、１つまたは複数の構造部材（カッター）を有するフライスヘッドが使用され、その最大の進入幅は、金属層とラッカー層の層厚さの合計より小さい進入深さの約３００μｍより小さい。

加工する場合に、箔１が好ましくは回転する研磨ヘッド、ブラシヘッドまたはフライスヘッドと対応されたカウンタープレスローラまたはカウンタープレスプレートとの間に挟持され、続いて、研磨ヘッド、ブラシヘッドまたはフライスヘッドに対して相対移動するように案内される。研磨ヘッド、ブラシヘッドまたはフライスヘッドによって、金属層１３が引っ掻かれ、その場合に研磨ヘッド、ブラシヘッドまたはフライスヘッドの回転速度、研磨ヘッド、ブラシヘッドまたはフライスヘッドの構造部材の寸法、および、研磨ヘッド、ブラシヘッドまたはフライスヘッドと箔の間の相対移動は、金属層１３が領域１０の全体において中断部１５によって複数の部分で中断され、それによって生じる金属部分１４が第１の方向に１５０μｍより小さい最小面寸法とそれとは異なる第２方向で３０ｍｍまでの平均の最大寸法を有するように、選択されている。

この場合に、箔速度は、２０から４００ｍ／ｍｉｎの間にあって、研磨工具、ブラシ工具またはフライス工具は、箔の走行方向にも、また、箔の走行方向とは逆にも移動することができ、それによって０から５００ｍ／ｍｉｎの絶対的な相対速度を得ることができる。

次に、箔１’が除塵され、その後、全面を保護ラッカー層または接着剤層でコーティングされる。この場合に、好ましくは、保護ラッカー層のために使用されるラッカー層は、その屈折率がラッカー層１２の屈折率から０．２未満しか異ならない。

図２ａから図２ｃを用いて、本発明の他の実施例を説明する。

図２ａは、図１ａに基づく箔１と同様に構成された箔１の領域１０を示している。さらに、図２ａは、複数の打抜きカッター２１を有する打抜き工具２を図式的に示している。この場合に、打抜きカッター２１は、有利には、少なくとも１つの方向に１５０μｍより小さいラスター幅を有する規則的な２次元のラスターに従って配置されている。好ましくは打抜きカッター２１は碁盤の目形状のパターンの形式で配置されており、そのパターンにおいてラスター幅は両方向に３００μｍより小さい。

この場合に、打抜き工具２は、カウンター圧力をもたらす、図２ａと図２ｂには図示されていない下部と協働する。この場合に、打抜き工具２も、下部も、ローラ（打抜きローラ、カウンター圧力ローラ）として、あるいは父型状の部材として形成することができる。

図２ａから図２ｃに示す実施例において、金属層１３は、好ましくは０．１から６０ｎｍの層厚さを有し、ラッカー層１２は０．１から２５μｍの層厚さを有している。その場合にラッカー層１２は、好ましくは以下の組成を有している：

図２ｂに示すように、打抜き工具２が箔１の金属層１３に対して押圧され、それによって箔１”が生じる。その場合に、打抜き深さは、打抜きカッター２１が金属層１３を確実に貫くが、支持体層１１の中までは前進しないように、選択されている。すなわち、打抜き深さとして、金属層１３の層厚さと、金属層１３とラッカー層１２の層厚さの合計との間にある値が選択される。打抜きプロセスの終了後に、図２ｃに示すように、領域１０内で金属層１３の構造化が生じる。金属層１３は、多数の中断部１５によって互いに分離された多数の金属部分１４を有している。図２ｃに示すように、中断部１５は、金属部分１４とは異なり、領域１６の面積のわずかな割合しか占めておらず、その場合に中断部１５の割合は、ここでは好ましくは１０％より少ない。それによって、金属層１３がその金属的に反射する外観を得ることが、保証される。

次に、箔１”は、すでに図１ｂにおいて箔１’に関して説明したように、さらに加工することができる。

図３を用いて、本発明の他の実施例を説明する。図３は、図１ａに示す箔１を、刻印工具を用いて加工した後に生じる、箔１'''を示している。

その場合に、図３に示す実施例においては、箔１'''の金属層１３の層厚さは、０．１と６０ｎｍの間に選択され、ラッカー層１２の層厚は、０．１と２５μｍの間に選択される。

ラッカー層１２は、ここでは、たとえば以下の組成を有する、熱可塑性のラッカー層である：

その後、この箔が、刻印工具３を用いて加工される。刻印工具３は、図３に示唆するように、多数の構造部材３１を有しており、その構造部材が刻印工具３の表面に１次元または２次元の配置で設けられている。構造部材３１は、好ましくはライン形状の隆起であって、その隆起は、５０μｍから３０ｍｍの領域の長さ、０．１から３００μｍの幅および刻印深さを実質的に定める１ｎｍから２０μｍの構造高さを有している。構造部材３１のそれぞれ選択された刻印深さ、構造形状および幅に従って、刻印の際に金属層１３が構造部材３１によって多かれ少なかれ伸張される。刻印工具３は、さらに、加熱されているので、熱可塑性のラッカー層１２が構造部材３１の領域において、領域的に軟化し、この領域内でラッカー層は金属層１３の過伸張にわずかな抵抗しか示さない。それによって、簡単な比較実験によって定めることができる、刻印工具３の上述した構造部材３１を適切に選択する場合に、金属層１３が領域的に著しく伸張されて、そこで裂けて、図３に示すように、金属部分１４を互いに分離する多数の中断部１５を生じさせる。

ここでも、金属部分１４の面寸法は、刻印工具３の形態によって、すなわち刻印工具３のベース面上の構造部材３１の配置によって、定められる。一方で、均質な金属的に反射する外観を保証し、他方で、妨げとなる回折効果の発生をできる限り回避するために、構造部材３１は、好ましくは、３００μｍと１００μｍの間のラスター間隔を有する１次元または２次元のラスターで配置される。

その場合に、刻印工具３は、刻印ローラまたは刻印父型の形式で形成することができる。さらに、箔１'''は、すでに箔１’に関して上述したように、機械的な構造化プロセス後に、さらに加工することもできる。

図１ａは、多層箔を、図式的に且つ寸法を無視して示す断面図であり、図１ｂは、図１ａに基づく箔を、研磨工具、ブラシ工具またはフライス工具による加工後において、図式的に示す断面図である。 図２ａから２ｃは、それぞれ図１ａに基づく箔を打抜き工具を用いて加工することを示す図である。 図１ａに基づく箔を、刻印工具を用いて加工することを示す図である。

符号の説明

１’、１”、１''' 箔
２ 打抜き工具
３ 刻印工具
１０ 領域
１１ 支持体層
１２ ラッカー層
１３ 金属層
１４ 金属部分
１５ 中断部

Claims (18)

1. ２つまたはそれより多い層を有する箔（１’、１”、１'''）、特に転写箔または梱包目的に使用される箔、を形成する方法であって、箔の領域（１０）内に金属層（１３）を全面に設け、機械的な工具（２、３）を用いて、金属層が領域（１０）全体において中断部（１５）を形成するように複数の部分に中断し、それによって生じる金属部分（１４）が３００μｍより小さい最小の面寸法を有するように、前記金属層（１３）を加工することを特徴とする箔を形成する方法。
2. 金属層（１３）を、蒸着方法またはスパッタリングを用いて設けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 金属層（１３）を、６０ｎｍより薄い層厚で設けることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の方法。
4. 箔が、プラスチック材料、特に１０から１００μｍの層厚のＰＥＴ材料からなる透明な支持体層（１１）を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 金属層（１３）を設ける前に、０．１から２５μｍの厚みのラッカー層（１２）を設け、その後ラッカー層上に金属層を設けることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 中断部（１５）を、引っ掻きによって金属層（１３）に形成することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 中断部（１５）を、金属層（１３）に研磨工具、ブラシ工具またはフライス工具によって形成することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 金属部分（１４）が第１の方向に１５０μｍより小さい平均の最小寸法を有し、それとは異なる第２の方向に３０ｍｍまでの平均の最大寸法を有するように、研磨工具、ブラシ工具またはフライス工具を構成し、かつ／または金属層（１３）の表面にわたって案内するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 中断部（１５）を、金属層（１３）に打抜き工具（２）を用いて形成することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 打抜き工具（２）によって金属層（１３）とラッカー層（１２）の一部とが分断されるように打抜き深さを選択することを特徴とする請求項５および請求項９のいずれか１項に記載の方法。
11. 金属層（１３）を、熱可塑性のラッカー層（１２）上に設け、かつ
    ラッカー層（１２）が加熱された刻印工具（３）を用いて金属層（１３）の側から領域的に著しく変形して、金属層が裂けることによって、中断部（１５）を金属層（１３）に形成することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 刻印工具（３）の進入深さおよびリリーフ形状を、刻印の際に金属層（１３）が領域的に１０％より多く伸張されるように、選択することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 多層箔（１’、１”、１'''）、特に転写箔または梱包目的に使用される箔であって、箔（１’、１”、１'''）が、箔の少なくとも１つの領域（１０）内に金属層（１３）を有し、該金属層は、工具（２、３）を用いて機械的に、該金属層（１３）が領域（１０）全体において中断部（１５）によって複数の部分に中断され、それによって生じる金属部分（１４）が３００μｍより小さい最小の面寸法を有するように、加工されることを特徴とする多層箔。
14. 中断部（１５）の面積が、領域（１０）の面積の４０％より少ないことを特徴とする請求項１３に記載の多層箔。
15. 金属層（１３）の金属部分（１４）が、金属層が完全に除去される中断部（１５）によって互いに分離されていることを特徴とする請求項１３または１４のいずれか１項に記載の多層箔。
16. 中断部（１５）が、３００μｍより小さいラスター幅を有する１次元または２次元のラスターで配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の多層箔。
17. ラスター幅が、±４０％の領域においてランダムに分配されて変化されていることを特徴とする請求項１６に記載の多層箔。
18. 多層箔が、１層または複数層の装飾層を有していることを特徴とする請求項１３から１７のいずれか１項に記載の多層箔。

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