JP2015502254A - 統合されたセキュリティ機能を有するアルミフォイルを製造するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、アルミフォイル（１）を製造するための方法、および統合されたセキュリティ機能（６）を有するアルミフォイルに関する。アルミフォイル（４）を、冷間圧延の数回のパスで、１５０μｍ未満の厚さに圧延し、同時に、アルミフォイルの両方の表面側に、圧延方向に延びているテクスチャを形成し、これらのアルミフォイル（４）のうちの少なくとも２つから、緩い複合体を形成し、該緩い複合体を、冷間圧延の最後のパスで、作業ロール対（９）に供給し、該作業ロール対では、少なくとも１つのロール表面（１１）上に、研削によって圧延方向に作られたレリーフ状の表面構造を、セキュリティ機能（６）のためのモチーフ（６?）を形成すべく、コントラストおよびモチーフに従って、平均粗さに対し１０ないし５０％の範囲で、減少し、モチーフを、アルミフォイルの、ロール表面に向いた表面側に転写し、その後、アルミフォイル（１）の緩い複合体を分離する。【選択図】 図４ａ

Description

本発明は、統合されたセキュリティ機能を有するアルミフォイルを製造するための方法と、この方法によって製造される、かつ統合されたセキュリティ機能を有するアルミフォイルに関する。

通常はアルミフォイルによって包装される医薬品は、しばしば、偽造の標的である。従って、偽造防止の特性は、医薬品のできる限り近くにあるほうがよい。一次包装の製造工程中にセキュリティ機能を直接取り付けることは、偽造防止のために最善の前提を供する。

従って、銀行券の場合に通常であるように、製薬業界のための包装材料に、ホログラムを備えるという試みを行なった。この場合、ホログラムも、ホログラムの製造が比較的高価であるにもかかわらず、偽造することができることが明らかになった。

ここで、本発明は、救済策を提供することを目的とする。

本発明によれば、明細書の最初の部分に記載されたタイプの方法が提案される。アルミフォイルを、冷間圧延の数回のパスで、１５０μｍ未満の厚さに圧延し、同時に、アルミフォイルの両方の表面側に、圧延方向に延びているテクスチャを形成し、これらのアルミフォイルのうちの少なくとも２つから、緩い複合体を形成し、該緩い複合体を、冷間圧延の最後のパスで、作業ロール対に供給し、該作業ロール対では、少なくとも１つのロール表面上に、研削によって圧延方向に作られたレリーフ状の表面構造を、セキュリティ機能のためのモチーフを形成すべく、コントラストおよびモチーフに従って、平均粗さに対し１０ないし５０％の範囲で、減少し、モチーフを、アルミフォイルの、ロール表面に向いた表面側に転写し、その後、アルミフォイルの緩い複合体を分離する。この方法の他の実施の形態は、従属請求項２ないし５に開示されている。

本発明は、更に、統合されたセキュリティ機能を有するアルミフォイルに関し、該アルミフォイルは、本発明に係わる方法で製造され、かつ、単位面積当たり高々３０％の量でセキュリティ機能を有する。

本発明に係わるこのアルミフォイルの他の実施の形態は、従属請求項７ないし１０に開示されている。

以下、本発明を実施するための可能な実施の形態および図１ないし８に基づいて本発明を詳述する。

本発明に係わる方法を実施するための作業ロール対を示す。 作業ロールおよび該作業ロールの表面模様の詳細図を示す。 作業ロールおよび該作業ロールの表面模様の詳細図を示す。 作業ロールおよび該作業ロールの表面模様の詳細図を示す。 噛み込み部における適当なプロセスパラメータを文書化するためのストライベック曲線を示す。 統合されたセキュリティ機能を形成するための工程順序を示す。 統合されたセキュリティ機能を形成するための工程順序を示す。 統合されたセキュリティ機能を形成するための工程順序を示す。 統合されたセキュリティ機能を形成するための工程順序を示す。 統合されたセキュリティ機能を形成するための工程順序を示す。 統合されたセキュリティ機能のための可能な実施の形態を示す。 統合されたセキュリティ機能のための可能な実施の形態を示す。 統合されたセキュリティ機能のための可能な実施の形態を示す。 統合されたセキュリティ機能のための可能な実施の形態を示す。 統合されたセキュリティ機能のための可能な実施の形態を示す。 統合されたセキュリティ機能のための可能な実施の形態を示す。 統合されたセキュリティ機能のための可能な実施の形態を示す。 統合されたセキュリティ機能のための可能な実施の形態を示す。 統合されたセキュリティ機能のための可能な実施の形態を示す。 統合されたセキュリティ機能のための可能な実施の形態を示す。

統合されたセキュリティ機能６を有する、本発明に係わるアルミフォイル１の製造プロセスは、まず、サブプロセス、すなわち、連続鋳造、均質化、熱間圧延、冷間圧延、および再結晶温度より高い後続の焼鈍で構成されている。これには、フォイルの冷間圧延のプロセスが続く。この場合、アルミフォイル４は、冷間圧延の数回のパスで、１５０μｍ未満の厚さに圧延する。同時に、アルミフォイルの両側の表面側４ａ，４ｂに、圧延方向に延びているテクスチャ５ａ，５ｂが生じる（図４ｂを参照せよ）。走行方向に形成されかつ構造化されたこの粗さは、入射する光の鏡面反射をもたらす。それ故に、この鏡面反射に基づき、表面側４ａ，４ｂは、光沢のある外観を得る。

最後の圧延パスのために、図１および図４ａに示すように、装置の改変がなされる。少なくとも１つのロール表面がセキュリティ機能のためのモチーフ６´を有してなる作業ロール対９が使用される。このモチーフ６´が作られるのは、圧延方向に研削によって作られるレリーフ状の表面構造１１ａが、コントラストおよびモチーフに従って、平均粗さに対し１０ないし５０％の範囲で減少される場合に限る。このことを、例えばレーザビームの作用下で行なうことができる（図２ｂ、２ｃおよび４ｃを参照せよ）。最後の冷間圧延パスのためには、例えば、剥離剤７を介した２つの光沢のあるアルミフォイル４から、緩い複合体８が形成される（図１および４ｂを参照せよ）。この緩い複合体８は、２つの作業ロール１０，１１の間に形成されている閉じた噛み込み部９´に供給される。アルミフォイルの、作業ロールに向いた表面側４ａには、今や、セキュリティ機能６のためのモチーフが転写される。アルミフォイル１のセキュリティ機能６の領域（図４ｄを参照せよ）には、今や、光沢のないように見える、不規則的なテクスチャが生じる。このテクスチャは、方向性のあるテクスチャ３を有する、光沢のあるように見える残りの表面領域２ａから、はっきりと際立って見える。セキュリティ機能６の領域では、この不規則的なテクスチャ３の故に、入射光の乱反射が生じる。それ故に、セキュリティ機能６の領域は、光沢のないように見える。アルミフォイル１の、圧延表面から離隔した表面側２ｂは、剥離剤７および第２のアルミフォイル（明瞭化のために、参照符号４´が付されている）によって、覆われている。２つのフォイルの接触面は、前の圧延パスの圧延溝と、二重の圧延の際に新たに生じた粗さとを特徴とする。この粗さは、主として、走行方向に対し横方向に整列されている。この表面の不規則的なテクスチャの故に、散漫散乱が生じる。冷間圧延後に、緩い複合体を、統合されたセキュリティ機能６を有する、本発明により製造されたアルミフォイル１と、アルミフォイル４´とから分離する。アルミフォイル４´は、表面側４´ａで、方向性のあるテクスチャ５´ａを有する。それ故に、この表面側は、光沢のあるように見え、これに対し、第２の表面側４´ｂは、不規則な構造を有し、従って、光沢のない表面を有する。

しかしながら、２つの作業ロールがモチーフ６´を有するとき、アルミフォイル４´の代わりに、統合されたセキュリティ機能６を有する他のアルミフォイル１が製造される。

本発明に係わる方法の基礎となるフォイルの圧延は、「平圧延」のサブカテゴリに属し、特に、２０μｍの厚さを有するプロセスの最終製品について、定義されている。厚さのこの範囲における冷間圧延プロセスは、プロセス液と組み合わせたツールにおいて、表面の粗さの値の特別な使用を必要とする。その目的は、噛み込み部において、可塑変形のために必要なトライボロジ状態を形成するためである。

プロセスに重要なプロセスパラメータを文書化するために、ストライベック曲線（図３を参照せよ）を参照されたい。

横座標には、摩擦係数が、縦座標には、速度、圧力および粘度の関数が表わされている。フォイルの冷間圧延のためには、混合摩擦領域が必要である。低潤滑の領域では、被圧延材との常なる接触が生じる。材料の減少は、この領域では不可能であり、かつ、次には、悪い表面特性およびロールの損傷をもたらす。流体力学的潤滑の領域で（図２ａの参照符号１４を参照せよ）、作業ロール１１が「浮かんでいる」。それ故に、圧延工程の、および特に材料の厚さの減少の適切な制御が最早不可能である。パラメータｖ、ｐおよびｎを変化させることによって、従って、混合摩擦の領域を調節することができる。

混合摩擦の領域のみで、変形抵抗を経て材料を負荷し、かくして、成形、すなわち材料の厚さの減少をもたらす長手方向引張り応力および圧縮応力を発生することが可能である。圧延油の、成形過程のために必要なパラメータ、すなわち、粘度、圧力安定性、潤滑作用の調節を行なうのは、基油の、すなわち、正確に定義された粘度を有する、灯油に似た、高度に精製された炭化水素の正確な選択によって、および約５容量％の圧延油添加剤の供給によって、である。圧延油添加剤は、一方では、媒体の圧力安定性を所定のレベルにもたらすのみならず、噛み込み部９´における摩擦状態に著しく影響を及ぼす。

これらのパラメータの調節は、本発明に係わる方法のための基本的前提である。従って、これらのパラメータは、絶えずモニタされかつ再調整される。具体的な用途では、圧延油添加剤の濃度は、ロールスタンドの中間タンクからのサンプリングによって直接測定され、かつ、添加剤を用いて、正確に定められた範囲に保持される。正確な配量のために、プロセス液は、ノズルビームによって、作業ロール１０，１１へ吹きかけられる。

噛み込み部９´における混合摩擦状態が必要とされるのは、所定の摩擦係数のみが、長手方向引張り応力の付与を可能にするからである。かような長手方向引張り応力は、変形強度に抗して作用し、かつ、平圧延の最中には、耐変形性の達成のための重要な因子である。かような長手方向引張り応力のない厚さの減少は、技術的な観点からは、いずれにせよ不可能である。

閉じた噛み込み部による冷間圧延の際には、プロセスから結果として生じる減少、従ってまたロール出口における帯厚が、エントリ・テンション（入口側張力）である主パラメータによって、制御される。何故ならば、この張力が、アルミフォイル４の変形強度に抗して作用するからである。最大限の入口側張力に達した後に、二次的な制御パラメータである圧延速度を使用する。その目的は、（流体力学的な潤滑剤供給により）潤滑膜厚を変化させるためである。

冷間圧延では、境界摩擦および流体摩擦の同時的発生を特徴とする混合摩擦状態が求められる。流体力学的潤滑１４における流体摩擦では、両面が互いに完全に分離されている。伝達されたせん断応力は、潤滑剤の動的粘度および作業ロールとアルミフォイルとの間の速度差に依存する。これに対し、境界摩擦では、２つの表面は、数分子層の厚さの潤滑剤層によってのみ、分離されており、潤滑剤の粘度は、二次的な役割しか果たさない。噛み込み部の長さに亘っての、境界摩擦と流体摩擦の間の比は、引き入れられた潤滑剤の層厚さと、作業ロールおよびアルミフォイルの粗さとに依存している。

潤滑膜厚１３に影響を与えるためのメカニズムは、流体力学的な潤滑剤供給と、粗さの谷１１ｂへの潤滑剤の浸入と、潤滑剤の粒子の堆積とによって影響を受ける（図２ｂを参照せよ）。

流体力学的な潤滑剤供給１４は、まずもって、噛み込み部９´への入口区域で起こる。この場合、入口区域は、くさび形のギャップ１２を形成する。作業ロール１１およびアルミフォイル４は、境界表面として、くさびの先端の方向への移動中に、膜の形態をとる潤滑剤１３を連行する（図２ａを参照せよ）。このことによって圧延油に引き起こされた流体力学的な圧力上昇は、圧延速度、潤滑剤の粘度および噛み込み部の形状に依存する。アルミフォイル４のための降伏条件が満たされるや否や、アルミフォイルは可塑変形され、潤滑剤の、この個所に存在する層厚さは、噛み込み部９´へ引き込まれる。

噛み込み部９´では、作業ロール１１およびアルミフォイル４上の、表面凹部、すなわち、いわゆる粗さの谷１１ｂへ、潤滑剤がもたらされる（図４ｃを参照せよ）。このプロセスは、表面の貯油容量のほかに、表面構造の方向に依存している。

このメカニズムは、摩擦状態の適切な変化のために使用されることができ、かつ、次には、流体摩擦の発生の故に、変化した表面テクスチャを作り出すために使用される。このことは、作業ロールとの接触のないことによって、およびこのことにより圧延方向でテクスチャのないことによって、行なわれる。

作業ロールおよびアルミフォイルの表面には、潤滑剤の成分、例えば、界面活性の添加剤の物理吸着および化学吸着によって、噛み込み部９´へ導かれる境界層が形成される。このメカニズムは、ロール材料および被圧延材ならびに圧延油１２の化学的組成および圧延油の温度によって影響を受ける。圧延油１２の温度および組成は、本発明に係わる方法における潤滑剤成分の堆積に関して、従来の冷間圧延方法とは異ならないので、このメカニズムには詳しくは立ち入らない。

しかしながら、上記効果の組み合わせは、潤滑膜厚と、作業ロールの研削構造の適切な部分的な破壊によって、噛み込み部のトライボロジ状態の、同時に生じる変化とを、モチーフの領域における混合摩擦領域から流体力学的な領域へもたらすことを可能にする。このことによって、作業ロールのフローティングが生じる。不規則的なテクスチャが生じる。このテクスチャは、測定された粗さに関し、測定できるほどには異ならないが、反射特性に基づき、残りの表面領域とは肉眼で見て明瞭に異なる。該表面領域は、作業ロールとの部分的な接触によって、圧延方向に構造化された表面を有する。

統合されたセキュリティ機能６を有する、製造されたアルミフォイル１は、光学的方法で、複数のパスにおいて、解析のために複写される。表面構造を一目瞭然に表示するために、典型的なフォイルパターンをＡ４のフォーマットで製造する。製造のために必要なツールの表面構造を測定するために、表面のエポキシ樹脂製押印を製造し、かつ、光学顕微鏡および無限焦点によって測定する。

この解析法を用いて、本発明により製造されたセキュリティ機能６を確認するために、光学的な識別を行なうことが今や可能である。例えば、図５は、Securityという字体と、エスクラピウスの杖に巻きついたヘビの、医学分野で通常であるデザインとからなるセキュリティ機能６の図柄を示す。この図柄は、ここでは、当然ながら、あり得る独占権への請求なく、典型例として示しているに過ぎない。いずれにせよ、圧延工程中にロールの表面から離隔した、図５ｂに示した表面側が、前記セキュリティ機能の望ましい雌型印モチーフを有することを指摘することは重要である。

図６には、セキュリティ機能６のファンタスティックなイラストが記されている。部分Ｂ（図６ｂを参照せよ）に確認されるべきことは、セキュリティ機能６の領域には、光沢のない表面が保持され、しかし、夫々に隣接する表面領域には、構造体３が長手方向に保持されていて、このことによって、表面が光沢のあるように見えることである。

同様に、図７は、セキュリティ機能６の、走査型電子顕微鏡を用いて撮影された図を示す。セキュリティ機能６の領域では、表面は光沢がないが、隣接する表面領域では、表面は光沢のあるように見える。図７ａおよび７ｂに示す詳細図は、この異なる効果が引き起こされるのが、セキュリティ機能６の領域では、表面が粗いが、隣接する表面領域では、表面が長手方向に構造化されていることによって、であることを示す。

同様なことは、無限焦点解析に基づくセキュリティである統合されたセキュリティ機能６を有する、本発明により製造されたアルミフォイル１の、そのアルミフォイルの図８に示した像に当てはまる。図８ａ，８ｂ，８ｃおよび８ｄに示した各々のイラストからも、セキュリティ機能６の領域では、不規則なテクスチャがあるが、隣接する領域では、方向性のある構造３があることが明らかである。

要約すれば、本発明に係わる方法を正確に識別するための、以下の重要な特徴を一覧表にする。

-セキュリティ機能６を直接にかつアルミフォイル４の減厚と同時に付けること。従って、追加の作業工程は不要である。

-本発明に係わるアルミフォイル１の製造の最中の高い速度による高い経済性があること。

-基本的方法の複雑性により模倣が困難であること。

-表面構造３の形状および配置に基づき方法を圧延工程へ明確に割り当てること。

-アルミフォイル１の表面を破壊することなしには、セキュリティ機能６を除去することができないこと。

-アルミフォイル１の裏面にセキュリティ機能６を押し出すことがないこと。

-アルミフォイル４の物理的および/または化学的特性、例えば、粗さ、柔軟性、延性、引張り強さおよび濡れ性が変化しないこと。

-４次元の領域において表面特性が変化すること。平均粗さＲｚにより測定可能である。

-セキュリティ機能６の領域において算術平均粗さの値Ｒａが著しく変化しないこと。

-１次元の領域（不均一または非円形性のような形状偏差）、２次元の領域（波形）または３次元の領域（溝）における形状変化がないこと。

本発明により適用された冷間圧延では、セキュリティ機能６のような光学特性は、４次元の領域におけるアルミフォイルの種々の表面テクスチャを適切に付けることによって、取り入れられる。粗さにおける著しい相違が確認されず、溝およびウロコのようなテクスチャの種類においては相違が達成される。アルミフォイル４の形状の変化は確認されない。従って、フォイルの裏面への押し出しがない。

従来の製造方法および仕上げ技術、例えばエンボス（型押し方法）を用いた、柔軟な包装材料の、グラフィックな、レリーフ状のデザインは、出発材料、技術および製造方法ならびに最終生産物の光学的および機械的特性に関して、本発明に係わる方法と著しく異なる。何故ならば、型押し方法では、エンボスモチーフは、しばしば、望ましくない方法で、エンボス加工された材料の裏面に押し出されるからである。

本発明に係わる方法の中での圧延では、アルミフォイル４の表面構造を、成形中に変化させる。このことによって、表面に、１つまたは複数のセキュリティ機能６を備えることが可能である。従来の仕上げ技術による模倣は、不可能であり、模倣として容易に識別される。統合されたセキュリティ機能６を有する、本発明に係わるアルミフォイル１の製造および再加工は、製造工程の数に関して、圧延の難しい通常のアルミフォイルの加工とは異ならず、従って、製剤製品に通常の製造工程で、容易に実現することができる。

１ アルミフォイル
２ａ 表面領域
４ アルミフォイル
４´ アルミフォイル
４ａ 表面側
４ｂ 表面側
５ａ テクスチャ
５ｂ テクスチャ
６ セキュリティ機能
６´ モチーフ
８ 緩い複合体
９ 作業ロール
１１ａ レリーフ状の表面構造

Claims (10)

1. 統合されたセキュリティ機能（６）を有するアルミフォイル（１）を製造するための方法であって、アルミフォイル（４）を、冷間圧延の数回のパスで、１５０μｍ未満の厚さに圧延し、同時に、前記アルミフォイルの両方の表面側（４ａ，４ｂ）に、圧延方向に延びているテクスチャ（５ａ，５ｂ）を形成し、これらのアルミフォイル（４）のうちの少なくとも２つから、緩い複合体（８）を形成し、該緩い複合体を、冷間圧延の最後のパスで、作業ロール対（９）に供給し、該作業ロール対では、少なくとも１つのロール表面（１１）上に、研削によって圧延方向に作られたレリーフ状の表面構造（１１ａ）が、セキュリティ機能（６）のためのモチーフ（６´）を形成するべく、コントラストおよびモチーフに従って、平均粗さに対し１０ないし５０％の範囲で、減少され、前記モチーフを、前記アルミフォイルの、前記ロール表面に向いた表面側（２ａ）に転写し、その後、前記アルミフォイル（１，４´）の前記緩い複合体（８）を分離する。
2. 前記冷間圧延の最後のパスを、閉じた噛み込み部（９´）で実行し、かつ、ストライベック曲線を用いて摩擦係数、圧延油の動的粘度、圧延速度および圧延圧力というパラメータによって定められた混合摩擦領域を、調整すること、および、同時に、前記閉じた噛み込み部（９´）において、前記アルミフォイル（４）へ、前記アルミフォイルの変形抵抗に抗して作用する長手方向引張り応力を印加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記冷間圧延の最後のパスに関して、前記ロール表面（１１）において、圧延方向に作られたレリーフ状の表面構造（１１ａ）の平均粗さを、レーザビームによって減少させることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記アルミフォイル（４）を使用する際に、剥離剤（７）の割合によって、前記セキュリティ機能（６）のためのモチーフ（６´）を、前記アルミフォイル（１）の他方の表面側（２ｂ）へ望ましく押し出すことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記閉じた噛み込み部（９´）におけるトライボロジ条件の故に、前記アルミフォイル（４）の物理的および/または化学的特性は、プロセスの最終製品（１）でも維持されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法で製造される、統合されたセキュリティ機能（６）を有するアルミフォイル（１）において、
   前記セキュリティ機能（６）は、単位面積当たり高々３０％の量で存在することを特徴とするアルミフォイル。
7. 前記セキュリティ機能（６）は、文字、ファンタジー記号または線の形態で存在していることを特徴とする請求項６に記載のアルミフォイル。
8. 前記セキュリティ機能（６）は、フォイル表面の破壊によってのみ除去可能であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載のアルミフォイル。
9. 前記アルミフォイル（１）は、前記冷間圧延の最後のパスの後に、第１の、第２のまたは第３の次元の領域での形状変化を受けないことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載のアルミフォイル。
10. 前記セキュリティ機能（６）の領域は、光沢なしに見えるが、前記表面（２ａ）は、方向性のあるテクスチャ（３）の故に光沢があることを特徴とする請求項５ないし９のいずれか１項に記載のアルミフォイル。

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