WO2025219013A1 - Device and method for the rotary blind embossing of a substrate, and female die - Google Patents
Device and method for the rotary blind embossing of a substrate, and female dieInfo
- Publication number
- WO2025219013A1 WO2025219013A1 PCT/EP2025/057932 EP2025057932W WO2025219013A1 WO 2025219013 A1 WO2025219013 A1 WO 2025219013A1 EP 2025057932 W EP2025057932 W EP 2025057932W WO 2025219013 A1 WO2025219013 A1 WO 2025219013A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- die
- substrate
- embossing roller
- magnetic
- roller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- B44B5/026—Dies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
- B31F—MECHANICAL WORKING OR DEFORMATION OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
- B31F1/00—Mechanical deformation without removing material, e.g. in combination with laminating
- B31F1/07—Embossing, i.e. producing impressions formed by locally deep-drawing, e.g. using rolls provided with complementary profiles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
- B41F19/00—Apparatus or machines for carrying out printing operations combined with other operations
- B41F19/02—Apparatus or machines for carrying out printing operations combined with other operations with embossing
- B41F19/06—Printing and embossing between a negative and a positive forme after inking and wiping the negative forme; Printing from an ink band treated with colour or "gold"
-
- 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
- B44B5/0004—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins characterised by the movement of the embossing tool(s), or the movement of the work, during the embossing operation
- B44B5/0009—Rotating embossing tools
-
- 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
- B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
- B31F—MECHANICAL WORKING OR DEFORMATION OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
- B31F2201/00—Mechanical deformation of paper or cardboard without removing material
- B31F2201/07—Embossing
- B31F2201/0771—Other aspects of the embossing operations
- B31F2201/0776—Exchanging embossing tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
- B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
- B41M1/24—Inking and printing with a printer's forme combined with embossing
Definitions
- the invention relates to a device for rotary blind embossing of a substrate, a die and a method for rotary blind embossing of a substrate.
- Blind embossing is widely used to finish substrates such as packaging. This process creates a specific pattern, motif, or lettering in the substrate using a matrix and a male die. With relief embossing, the pattern, motif, or lettering is embossed, while with debossing it is embossed into the substrate.
- blind embossing is carried out either as stroke embossing or as cylinder embossing, which is also known as rotary blind embossing.
- rotary blind embossing the substrate to be embossed is guided between an embossing roller and a counter-pressure roller, and depressions and/or elevations are embossed into the substrate using appropriate forms, so-called matrixes and male dies.
- the embossing roller is equipped with matrixes and the counter-pressure roller is equipped with male dies.
- the matrixes and male dies are mounted or attached to the respective rollers in an interchangeable manner.
- the male part forms the so-called male form and the female part the corresponding female form.
- the female part on the The embossing cylinder and the male die on the impression cylinder must be aligned in register with each other so that the overlap area, i.e., the area where the female die meets the male die, is essentially precisely aligned. Precise registration is important both for embossing quality and to prevent damage to the female and/or male dies.
- DE 102018102638 A1 discloses a rotary blind stamping process and device.
- This process utilizes magnetic rollers on which the dies and male dies are magnetically positioned.
- the use of magnetic dies and male dies offers the significant advantage that they can be easily replaced, no residues, such as adhesive, remain on the roller, and short changeover times are achieved compared to screwing or gluing dies and/or male dies.
- the alignment of the magnetic dies and male dies is achieved using an adjustment aid, a so-called window plate.
- the window plate has webs and window areas in which the dies and/or male dies are later positioned. This window plate is first placed on the respective roller and held in place by a magnet.
- the dies and/or male dies which have a steel underside, are then positioned on the magnetic rollers in the window areas.
- the underside of the dies and/or the male dies is then attracted by the magnet in the magnetic roller and held on the surface of the roller.
- the disadvantage of this is that with increasing operating time, the dies and/or the male dies move longitudinally on the roller. This leads to the embossing on the substrate no longer being able to be formed into a print in register. However, it can also lead to the die no longer being congruent or out of register with the male die in the overlapping area. This inevitably leads to damage to the die and/or the patrix and thus also to a deterioration of the stamping result.
- the invention is based on the object of providing an improved method and an improved device for blind embossing a substrate, in particular wherein the register accuracy or
- the positional stability of the die magnetically attached to the embossing roller is improved. Furthermore, the invention is based on the object of providing an improved die for use in a blind embossing device.
- a device for the rotary blind embossing of a substrate comprising a workstation comprising a magnetic embossing roller and a counter-pressure roller, wherein at least one die is magnetically arranged on the magnetic embossing roller and at least one male die is arranged on the counter-pressure roller, wherein the at least one die is multi-layered and has at least a first metal layer made of a ferromagnetic material. It is essential that the at least one die has a foil on the side facing the magnetic embossing roller.
- a die in particular for use in a device according to one of claims 1 to 22, wherein the die is multilayered and has at least a first metal layer made of a ferromagnetic material. It is essential that the die has a foil on its underside.
- a method for rotary blind embossing of a substrate in particular using a device according to one of claims 1 to 22, wherein the method comprises the following steps, in particular in the following order: a) Providing a substrate; b) Arranging at least one die, in particular according to one of claims 23 to 35, on a magnetic embossing roller; c) Arranging at least one male die on a counter-pressure roller; d) Blind embossing the substrate by means of the at least one die and the at least one male die.
- the device for rotary blind embossing of a substrate increases the holding force of the die on the magnetic embossing roller, particularly under tangential stress, by up to 50% or more than 50%, compared to conventional, prior-art dies that are attached to the embossing roller by magnetic force.
- This approximately 50% higher holding force ensures that the at least one die on the embossing roller maintains its position during the processing time or maintains it for longer than conventional dies. This significantly reduces maintenance work.
- it also ensures that the embossing quality remains consistently high throughout the processing cycle.
- the positional stability and/or register stability of the die on the magnetic embossing roller ensures that the at least one male die is not damaged. This also ensures consistent embossing quality.
- Another advantage is that at least one die can be relatively easily removed from the magnetic embossing roller by radially lifting it off the magnetic embossing roller. This solution allows the device to be easily retooled, and the dies can be exchanged for a new embossing series without leaving adhesive residue on the embossing roller or requiring the removal of screws or other fasteners. This also reduces retooling times accordingly.
- Blind embossing is understood here, in particular, to mean relief embossing without the use of ink, in particular a printing ink, and/or without the use of a transfer foil, in particular a hot stamping foil or cold stamping foil.
- a pattern, motif, or lettering is embossed into the substrate, with the pattern, motif, or lettering being raised in particular in the case of embossing, and/or the pattern, motif, or lettering being embossed into the substrate in a debossed manner.
- a die is understood here in particular to mean an embossing tool which has the corresponding relief shape as elevations and/or depressions, wherein the die preferably has the relief shape of the relief embossing to be achieved in a mirrored arrangement, i.e. in an arrangement which is not immediately readable.
- a male die is understood here in particular to mean an embossing tool which has the corresponding relief shape as elevations and/or depressions, wherein the male die preferably has the relief shape of the relief embossing to be achieved in a non-mirrored arrangement, i.e. in a readable arrangement.
- the die and the male die fit together in such a way that the relief embossing is created in a legible form on the substrate.
- the die acts on the substrate from the top side and the male die from the bottom side, with the top side of the substrate representing the viewing side in the substrate's later use.
- the die and the male die can also be arranged in reverse relation to the arrangement described above if, for example, a transparent substrate in the later form of use is to be viewed from the underside of the substrate.
- Register or registration or registration accuracy or registration accuracy is to be understood in particular as the positional accuracy of two or more elements and/or layers relative to one another, here for example the precise arrangement of the embossing and other features applied to the substrate, such as a print, layers applied to the substrate and/or fold lines or crease lines, relative to one another.
- the register accuracy should advantageously be within a predetermined tolerance and be as small as possible.
- the register accuracy of several elements and/or layers relative to one another is expediently an important feature in order to increase process reliability.
- the precise positioning can be achieved in particular by means of sensory, preferably optically detectable registration marks or register marks. These registration marks or register marks can either represent special separate elements or areas or layers or can themselves be part of the elements or areas or layers to be positioned.
- the underside is preferably understood to mean the side of the at least one die which, in the installed state, faces the embossing roller.
- step d) the substrate is blind embossed in such a way that the substrate has at least one elevation and/or depression.
- An elevation and/or depression of the substrate is understood to mean, in particular, a relief form which represents a pattern, motif or writing and which is preferably arranged either raised (embossing) or recessed (debossing) relative to an unprocessed area of the substrate. If the substrate is raised, this is preferably a raised embossing, meaning the pattern, motif, or lettering is embossed into the substrate. If the substrate is recessed, this is preferably a debossing, meaning the pattern, motif, or lettering is embossed into the substrate.
- the at least one elevation and/or depression of the substrate in step d) is created with a height and/or depth of at least 0.01 mm, preferably at least 0.03 mm, more preferably at least 0.1 mm. This allows visually and haptically appealing blind embossing to be created.
- the positioning of the at least one die is carried out by means of a positioning system, whereby the positioning system interacts with the magnetic embossing roller in such a way that the magnetic embossing roller is rotated by a predefined angle of rotation in order to determine the position of the at least one die in the radial direction of the magnetic embossing roller, and subsequently the position of the at least one die in the axial direction of the magnetic embossing roller is determined.
- the at least one die may also be possible for the at least one die to be positioned along a stop in step b) and then magnetically attached to the surface of the magnetic embossing roller.
- the positioning system thus allows multiple dies to be applied to the embossing roller in a space-saving manner. This means that the distance between the individual dies can be significantly reduced by using the positioning system compared to, for example, the use of window panels or other positioning aids.
- the stop preferably specifies the position in which the die is applied to the magnetic embossing roller.
- the die is preferably manually applied to the stop. and then attached to the magnetic embossing roller using the magnet or magnetic force.
- the at least one die may also be possible for the at least one die to be bent before step b) or in step b), in particular so that the curvature of the die substantially corresponds to the curvature of the magnetic embossing roller.
- the at least one die it is possible for the at least one die to be deformed such that the at least one die has a curvature that substantially corresponds to the curvature of the magnetic embossing roller. This adapts the shape of the die to the shape of the magnetic embossing roller, so that the die can be used for rotary blind embossing.
- Rounding is preferably understood here as a radius of curvature, wherein the radius of curvature corresponds in particular to the radius of a circle of curvature, which at a certain point of a curve is the circle that best approximates the curve at this point.
- step b) the at least one die is arranged on the magnetic embossing roller in such a way that the film faces the surface of the magnetic embossing roller.
- the adhesive force of the die on the magnetic embossing roller being significantly increased against approximately tangentially acting forces, in particular by up to 50% or more than 50%, compared to conventional dies with a steel underside.
- the film in particular which is formed from a thermoplastic elastomer, clings to both the first metal layer of the die and the outer circumference of the magnetic embossing roller. This reduces air pockets between the die and the magnetic embossing roller, which leads to a "vacuum effect".
- the die has a has increased adhesive force, whereby any displacement of the die during the embossing process and due to the tangential forces occurring during the embossing process is reduced or even completely prevented.
- the positional stability or register accuracy of the at least one die is thus maintained throughout the entire embossing cycle.
- the at least one die can still be easily removed from the magnetic embossing roller by preferably being lifted radially from the magnetic embossing roller. In this case, only the magnetic force of the magnetic embossing roller has to be overcome.
- the effects of the increased adhesive force due to the film on the side of the die facing the surface of the magnetic embossing roller therefore occur only slightly or not at all in the radial direction of the magnetic embossing roller.
- the second sample is a die according to the invention in which a foil is arranged on the underside of the steel layer.
- the two samples each measure 5.0 cm x 10.0 cm and thus cover an area of 50 cm2 . Furthermore, a hole was drilled into each sample, into which the hook of a digital force gauge "SAUTER FC 1 K" was attached using a carabiner.
- the surfaces of the die and the magnet surface were first cleaned and deoiled. The die samples were then placed one after the other on the magnet surface, and the force required to move the die from the magnet surface was measured in the tangential direction using a suitcase scale.
- an average force of 164 N was measured. In contrast, an average force of 257 N was measured for the die according to the invention.
- the measured adhesive force or holding force in the tangential direction of the die according to the invention is over 50% higher than that of conventional dies.
- a further increase in the holding force in the tangential direction can be achieved by selecting suitable other polymer materials.
- the adhesive force per unit area of the at least one die on the magnetic embossing roller is at least 5 N/ cm2 , compared to approximately tangentially acting forces.
- step c) at least one carrier plate is first arranged on the circumference of the counter-pressure roller.
- the carrier plate serves, in particular, to accommodate the at least one male mold. This can be done in different ways, as described below.
- step c) a sheet of maternal cardboard is arranged, in particular glued, on the carrier sheet, and preferably the sheet of maternal cardboard is moistened, and the master board sheet is embossed with the at least one matrix arranged on the magnetic embossing roller to form the at least one male mold in the master board sheet.
- the moistening is preferably carried out by means of a spraying device that applies a light spray to the master board sheet. The moistening softens the master board sheet, and the contour of the matrix can thus be more easily embossed into the master board sheet as a counter-mold.
- step c) during embossing according to the first variant I) the matrix cardboard sheet is compacted, in particular whereby the moisture is pressed out of the matrix cardboard sheet.
- the magnetic embossing roller is heated, in particular with a temperature in the range from 25°C to 50°C, preferably from 30°C to 45°C, particularly preferably from 35°C to 40°C, in order to dry the matrix cardboard sheet so that the at least one male part solidifies.
- the at least one male mold may also be provided with a double-sided adhesive tape on its side facing the counter-pressure roller in step c) according to a second variant II).
- the male mold is preferably glued or attached to the counter-pressure roller, in particular the carrier sheet, using the double-sided adhesive tape.
- the male mold can, for example, comprise materials selected individually or in combination from: plastic, silicone, rubber, brass.
- the male part is bonded to the at least one female part by means of an adhesive or adhesive tape or adhesive pieces in a form-fitting manner and then the at least one male part is applied to the counter-pressure roller, in particular by bringing the embossing roller into contact with the counter-pressure roller.
- the adhesive tape facing the counter-pressure roller has a higher adhesive force than the adhesive or the adhesive tape or the adhesive pieces facing the die. This ensures that when the at least one male part is brought into contact with the counter-pressure roller, the at least one male part is firmly attached to the counter-pressure roller and the male part is released from the die.
- any adhesive residues on the upper side of the male part i.e. the side facing the die, are removed. Analogously, adhesive residues on the upper side of the at least one die can also be removed.
- step c) according to a third variant III
- a UV-curable plastic is applied at least partially or over the entire surface of the carrier sheet, which is at least partially pre-crosslinked using a UV pre-curing light source, and then the pre-crosslinked UV-curable plastic is embossed using the at least one matrix, so that at least one male mold is introduced into the pre-crosslinked UV-curable plastic and finally the pre-crosslinked UV-curable plastic is fully cured using a UV final curing light source.
- the viscosity of the UV-curable plastic is increased to such an extent that it retains its shape independently, but is nevertheless deformable to such an extent that it can be deformed by external forces.
- the magnetic embossing roller and the counterpressure roller are driven in opposite directions at corresponding rotational speeds. It is also possible for the magnetic embossing roller and the counterpressure roller to be driven in opposite directions at corresponding rotational speeds.
- the at least one die and the at least one male die preferably engage with each other during each revolution in such a way that the substrate located between the at least one die and the at least one male die, in particular in an overlap region of the at least one die and the at least one male die, is embossed. It is also possible for the at least one die and the at least one male die to be arranged in such a way that they engage with each other during each revolution in such a way that the substrate located between the at least one die and the at least one male die, in particular in an overlap region of the at least one die and the at least one male die, can be embossed.
- the ratio of the diameter of the embossing roller to the diameter of the counter-pressure roller is 1 to 2, preferably 1 to 1.
- the substrate is embossed in such a way that the deviations between the embossments of each cycle are less than 2% percent, preferably less than 1% percent, even more preferably less than 0.05% percent.
- the procedure shall conveniently further comprise the following step:
- the process further includes at least one of the following steps, which are carried out in one or more additional workstations:
- the device may further comprise one or more additional workstations for printing on the substrate and/or for cold embossing on the substrate and/or for hot embossing on the substrate and/or for blind Braille embossing on the substrate and/or for separating, in particular cutting, the substrate and/or for creasing and/or folding the substrate.
- the one or more additional workstations are arranged before and/or after the workstation comprising the embossing roller and the counterpressure roller.
- Printing is preferably carried out using offset printing, screen printing, gravure printing, letterpress printing, flexographic printing, or inkjet printing. Furthermore, it is preferred if the printing is produced using a printing roller.
- one or more printing inks are advantageously applied to the substrate, in particular according to a printing pattern.
- the substrate is preferably separated by punching, with the substrate being separated, in particular, using a cutting tool and/or punching tool.
- the bendability of the substrate is preferably changed using a pressing tool, in particular by material displacement. Folding is preferably understood as the creation of a sharp folded edge using a tool. According to a further embodiment of the invention, the substrate is preferably processed continuously.
- the substrate is provided as a sheet.
- the sheet can be provided in particular as a stack of sheets, or alternatively, the substrate can be provided as a roll, which is cut into individual sheets, particularly inline, using a roll cross cutter, thus providing the substrate as a sheet.
- the deviations between the embossings on the sheets of the substrate provided as sheet goods are less than 2% percent, preferably less than 1% percent, even more preferably less than 0.05% percent.
- Sheet of maternal cardboard by means of which at least one matrix is formed or embossed.
- At least one carrier plate is arranged on the circumference of the counter-pressure roller, wherein on the carrier plate
- a matrix carton is arranged in which at least one corresponding male mold is molded to the at least one female mold;
- At least one corresponding male die is arranged to the at least one female die
- a UV-curable plastic is applied over a large area, in which at least one corresponding male mold is molded to the at least one female mold.
- the device may also comprise a positioning system for arranging the at least one die on the embossing roller, wherein the positioning system has a displaceable stop.
- the stop for the exact positioning of at least one die on the magnetic embossing roller.
- the first metal layer has a thickness in the range of 0.05 mm to
- 1.5 mm preferably from 0.1 mm to 1 mm, more preferably from 0.15 mm to 0.5 mm.
- the second metal layer has a thickness in the range of 0.3 mm to
- the matrix comprises an adhesive layer.
- the adhesive layer is preferably arranged between the first metal layer and the second metal layer. It is also advantageous if the adhesive layer is a hot-melt or cold-melt adhesive layer.
- the adhesive layer prefferably be a two-component adhesive (2K adhesive), in particular comprising epoxy resins.
- 2K adhesive a two-component adhesive
- the adhesive layer is a 2K epoxy-based adhesive system, such as Araldit from Huntsman, Salt Lake City, Utah, USA.
- the adhesive layer is a double-sided adhesive tape.
- the carrier material of the double-sided adhesive tape is coated on both sides with a pressure-sensitive adhesive (PSA).
- PSA pressure-sensitive adhesive
- Such double-sided adhesive tapes can be purchased, for example, from tesa, Norderstedt, Germany.
- the adhesive layer preferably has a layer thickness in a range from 0.01 mm to 1.0 mm, preferably from 0.05 mm to 0.5 mm, more preferably from 0.06 mm to 0.25 mm.
- the film is or comprises a plastic film, in particular wherein the film is formed from a thermoplastic elastomer.
- the film is preferably arranged on the side of the die facing the magnetic embossing roller.
- the film thus forms the bottom layer of the die.
- the film advantageously has the effect that the adhesive force of the at least one die on the magnetic embossing roller is significantly increased against approximately tangentially acting forces, in particular by up to 50% or more than 50%, compared to conventional dies with a steel underside, which are also magnetically attached to a magnetic embossing roller. It is provided that the adhesive force per area of the at least one die on the magnetic embossing roller against approximately tangentially acting forces is at least 5 N/cm 2 .
- Thermoplastic elastomers are a group of materials that can be processed and recycled like thermoplastics, but have similar properties and performance to thermosetting rubber materials.
- Thermoplastic elastomers preferably have a hardness of 20 Shore A to 65 Shore D.
- Thermoplastic elastomers can preferably be block copolymers or thermoplastic-elastomer compounds.
- Block copolymers are structures that contain two different monomers in a single polymer chain.
- block copolymers are thermoplastic polyurethane, thermoplastic polyester, thermoplastic polyamide, or thermoplastic block copolymer.
- Thermoplastic-elastomer compounds are preferably produced by blending elastomers and thermoplastics in a molten state.
- examples of thermoplastic-elastomer compounds are thermoplastic vulcanizers or thermoplastic polyolefins.
- all thermoplastic elastomer types have two or more polymer phases, one hard and one soft. Upon solidification below the melting temperature, the hard regions of the various chains combine to form hard thermoplastic parts, while the soft regions form elastomeric parts.
- the film has a thickness in a range from 20 pm to 250 pm, in particular from 30 pm to 150 pm.
- the film in particular on the side facing the first metal layer, has a film adhesive layer, which in particular consists of a pressure-sensitive adhesive (pressure sensitive adhesive (PSA).
- PSA pressure sensitive adhesive
- the film adhesive layer can also be multi-layered and/or comprise a hot-melt adhesive and/or a two-component adhesive.
- the film adhesive layer preferably has a layer thickness in a range from 0.01 mm to 1.0 mm, preferably from 0.05 mm to 0.5 mm, more preferably from 0.06 mm to 0.25 mm.
- the die has a layer structure, in particular in the following order, starting with the layer facing the embossing roller:
- the foil forms the underside of the die
- the second metal layer forms the top side of the die.
- the “top side” refers to the side facing the substrate or the male part.
- the matrix has at least one elevation and/or depression which corresponds in particular to the relief shape to be embossed in positive and/or negative form.
- the at least one elevation of the die has a height of a maximum of 5.0 mm, preferably of a maximum of 3.0 mm, more preferably of a maximum of 1.0 mm, even more preferably of a maximum of 0.5 mm, and/or that the at least one depression of the die has a depth of a maximum of 5.0 mm, preferably of a maximum of 3.0 mm, more preferably of a maximum of 1.0 mm, even more preferably of a maximum of 0.5 mm.
- the at least one elevation and/or depression of the die has a shape selected from the group: round, flat, round-flat, flat-edged, prismatic, pointed or mixtures of these shapes.
- At least one elevation and/or depression is produced photolithographically.
- matrices can be produced which are characterized by particularly good embossing results, in particular with which fine contours in the form of correspondingly embossed elevations and/or depressions of the substrate can be produced.
- the predetermined shortening factor is determined as a function of the embossing length and/or a printing length, in particular on the substrate. It has been shown that the embossing result can be further improved by such a shortening factor, since this can compensate for a possible distortion or elongation of the relief to be embossed, in particular due to the curvature of the embossing roller and/or the counter-pressure roller on the substrate.
- the defined shape of the at least one elevation and/or depression in the surface of the die is distorted according to a predetermined distortion factor, in particular along a surface normal of the plane spanned by the die.
- the at least one elevation and/or depression it is possible for the at least one elevation and/or depression to exhibit a distortion, in particular along a surface normal of the plane spanned by the die.
- FIG. 1a to 1c show schematically a device and a
- Fig. 2 shows schematically a device for rotary
- Fig. 3 shows schematically a device for rotary
- Fig. 4 shows schematically a section of the device, in particular showing the positioning system
- Fig. 5a shows schematically a sectional view of a die
- Fig. 5b shows a schematic sectional view of a male part
- Fig. 1a to Fig. 1c show schematically a device 1 for rotary blind embossing.
- the device 1 for the rotary blind embossing of a substrate 3 comprises a work station 1a, which comprises a magnetic embossing roller 2a and a counter-pressure roller 2b, wherein at least one matrix 4a is magnetically arranged on the magnetic embossing roller 2a and at least one patrix 4b is arranged on the counter-pressure roller 2b, wherein the at least one matrix 4a is multi-layered and has at least a first metal layer 8 made of a ferromagnetic material and that the at least one matrix 4a has a film 7 on the side facing the magnetic embossing roller 2a.
- the foil 7 on the side of the die 4a facing the magnetic embossing roller 2a advantageously results in the adhesive force of the die 4a on the magnetic embossing roller 2a being significantly increased against approximately tangentially acting forces, in particular by up to 50% or more than 50%, compared to conventional dies with a steel underside. This is due in particular to the fact that the foil 7, in particular which is formed from a thermoplastic elastomer, conforms to both the first metal layer 8 of the die 4a and the outer circumference of the magnetic embossing roller 2a.
- the adhesive force per area of the at least one die 4a on the magnetic embossing roller 2a against approximately tangentially acting forces is at least 5 N/cm 2 .
- the die 4a is nevertheless easy to remove from the magnetic embossing roller 2a by preferably radially removing it from the Embossing roller 2a is raised. In this case, only the magnetic force of the magnetic embossing roller 2a must be overcome. The effects of the increased adhesive force caused by the foil 7 on the side of the die 4a facing the surface of the magnetic embossing roller 2a thus occur only slightly or not at all in the radial direction of the magnetic embossing roller 2a.
- a method for the rotary blind embossing of a substrate 3 in the work station 1a comprising a magnetic embossing roller 2a and a counter-pressure roller 2b is carried out, wherein the method comprises the following steps, in particular in the following order: a) Providing a substrate 3; b) Arranging at least one matrix 4a on a magnetic embossing roller 2a; c) Arranging at least one male mold 4b on a counter-pressure roller 2b; d) Blind embossing the substrate 3 by means of the at least one matrix 4a and the at least one male mold 4b.
- the die 4a is already arranged on the magnetic embossing roller 2a.
- the arrangement of the die 4a is described in detail in Fig. 4.
- the die 4a is also already arranged on the counter-pressure roller 2b.
- Fig. 1a thus shows the preparation of the substrate 3.
- the substrate 3 is embossed or blind embossed by means of the die 4a arranged on the magnetic embossing roller 2a and the male die 4b arranged on the counter-pressure roller 2b.
- the substrate 3 is blind embossed in such a way that the substrate 3 has at least one elevation 5a and/or depression 5b.
- An elevation 5a and/or depression 5b of the substrate 3 is understood in particular to mean a relief form which represents a pattern, motif or writing.
- An elevation 5a of the substrate 3 relative to an unprocessed area of the substrate 3 is preferably a raised embossing, so that the pattern, motif or writing is embossed into the substrate 3 in a raised manner.
- a depression 5b of the substrate 3 relative to an unprocessed area of the substrate 3 is preferably a debossing, so that the pattern, motif or writing is embossed into the substrate 3 in a recessed manner.
- the elevation 5a and/or depression 5b shown in Fig. 1c would be mirrored on the plane spanned by the substrate 3, ie the bulge of the substrate 3 would now point downwards and not upwards.
- the at least one elevation 5a and/or depression 5b of the substrate 3 is produced with a height and/or depth of at least 0.01 mm, preferably at least 0.03 mm, more preferably at least 0.1 mm.
- the ratio of the diameter of the magnetic embossing roller 2a to the diameter of the counter-pressure roller 2b is 1 to 1.
- the magnetic embossing roller 2a and the counter-pressure roller 2b may have different diameters.
- the ratio of the diameter of the magnetic embossing roller 2a to the diameter of the counter-pressure roller 2b is 1 to 2.
- the diameter of the magnetic embossing roller 2a is between 100 mm and 450 mm, more preferably between 200 mm and 350 mm, and/or the diameter of the counter-pressure roller 2b is between 200 mm and 800 mm, more preferably between 400 mm and 700 mm.
- the diameter of the magnetic embossing roller 2a is, for example, 300 mm ⁇ 5 mm, preferably 298.4 mm ⁇ 0.02 mm
- the The diameter of the counter-pressure roller 2b is, for example, 600 mm ⁇ 5 mm, preferably 599.4 mm ⁇ 0.02 mm.
- the substrate 3 is preferably provided as a sheet, as shown in Fig. 1a to Fig. 1c. However, it is also possible for the substrate 3 to be provided as a roll for roll-to-roll processing.
- the substrate 3 comprises cellulose and/or plastics.
- the substrate 3 is paper, cardboard, and/or films, in particular plastic films, or hybrid and/or composite materials made of such materials.
- the magnetic embossing roller 2a and the counterpressure roller 2b are preferably driven in opposite directions at corresponding rotational speeds.
- the die 4a and the male die 4b mesh with each other during each rotation such that the substrate 3 located between the die 4a and the male die 4b is embossed, particularly in an overlapping area of the die 4a and the male die 4b.
- Fig. 2 schematically shows a device 1 for rotary blind embossing.
- the device 1 of Fig. 2 differs from the device 1 of Figs. 1a to 1c in that three dies 4a are arranged on the magnetic embossing roller 2a and correspondingly three male dies 4b are arranged on the counter-pressure roller 2b.
- the magnetic embossing roller 2a and/or the counter-pressure roller 2b are equipped with so many dies 4a and/or male dies 4b that a large part of the circumferential surface, or ideally the entire circumferential surface, of the magnetic embossing roller 2a and/or counter-pressure roller 2b is equipped with dies 4a and male dies 4b.
- the magnetic embossing roller 2a and the counter-pressure roller 2b are preferably driven in opposite directions to each other at corresponding rotational speeds, wherein the matrices 4a and the male dies 4b engage with each other during each rotation in such a way that the substrate 3 located between the matrices 4a and the male dies 4b, in particular in an overlapping region of the matrices 4a and the male dies 4b, is embossed.
- Fig. 3 shows a further embodiment of a device 1 for rotary blind embossing of a substrate 3.
- the device 1 according to Fig. 3 essentially corresponds to the device 1 according to Fig. 2, but with the difference that the device 1 according to Fig. 3 comprises a transport device 11, which serves to transport the substrate 3.
- the transport device 11 it is possible for the transport device 11 to comprise a supply roll on which the substrate 3 is wound.
- the transport direction 11 it is also possible for the transport direction 11 to be designed in an arc shape for transporting the substrate 3.
- the device 1 comprises the work station 1b for printing the substrate 3.
- the work station 1b comprises a printing roller.
- Printing is preferably carried out using offset printing, screen printing, gravure printing, flexographic printing, letterpress printing, or inkjet printing.
- it is preferred if the print is produced using a printing roller.
- one or more printing inks are advantageously applied to the substrate 3, in particular according to a screen pattern.
- the device 1 according to Fig. 3 comprises the work station 1a for the rotary blind embossing of the substrate 3.
- the work station 1a for the rotary blind embossing of the substrate 3.
- the device 1 according to Fig. 3 comprises the work station 1c for creasing and/or folding the substrate 3.
- the work station 1c comprises a pressing tool and/or folding tool for producing a sharp crease.
- the bendability of the substrate 3 is preferably changed by means of a pressing tool, in particular by material displacement. Folding is preferably understood to mean the production of a sharp crease using a tool.
- the device 1 further comprises the workstation 1d for separating the substrate 3.
- the workstation 1d comprises a cutting tool.
- the substrate 3 is separated by punching, with the substrate 3 being separated in particular by means of a cutting tool and/or punching tool.
- the substrate 3 is processed continuously.
- the substrate 3 is provided as sheet material.
- the deviations between the embossings on the sheets of the substrate 3 provided as sheet goods less than 2% percent, preferably less than 1% percent, even more preferably less than 0.05% percent.
- work station 1b is arranged before work station 1a, comprising the magnetic embossing roller 2a and the counterpressure roller 2b.
- Work stations 1c and 1d are arranged after work station 1a, comprising the magnetic embossing roller 2a and the counterpressure roller 2b.
- work stations 1a, 1b, 1c, 1d are also conceivable.
- work station 1c it is possible for work station 1c to be arranged before and/or work station 1b after work station 1a, comprising the magnetic embossing roller 2a and the counterpressure roller 2b.
- Fig. 4 schematically shows a section of the device 1, in which the positioning system 6 is shown.
- the positioning system 6 serves to arrange the at least one matrix 4a or several matrices 4a on the circumferential surface of the magnetic embossing roller 2a.
- the positioning system 6 is arranged in the immediate vicinity of the magnetic embossing roller 2a.
- the positioning system 6 interacts with the magnetic embossing roller 2a.
- the position of the at least one matrix 4a in the radial direction of the magnetic embossing roller 2a is defined via the angle of rotation of the magnetic embossing roller 2a.
- the positioning system 6 comprises a displaceable stop 6a, wherein the stop 6a specifies the position of the at least one die 4a.
- the stop 6a can be, as shown in Fig. 4, a stop 6a with two arms, whereby the two arms are arranged at a right angle to each other.
- the stop 6a can also be designed differently.
- a die 4a in this case a rectangular die 4a, can then be placed against the stop 6a and positioned accordingly on the magnetic embossing roller 2a and magnetically secured.
- the at least one die 4a is bent accordingly before being attached to the magnetic embossing roller 2a, so that the curvature of the at least one die 4a substantially corresponds to the curvature of the magnetic embossing roller 2a.
- the at least one die 4a is preferably arranged on the magnetic embossing roller 2a such that the film 7 of the at least one die 4a faces the surface of the magnetic embossing roller 2a. This arrangement ensures a high holding or adhesive force of the die 4a on the magnetic embossing roller in the tangential direction, thereby preventing displacement, particularly in the tangential direction, of the at least one die 4a.
- the arrangement of the at least one male die 4b on the counter-pressure roller 2b is subsequently carried out, in particular in register or in exact register with the at least one die 4a.
- At least one carrier plate is initially arranged on the circumference of the counter-pressure roller 2b. It may also be possible for the counter-pressure roller 2b to have at least one carrier plate on its circumferential surface. Furthermore, the counter-pressure roller 2b can be designed such that it has two systems. In this case, each system takes up approximately half of the circumferential surface of the Counterpressure roller 2b. In this case, two carrier plates can be arranged on the counterpressure roller 2b.
- At least one carrier plate can be arranged on the circumference of the counter-pressure roller 2b, wherein on the carrier plate
- a matrix carton is arranged in which at least one corresponding male mold 4b is molded to the at least one female mold 4a;
- At least one corresponding male die 4b is arranged to the at least one female die 4a;
- a UV-curable plastic is applied over a large area, in which at least one corresponding male mold 4b is molded to the at least one female mold 4a.
- a master cardboard sheet is arranged, in particular glued, on the carrier sheet, and preferably the master cardboard sheet is moistened, and the master cardboard sheet is embossed with the at least one die 4a arranged on the magnetic embossing roller 2a in order to form the at least one male part in the master cardboard sheet. Moistening the master cardboard sheet softens it, so that the contour of the at least one die 4a can be transferred to the master cardboard sheet with relatively little force. Moistening is preferably carried out by means of a spray mist.
- the sheet of matrix cardboard is preferably compacted, in particular, the moisture is pressed out of the sheet of matrix cardboard.
- the sheet of matrix cardboard regains stability, and the molded contour of the at least one matrix 4a becomes dimensionally stable.
- the magnetic embossing roller is heated, in particular with a temperature in the range from 25°C to 50°C, preferably from 30°C to 45°C, particularly preferably from 35°C to 40°C, in order to dry the matrix cardboard sheet so that the at least one male mold 4b solidifies.
- the at least one male mold 4b can be designed as an individual male mold, or each male mold 4b can be designed as an individual male mold.
- the male mold 4b can, for example, comprise materials selected individually or in combination from: plastic, silicone, rubber, brass. This means that in this embodiment, the shape of the male mold 4b is already incorporated, preferably by means of a laser, photolithography, milling, an additive printing process, such as 3D printing, etc.
- the shape of the male mold 4b is preferably designed as a counter-mold to the at least one female mold 4a.
- the at least one male part 4b is provided with a double-sided adhesive tape on its side facing the counter-pressure roller 2b. Furthermore, the at least one male part 4b is also provided with an adhesive, a double-sided adhesive tape, or adhesive pieces on its side facing the at least one female part 4a. Subsequently, the male part 4b is bonded in a form-fitting manner to the at least one female part 4a. Thereafter, the magnetic counter-pressure roller 2b is brought into contact with the counter-pressure roller 2b, in particular such that the underside of the male part 4b, in particular the side of the male part 4b facing the counter-pressure roller 2b, is brought into contact with the carrier plate of the counter-pressure roller 2b. Due to the double-sided adhesive tape, the at least one male part 4b now adheres to the
- Counter-pressure roller 2b It is preferably provided that the adhesive force of the adhesive pieces, adhesive tapes, or glue applied to the side of the male part 4b facing the counter-pressure roller 2b is stronger than the adhesive force of the side facing the female part 4a. Only in this way can the at least one male part 4b subsequently detach from the female part 4a. Finally, any adhesive residues are removed from both the at least one female mold 4a and the at least one male mold 4b.
- a UV-curable plastic is applied to the carrier sheet at least partially or over its entire surface, which is at least partially pre-crosslinked by means of a UV pre-curing light source, and then the pre-crosslinked UV-curable plastic is embossed by means of the at least one matrix 4a, so that at least one male mold 4b is introduced into the pre-crosslinked UV-curable plastic and finally the pre-crosslinked UV-curable plastic is completely cured by means of a UV final curing light source.
- Fig. 5a shows a schematic cross-sectional view of a die 4a.
- the die 4a is multi-layered.
- the die 4a has the following layer structure, beginning with the side facing the magnetic embossing roller 2a:
- Adhesive layer 9 Adhesive layer 9; second metal layer 10.
- the side facing the magnetic embossing roller 2a is preferably the underside of the die 4a.
- the die 4a has a foil 7 on its underside as shown in Fig. 5a.
- the film 7 is a plastic film.
- the film 7 is or comprises a thermoplastic elastomer.
- a thermoplastic elastomer is a plastic that has properties of both a thermoplastic and a thermoset. This causes the film 7 to adhere to both the first metal layer 8 of the die 4a and the surface of the magnetic Embossing roller 2a, thus creating a kind of "vacuum effect.” This ensures an increased adhesive or holding force of the die 4a on the surface of the magnetic embossing roller 2a relative to a force applied in the tangential direction.
- the film 7 has a film adhesive layer which is formed in particular from a pressure-sensitive adhesive (PSA).
- PSA pressure-sensitive adhesive
- the film adhesive layer can alternatively also be multi-layered and/or have a hot melt adhesive and/or a two-component adhesive.
- the film adhesive layer preferably has a layer thickness in a range from 0.01 mm to 1.0 mm, preferably from 0.05 mm to 0.5 mm, more preferably from 0.06 mm to 0.25 mm.
- the film adhesive layer is not shown in Fig. 5a.
- the film adhesive layer can preferably be applied during production of the film and is preferably part of the film.
- the first metal layer 8 is formed from a ferromagnetic material.
- the first metal layer 8 comprises a material or combination of materials selected from: iron, steel, ferrites, cobalt, and/or nickel.
- the die 4a shown in Fig. 5a uses a first metal layer 8 made of steel.
- the second metal layer 10 preferably comprises a material or combination of materials selected from: brass, bronze, copper, nickel, zinc, tin, lead, iron, and/or steel.
- the second metal layer 10 is formed, for example, from brass.
- the embossing mold is preferably molded into the second metal layer 10 as a positive or negative mold, in particular comprising elevations 12a and/or depressions 12b.
- the elevation 12a and/or depression 12b can be engraved and/or milled, for example, using a computer-controlled engraving machine and/or a computer-controlled milling machine.
- the relief shape is preferably first defined and designed using a computer. The design can be done manually or using predetermined relief shapes.
- elevations 12a and/or depressions 12b may be produced photolithographically.
- elevations 12a and/or depressions 12b may be created by means of a laser, in particular by laser ablation.
- the material of the matrix 4a is completely removed and/or ablated during the laser ablation.
- the laser is preferably a gas laser, in particular a CO2 laser, and/or a solid-state laser, in particular an Nd:YAG laser.
- the laser power is advantageously at least 20 W, preferably at least 30 W, more preferably at least 100 W. Furthermore, it is advantageous if the wavelength of the laser is between 9.35 pm and 10.25 pm.
- the desired relief shape to be embossed is reduced by a predetermined shortening factor, particularly before the elevations 12a and/or depressions 12b are created in the surface of the female mold 4a and/or male mold 4b.
- the shortening factor is preferably between 0.95 and 1, preferably between 0.9750 and 0.9999, more preferably between 0.98000 and 0.99999, and even more preferably between 0.99000 and 0.9999.
- the predetermined shortening factor is determined as a function of the diameter of the embossing roller 2a and/or the counter-pressure roller 2b. Furthermore, it is possible for the predetermined shortening factor to be determined as a function of the embossing length and/or a printing length, in particular on the substrate 3.
- the elevations 12a and/or depressions 12b are introduced in flat states of the die 4a and the die 4a is subsequently deformed such that the die 4a has a rounding which substantially corresponds to the rounding of the magnetic embossing roller 2a and/or the rounding of the counter-pressure roller 2b.
- an adhesive layer 9 is provided between the first metal layer 8 and the second metal layer 10.
- the adhesive layer 9 is a hot-melt or cold-melt adhesive layer.
- the adhesive layer 9 is a two-component adhesive (2K adhesive), in particular comprising epoxy resins.
- 2K adhesive a two-component adhesive
- the adhesive layer 9 is a 2K Epoxy-based adhesive system, such as Araldit from Huntsman, Salt Lake City, Utah, USA.
- the adhesive layer 9 is a double-sided adhesive tape.
- the double-sided adhesive tape is coated on both sides with a pressure-sensitive adhesive (PSA).
- PSA pressure-sensitive adhesive
- Such double-sided adhesive tapes can be obtained, for example, from tesa, Norderstedt, Germany.
- the adhesive layer 9 preferably has a layer thickness in a range from 0.01 mm to 1.0 mm, preferably from 0.05 mm to 0.5 mm, more preferably from 0.06 mm to 0.25 mm.
- the matrix 4a according to Fig. 5a preferably has a thickness between 0.1 mm and 5 mm, preferably between 0.5 mm and 3 mm.
- the die 4a according to Fig. 5a has at least one elevation 12a and/or depression 12b, which in particular corresponds to the relief shape to be embossed in positive and/or negative form.
- the at least one elevation 12a of the die 4a has a height of a maximum of 5.0 mm, preferably of a maximum of 3.0 mm, more preferably of a maximum of 1.0 mm, even more preferably of a maximum of 0.5 mm, and/or that the at least one depression 12b of the die 4a has a depth of a maximum of 5.0 mm, preferably of a maximum of 3.0 mm, more preferably of a maximum of 1.0 mm, even more preferably of a maximum of 0.5 mm.
- Fig. 5b shows a schematic sectional view of a male mold 4b.
- the male mold 4b is designed as a counter-mold to the female mold 4a shown in Fig. 5a.
- the male mold 4b is single-layered. This can, as described above, be manufactured or designed according to one of the variants I), II) or III).
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
Abstract
Description
Vorrichtung sowie Verfahren zum rotativen Blindpräqen eines Substrats sowie Matrize Device and method for rotary blind embossing of a substrate and die
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum rotativen Blindprägen eines Substrats, eine Matrize sowie ein Verfahren zum rotativen Blindprägen eines Substrats. The invention relates to a device for rotary blind embossing of a substrate, a die and a method for rotary blind embossing of a substrate.
Zur Veredelung von Substraten, wie beispielsweise Verpackungen, ist das Blindprägen verbreitet. Hierbei wird ein bestimmtes Muster, Motiv oder eine Schrift mittels einer Matrize und einer Patrize in dem Substrat erzeugt. Bei der Hochprägung ist das Muster, Motiv oder die Schrift erhaben, bei der Tiefprägung vertieft in das Substrat geprägt. Typischerweise erfolgt das Blindprägen entweder als Hubprägen oder als Zylinderprägung, welches auch als rotatives Blindprägen bezeichnet wird. Beim rotativen Blindprägen wird das zu beprägende Substrat zwischen einer Prägewalze und einer Gegendruckwalze geführt und mit entsprechenden Formen, sogenannte Matrizen und Patrizen, Vertiefungen und/oder Erhebungen in das Substrat geprägt. Dazu ist die Prägewalze mit sogenannten Matrizen und die Gegendruckwalze mit sogenannten Patrizen bestückt. Je nach zu beprägendem Motiv sind die Matrizen und Patrizen austauschbar auf den jeweiligen Walzen montiert bzw. befestigt. Die Patrize bildet dabei die sogenannte Male-Form (männliche Form) und die Matrize die korrespondierende Female-Form (weibliche Form). Die Matrize auf dem Prägezylinder und die Patrize auf dem Gegendruckzylinder müssen im Register zueinander angeordnet werden, sodass im Überlappungsbereich, also dem Bereich in dem die Matrize auf die Patrize trifft, im Wesentlichen registergenau zueinander positioniert sind. Die registergenaue Positionierung ist zum einen wichtig für die Prägequalität und zum anderen, um eine Beschädigung der Matrizen und/oder Patrizen zu vermeiden. Blind embossing is widely used to finish substrates such as packaging. This process creates a specific pattern, motif, or lettering in the substrate using a matrix and a male die. With relief embossing, the pattern, motif, or lettering is embossed, while with debossing it is embossed into the substrate. Typically, blind embossing is carried out either as stroke embossing or as cylinder embossing, which is also known as rotary blind embossing. With rotary blind embossing, the substrate to be embossed is guided between an embossing roller and a counter-pressure roller, and depressions and/or elevations are embossed into the substrate using appropriate forms, so-called matrixes and male dies. For this purpose, the embossing roller is equipped with matrixes and the counter-pressure roller is equipped with male dies. Depending on the motif to be embossed, the matrixes and male dies are mounted or attached to the respective rollers in an interchangeable manner. The male part forms the so-called male form and the female part the corresponding female form. The female part on the The embossing cylinder and the male die on the impression cylinder must be aligned in register with each other so that the overlap area, i.e., the area where the female die meets the male die, is essentially precisely aligned. Precise registration is important both for embossing quality and to prevent damage to the female and/or male dies.
Aus der DE 102018102638 A1 ist beispielsweise ein rotatives Blindprägeverfahren sowie eine Vorrichtung bekannt. Dabei kommen Magnetwalzen zum Einsatz, auf denen die Matrizen und Patrizen magnetisch positioniert werden. Die Verwendung von magnetischen Matrizen und Patrizen bietet den wesentlichen Vorteil, dass diese auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden können, keine Rückstände, wie beispielsweise Klebstoff, auf der Walze Zurückbleiben und geringe Umrüstzeiten im Vergleich zum Verschrauben oder zum Verkleben von Matrizen und/oder Patrizen erzielbar sind. Die Ausrichtung der magnetischen Matrizen und Patrizen erfolgt dabei mit einer Justierungshilfe, einem sogenannten Fensterblech. Das Fensterblech weist dabei Stege und Fensterbereiche, in denen später die Matrizen und/oder Patrizen positioniert werden, auf. Dieses Fensterblech wird zunächst auf der jeweiligen Walze aufgelegt und mittels Magnet auf der Walze gehalten. Anschließend werden die Matrizen und/oder Patrizen, welche eine Unterseite aus Stahl aufweisen, in den Fensterbereichen auf die Magnetwalzen positioniert. Die Unterseite der Matrizen und/oder Patrizen wird sodann von dem in der Magnetwalze befindlichen Magneten angezogen und auf der Oberfläche der Walze gehalten. Nachteilig daran ist jedoch, dass es mit zunehmender Betriebsdauer dazu kommt, dass sich die Matrizen und/oder die Patrizen in Längsrichtung auf der Walze bewegen. Dies führt dazu, dass die Prägung auf das Substrat nicht mehr im Register zu einem Druck ausgebildet werden kann. Es kann allerdings auch dazu führen, dass die Matrize im Überlappungsbereich nicht mehr deckungsgleich bzw. im Register zur Patrize angeordnet ist. Dies führt zwangsläufig zur Beschädigung der Matrize und/oder Patrize und somit ebenfalls zur Verschlechterung des Prägeergebnisses. DE 102018102638 A1, for example, discloses a rotary blind stamping process and device. This process utilizes magnetic rollers on which the dies and male dies are magnetically positioned. The use of magnetic dies and male dies offers the significant advantage that they can be easily replaced, no residues, such as adhesive, remain on the roller, and short changeover times are achieved compared to screwing or gluing dies and/or male dies. The alignment of the magnetic dies and male dies is achieved using an adjustment aid, a so-called window plate. The window plate has webs and window areas in which the dies and/or male dies are later positioned. This window plate is first placed on the respective roller and held in place by a magnet. The dies and/or male dies, which have a steel underside, are then positioned on the magnetic rollers in the window areas. The underside of the dies and/or the male dies is then attracted by the magnet in the magnetic roller and held on the surface of the roller. However, the disadvantage of this is that with increasing operating time, the dies and/or the male dies move longitudinally on the roller. This leads to the embossing on the substrate no longer being able to be formed into a print in register. However, it can also lead to the die no longer being congruent or out of register with the male die in the overlapping area. This inevitably leads to damage to the die and/or the patrix and thus also to a deterioration of the stamping result.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabenstellung zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Blindprägen eines Substrats bereitzustellen, insbesondere wobei die Registerhaltigkeit bzw. The invention is based on the object of providing an improved method and an improved device for blind embossing a substrate, in particular wherein the register accuracy or
Positionshaltigkeit der auf der Prägewalze magnetisch befestigten Matrize verbessert ist. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde eine verbesserte Matrize zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Blindprägen bereitzustellen. The positional stability of the die magnetically attached to the embossing roller is improved. Furthermore, the invention is based on the object of providing an improved die for use in a blind embossing device.
Diese Aufgabe wird gelöst von einer Vorrichtung zum rotativen Blindprägen eines Substrats, wobei die Vorrichtung eine Arbeitsstation umfasst, welche eine magnetische Prägewalze und eine Gegendruckwalze umfasst, wobei zumindest eine Matrize an der magnetischen Prägewalze magnetisch angeordnet ist und zumindest eine Patrize an der Gegendruckwalze angeordnet ist, wobei die zumindest eine Matrize mehrschichtig ausgebildet ist und zumindest eine erste Metallschicht aus einem ferromagnetischen Material aufweist. Wesentlich dabei ist, dass die zumindest eine Matrize auf der der magnetischen Prägewalze zugewandten Seite eine Folie aufweist. This object is achieved by a device for the rotary blind embossing of a substrate, wherein the device comprises a workstation comprising a magnetic embossing roller and a counter-pressure roller, wherein at least one die is magnetically arranged on the magnetic embossing roller and at least one male die is arranged on the counter-pressure roller, wherein the at least one die is multi-layered and has at least a first metal layer made of a ferromagnetic material. It is essential that the at least one die has a foil on the side facing the magnetic embossing roller.
Diese Aufgabe wird weiter gelöst von einer Matrize, insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die Matrize mehrschichtig ausgebildet ist und zumindest eine erste Metallschicht aus einem ferromagnetischen Material aufweist. Wesentlich dabei ist, dass die Matrize auf ihrer Unterseite eine Folie aufweist. This object is further achieved by a die, in particular for use in a device according to one of claims 1 to 22, wherein the die is multilayered and has at least a first metal layer made of a ferromagnetic material. It is essential that the die has a foil on its underside.
Diese Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum rotativen Blindprägen eines Substrats, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, insbesondere in der folgenden Reihenfolge: a) Bereitstellen eines Substrats; b) Anordnen zumindest einer Matrize, insbesondere nach einem der Ansprüche 23 bis 35, an einer magnetischen Prägewalze; c) Anordnen zumindest einer Patrize an einer Gegendruckwalze; d) Blindprägen des Substrats mittels der zumindest einen Matrize und der zumindest einen Patrize. This object is also achieved by a method for rotary blind embossing of a substrate, in particular using a device according to one of claims 1 to 22, wherein the method comprises the following steps, in particular in the following order: a) Providing a substrate; b) Arranging at least one die, in particular according to one of claims 23 to 35, on a magnetic embossing roller; c) Arranging at least one male die on a counter-pressure roller; d) Blind embossing the substrate by means of the at least one die and the at least one male die.
Hierbei hat sich gezeigt, dass durch die Vorrichtung zum rotativen Blindprägen eines Substrats sowie die Matrize und das Verfahren zum rotativen Blindprägen eines Substrates die Haltekraft der Matrize an der magnetischen Prägewalze, insbesondere bei tangentialer Beanspruchung, um bis zu 50% höher oder mehr als 50% höher ist als bei herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten, Matrizen, welche mittels Magnetkraft an der Prägewalze befestigt sind. Diese um ca. 50% höhere Haltekraft sorgt dafür, dass die zumindest eine Matrize auf der Prägewalze ihre Position während der Bearbeitungsdauer beibehält oder während der Bearbeitungsdauer länger beibehält als herkömmliche Matrizen. Dadurch werden Wartungsarbeiten erheblich reduziert. Ferner sorgt dies auch dafür, dass die Prägequalität über den Bearbeitungszyklus hinweg gleichbleibend hoch ist. Gleichzeitig wird durch die Positionshaltigkeit und/oder Registerhaltigkeit der Matrize auf der magnetischen Prägewalze sichergestellt, dass die zumindest eine Patrize nicht beschädigt wird. Dies sorgt ebenfalls für eine gleichbleibende Prägequalität. Ferner bietet sich der Vorteil, dass die zumindest eine Matrize dennoch vergleichsweise einfach von der magnetischen Prägewalze gelöst werden kann, indem diese radial von der magnetischen Prägewalze abgehoben wird. Auf Grund dieser Lösung kann die Vorrichtung auf einfache Art und Weise umgerüstet werden und die Matrizen können entsprechend für eine neue Prägeserie ausgetauscht werden, ohne dass Kleberückstände auf der Prägewalze Zurückbleiben oder dass Schrauben oder andere Befestigungsmittel gelöst werden müssen. Somit werden auch die Umrüstzeiten entsprechend verringert. Unter Blindprägen wird hierbei insbesondere eine Reliefprägung ohne das Verwenden einer Farbe, insbesondere einer Druckfarbe und/oder ohne das Verwenden einer Transferfolie, insbesondere einer Heißprägefolie oder Kaltprägefolie, verstanden. Vorzugsweise wird ein Muster, Motiv oder eine Schrift in das Substrat geprägt, wobei insbesondere bei einer Hochprägung das Muster, Motiv oder die Schrift erhaben und/oder bei einer Tiefprägung das Muster, Motiv oder die Schrift vertieft in das Substrat geprägt ist. It has been shown that the device for rotary blind embossing of a substrate, as well as the die and the method for rotary blind embossing of a substrate, increase the holding force of the die on the magnetic embossing roller, particularly under tangential stress, by up to 50% or more than 50%, compared to conventional, prior-art dies that are attached to the embossing roller by magnetic force. This approximately 50% higher holding force ensures that the at least one die on the embossing roller maintains its position during the processing time or maintains it for longer than conventional dies. This significantly reduces maintenance work. Furthermore, it also ensures that the embossing quality remains consistently high throughout the processing cycle. At the same time, the positional stability and/or register stability of the die on the magnetic embossing roller ensures that the at least one male die is not damaged. This also ensures consistent embossing quality. Another advantage is that at least one die can be relatively easily removed from the magnetic embossing roller by radially lifting it off the magnetic embossing roller. This solution allows the device to be easily retooled, and the dies can be exchanged for a new embossing series without leaving adhesive residue on the embossing roller or requiring the removal of screws or other fasteners. This also reduces retooling times accordingly. Blind embossing is understood here, in particular, to mean relief embossing without the use of ink, in particular a printing ink, and/or without the use of a transfer foil, in particular a hot stamping foil or cold stamping foil. Preferably, a pattern, motif, or lettering is embossed into the substrate, with the pattern, motif, or lettering being raised in particular in the case of embossing, and/or the pattern, motif, or lettering being embossed into the substrate in a debossed manner.
Unter einer Matrize wird hierbei insbesondere ein Prägewerkzeug verstanden, welches die entsprechende Reliefform als Erhöhungen und/oder Vertiefungen aufweist, wobei die Matrize bevorzugt die Reliefform der zu erzielenden Reliefprägung in gespiegelter Anordnung, d.h. also nicht unmittelbar lesbarer Anordnung, aufweist. A die is understood here in particular to mean an embossing tool which has the corresponding relief shape as elevations and/or depressions, wherein the die preferably has the relief shape of the relief embossing to be achieved in a mirrored arrangement, i.e. in an arrangement which is not immediately readable.
Unter einer Patrize wird hierbei insbesondere ein Prägewerkzeug verstanden, welches die entsprechende Reliefform als Erhöhungen und/oder Vertiefungen aufweist, wobei die Patrize bevorzugt die Reliefform der zu erzielenden Reliefprägung in nicht gespiegelter Anordnung, d.h. also in lesbarer Anordnung, aufweist. A male die is understood here in particular to mean an embossing tool which has the corresponding relief shape as elevations and/or depressions, wherein the male die preferably has the relief shape of the relief embossing to be achieved in a non-mirrored arrangement, i.e. in a readable arrangement.
Matrize und Patrize passen dabei insbesondere derart zusammen, dass die Reliefprägung in lesbarer Form im Substrat entsteht. Vorzugsweise wirkt dafür die Matrize von der Oberseite und die Patrize von der Unterseite auf das Substrat ein, wobei die Oberseite des Substrats die Betrachtungsseite in der späteren Gebrauchsform des Substrats darstellt. The die and the male die fit together in such a way that the relief embossing is created in a legible form on the substrate. Preferably, the die acts on the substrate from the top side and the male die from the bottom side, with the top side of the substrate representing the viewing side in the substrate's later use.
Matrize und Patrize können insbesondere auch umgedreht zu der zuvor beschriebenen Anordnung angeordnet sein, wenn beispielsweise ein transparentes Substrat in der späteren Gebrauchsform von der Unterseite des Substrats her betrachtet werden soll. Unter Register oder Passer bzw. Registergenauigkeit oder Passergenauigkeit ist insbesondere eine Lagegenauigkeit zweier oder mehrerer Elemente und/oder Schichten relativ zueinander, hier beispielsweise die lagegenaue Anordnung der Prägung und weiterer auf das Substrat aufgebrachten Merkmale, wie beispielsweise einem Druck, auf das Substrat aufgebrachte Schichten und/oder Faltlinien oder Knicklinien, relativ zueinander zu verstehen. Dabei soll sich die Registergenauigkeit vorteilhafterweise innerhalb einer vorgegebenen Toleranz bewegen und dabei möglichst gering sein. Gleichzeitig ist die Registergenauigkeit von mehreren Elementen und/oder Schichten zueinander zweckmäßigerweise ein wichtiges Merkmal, um die Prozesssicherheit zu erhöhen. Die lagegenaue Positionierung kann dabei insbesondere mittels sensorischer, vorzugsweise optisch detektierbarer Passermarken oder Registermarken erfolgen. Diese Passermarken oder Registermarken können dabei entweder spezielle separate Elemente oder Bereiche oder Schichten darstellen oder selbst Teil der zu positionierenden Elemente oder Bereiche oder Schichten sein. In particular, the die and the male die can also be arranged in reverse relation to the arrangement described above if, for example, a transparent substrate in the later form of use is to be viewed from the underside of the substrate. Register or registration or registration accuracy or registration accuracy is to be understood in particular as the positional accuracy of two or more elements and/or layers relative to one another, here for example the precise arrangement of the embossing and other features applied to the substrate, such as a print, layers applied to the substrate and/or fold lines or crease lines, relative to one another. The register accuracy should advantageously be within a predetermined tolerance and be as small as possible. At the same time, the register accuracy of several elements and/or layers relative to one another is expediently an important feature in order to increase process reliability. The precise positioning can be achieved in particular by means of sensory, preferably optically detectable registration marks or register marks. These registration marks or register marks can either represent special separate elements or areas or layers or can themselves be part of the elements or areas or layers to be positioned.
Unter Unterseite ist bevorzugt die Seite der zumindest einen Matrize zu verstehen, die im eingebauten Zustand der Prägewalze zugewandt ist. The underside is preferably understood to mean the side of the at least one die which, in the installed state, faces the embossing roller.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet. Further advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims.
Es ist von Vorteil, in dem Schritt d) das Substrat derart blindgeprägt wird, dass das Substrat zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung aufweist. It is advantageous in step d) that the substrate is blind embossed in such a way that the substrate has at least one elevation and/or depression.
Unter einer Erhöhung und/oder Vertiefung des Substrats wird insbesondere eine Reliefform verstanden, welche ein Muster, Motiv oder eine Schrift darstellt und welche bevorzugt relativ zu einem unbearbeiteten Bereich des Substrats entweder dazu erhöht (Hochprägung) oder dazu vertieft (Tiefprägung) angeordnet ist. Bei einer Erhöhung des Substrats handelt es sich bevorzugt um eine Hochprägung, so dass das Muster, Motiv oder die Schrift erhaben in das Substrat geprägt ist. Bei einer Vertiefung des Substrats handelt es sich bevorzugt um eine Tiefprägung, so dass das Muster, Motiv oder die Schrift vertieft in das Substrat geprägt ist. An elevation and/or depression of the substrate is understood to mean, in particular, a relief form which represents a pattern, motif or writing and which is preferably arranged either raised (embossing) or recessed (debossing) relative to an unprocessed area of the substrate. If the substrate is raised, this is preferably a raised embossing, meaning the pattern, motif, or lettering is embossed into the substrate. If the substrate is recessed, this is preferably a debossing, meaning the pattern, motif, or lettering is embossed into the substrate.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung des Substrats in dem Schritt d) mit einer Höhe und/oder Tiefe von mindestens 0,01 mm, bevorzugt mindestens 0,03 mm, weiter bevorzugt mindestens 0,1 mm, erzeugt wird. Hierdurch können optisch und haptisch ansprechende Blindprägungen erzeugt werden. Furthermore, it is advantageous if the at least one elevation and/or depression of the substrate in step d) is created with a height and/or depth of at least 0.01 mm, preferably at least 0.03 mm, more preferably at least 0.1 mm. This allows visually and haptically appealing blind embossing to be created.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass im Schritt b) das Anordnen der zumindest einen Matrize mittels eines Positioniersystems erfolgt, indem das Positioniersystem derart mit der magnetischen Prägewalze zusammenwirkt, sodass die magnetische Prägewalze um einen vordefinierten Drehwinkel gedreht wird, um die Position der zumindest einen Matrize in Radialrichtung der magnetischen Prägewalze festzulegen, und dass anschließend die Position der zumindest einen Matrize in Axialrichtung der magnetischen Prägewalze festgelegt wird. Es kann ferner auch möglich sein, dass im Schritt b) die zumindest eine Matrize entlang eines Anschlags angelegt wird und anschließend magnetisch an der Oberfläche der magnetischen Prägewalze befestigt wird. Durch das Positioniersystem können somit mehrere Matrizen auf der Prägewalze platzsparend aufgebracht werden. D.h. der Abstand zwischen den einzelnen Matrizen kann durch die Verwendung des Positioniersystems erheblich verringert werden als durch beispielsweise die Verwendung von Fensterblechen oder anderen Positionierhilfen. Der Anschlag gibt dabei bevorzugt die Position vor, in der die Matrize auf der magnetischen Prägewalze aufgebracht wird. Bevorzugt wird die Matrize manuell an den Anschlag angelegt und anschließend mittels des Magnets bzw. der Magnetkraft an der magnetischen Prägewalze befestigt. Preferably, in step b), the positioning of the at least one die is carried out by means of a positioning system, whereby the positioning system interacts with the magnetic embossing roller in such a way that the magnetic embossing roller is rotated by a predefined angle of rotation in order to determine the position of the at least one die in the radial direction of the magnetic embossing roller, and subsequently the position of the at least one die in the axial direction of the magnetic embossing roller is determined. Furthermore, it may also be possible for the at least one die to be positioned along a stop in step b) and then magnetically attached to the surface of the magnetic embossing roller. The positioning system thus allows multiple dies to be applied to the embossing roller in a space-saving manner. This means that the distance between the individual dies can be significantly reduced by using the positioning system compared to, for example, the use of window panels or other positioning aids. The stop preferably specifies the position in which the die is applied to the magnetic embossing roller. The die is preferably manually applied to the stop. and then attached to the magnetic embossing roller using the magnet or magnetic force.
Es kann auch möglich sein, dass vor dem Schritt b) oder im Schritt b) die zumindest eine Matrize gebogen wird, insbesondere sodass die Rundung der Matrize im Wesentlichen der Rundung der magnetischen Prägewalze entspricht. Insbesondere ist es möglich, dass die zumindest eine Matrize derart verformt ist, dass die zumindest eine Matrize eine Rundung aufweist, welche im Wesentlichen der Rundung der magnetischen Prägewalze entspricht. Hierdurch wird eine Anpassung der Form der Matrize an die Form der magnetischen Prägewalze erreicht, so dass die Matrize zum rotativen Blindprägen eingesetzt werden kann. It may also be possible for the at least one die to be bent before step b) or in step b), in particular so that the curvature of the die substantially corresponds to the curvature of the magnetic embossing roller. In particular, it is possible for the at least one die to be deformed such that the at least one die has a curvature that substantially corresponds to the curvature of the magnetic embossing roller. This adapts the shape of the die to the shape of the magnetic embossing roller, so that the die can be used for rotary blind embossing.
Unter Rundung wird hierbei bevorzugt ein Krümmungsradius verstanden, wobei der Krümmungsradius insbesondere dem Radius eines Krümmungskreises, welcher zu einem bestimmten Punkt einer Kurve derjenige Kreis ist, der die Kurve in diesem Punkt am besten annähert, entspricht. Rounding is preferably understood here as a radius of curvature, wherein the radius of curvature corresponds in particular to the radius of a circle of curvature, which at a certain point of a curve is the circle that best approximates the curve at this point.
Insbesondere ist es möglich, dass im Schritt b) die zumindest eine Matrize derart auf der magnetischen Prägewalze angeordnet wird, dass die Folie der Oberfläche der magnetischen Prägewalze zugewandt ist. Dies führt vorteilhafterweise dazu, dass die Haftkraft der Matrize auf der magnetischen Prägewalze gegenüber in etwa tangential angreifenden Kräften deutlich erhöht ist, insbesondere um bis zu 50% oder mehr als 50% erhöht ist, als bei herkömmlichen Matrizen mit einer Unterseite aus Stahl. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die Folie, insbesondere welche aus einem thermoplastischen Elastomer gebildet ist, sich sowohl an die erste Metallschicht der Matrize als auch an den Außenumfang der magnetischen Prägewalze anschmiegt. Dadurch werden Lufteinschlüsse zwischen Matrize und der magnetischen Prägewalze verringert, was zu einem „Vakuumeffekt“ führt. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Matrize in Tangentialrichtung eine erhöhte Haftkraft aufweist, wodurch ein Verschieben der Matrize während des Prägevorgangs und aufgrund der während des Prägevorgangs auftretenden tangentialen Kräfte verringert oder sogar vollständig verhindert wird. Somit wird die Positionshaltigkeit bzw. Registergenauigkeit der zumindest einen Matrize während des gesamten Prägezyklus beibehalten. Des Weiteren ist die zumindest eine Matrize dennoch einfach von der magnetischen Prägewalze zu entfernen, in dem sie vorzugsweise radial von der magnetischen Prägewalze angehoben wird. Hierbei muss lediglich die Magnetkraft der magnetischen Prägewalze überwunden werden. Die Effekte der erhöhten Haftkraft durch die Folie auf der der Oberfläche der magnetischen Prägewalze zugewandten Seite der Matrize treten somit in Radialrichtung der magnetischen Prägewalze nur gering oder gar nicht auf. In particular, it is possible that in step b) the at least one die is arranged on the magnetic embossing roller in such a way that the film faces the surface of the magnetic embossing roller. This advantageously leads to the adhesive force of the die on the magnetic embossing roller being significantly increased against approximately tangentially acting forces, in particular by up to 50% or more than 50%, compared to conventional dies with a steel underside. This is particularly due to the fact that the film, in particular which is formed from a thermoplastic elastomer, clings to both the first metal layer of the die and the outer circumference of the magnetic embossing roller. This reduces air pockets between the die and the magnetic embossing roller, which leads to a "vacuum effect". In other words, this means that the die has a has increased adhesive force, whereby any displacement of the die during the embossing process and due to the tangential forces occurring during the embossing process is reduced or even completely prevented. The positional stability or register accuracy of the at least one die is thus maintained throughout the entire embossing cycle. Furthermore, the at least one die can still be easily removed from the magnetic embossing roller by preferably being lifted radially from the magnetic embossing roller. In this case, only the magnetic force of the magnetic embossing roller has to be overcome. The effects of the increased adhesive force due to the film on the side of the die facing the surface of the magnetic embossing roller therefore occur only slightly or not at all in the radial direction of the magnetic embossing roller.
Ferner wurden entsprechende Vergleichsversuche angefertigt, bei denen zur Vereinfachung eine ebene Matrize auf einer ebenen Magnetoberfläche, welche in ihrer Zusammensetzung ähnlich zur magnetischen Prägewalze ist, durchgeführt. Diese Vereinfachung wurde deshalb getroffen, da bei diesem Versuchsaufbau die Krafteinwirkung stets in Tangentialrichtung erfolgen kann. Bei einer gewölbten Oberfläche hingegen würde die Krafteinwirkung lediglich in einem einzigen Punkt bzw. in einer einzigen Linie in Tangentialrichtung erfolgen. In allen anderen Punkten würden neben Kräfte in Tangentialrichtung auch noch Kräfte in Radialrichtung auftreten. Für den Versuch wurden zwei Proben von Matrizen vorbereitet. Bei der ersten Probe handelt es sich um eine Matrize nach dem Stand der Technik, d.h. die Unterseite der Matrize ist aus Stahl gebildet. Bei der zweiten Probe handelt es sich um eine erfindungsgemäße Matrize, bei der auf der Unterseite der Stahlschicht eine Folie angeordnet ist. Bei dieser Folie handelt es sich im Rahmen des Vergleichsversuchs um eine mit einer Kleberbeschichtung versehene Polypropylen-Folie mit der Bezeichnung „PP CLEAR TC 30 / RP37 / HD-FSC“ („PP Clear“ = Biaxial orientierte, transparente, glänzende Polypropylen-Folie mit einer Dicke von 30 pm; „TC 30“ = Topcoating / Drucklackierung; „RP37“ = mit wasserbasiertem Dispersions-Acrylat-Kleber (PSA)-Beschichtung; „HD-FSC“ = mit abziehbarem Pergamin-Trägerpapier zum Schutz der Dispersions-Acrylat- Kleber (PSA)-Beschichtung vor Aufkleben der Folie) der Firma UPM Raflatac. Die beiden Proben haben jeweils eine Abmessung von 5,0 cm x 10,0 cm und nehmen somit eine Fläche von 50 cm2 ein. Ferner wurde in jede Probe eine Bohrung eingebracht, in der der Haken eines digitalen Kraftmessgerätes „SAUTER FC 1 K“ mittels eines Karabiners eingehängt wurde. Für den Versuch wurden zunächst die Oberflächen der Matrize und der Magnetoberfläche gereinigt und entölt. Anschließend wurden nacheinander die Proben der Matrize auf die Magnetoberfläche platziert und anschließend mittels der Kofferwaage in Tangentialrichtung die Kraft gemessen, welche benötigt wird, um die Matrize von der Magnetoberfläche zu bewegen. Für die herkömmliche Matrize gemäß dem Stand der Technik wurde im Mittel eine Kraft von 164 N gemessen. Dagegen wurde für die erfindungsgemäße Matrize im Mittel eine Kraft von 257 N gemessen. Somit ist die gemessene Haftkraft bzw. Haltekraft in Tangentialrichtung der erfindungsgemäßen Matrize um über 50% höher als bei herkömmlichen Matrizen. Eine weitere Erhöhung der Haltekraft in tangentialer Richtung kann durch die Auswahl geeigneter anderer Polymer-Werkstoffe erreicht werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Haftkraft pro Fläche der zumindest einen Matrize auf der magnetischen Prägewalze gegenüber in etwa tangential angreifenden Kräften mindestens 5 N/cm2 beträgt. Furthermore, corresponding comparative tests were carried out in which, for the sake of simplicity, a flat die was carried out on a flat magnetic surface which is similar in composition to the magnetic embossing roller. This simplification was made because with this test setup the force can always be applied in the tangential direction. With a curved surface, on the other hand, the force would only be applied at a single point or in a single line in the tangential direction. At all other points, forces in the radial direction would also occur in addition to forces in the tangential direction. Two die samples were prepared for the test. The first sample is a state-of-the-art die, i.e. the underside of the die is made of steel. The second sample is a die according to the invention in which a foil is arranged on the underside of the steel layer. The film used in the comparative test is a polypropylene film with an adhesive coating and the designation “PP CLEAR TC 30 / RP37 / HD-FSC” (“PP Clear” = biaxially oriented, transparent, glossy polypropylene film with a thickness of 30 μm; “TC 30” = topcoating / print coating; “RP37” = with Water-based dispersion acrylate adhesive (PSA) coating; "HD-FSC" = with removable glassine backing paper to protect the dispersion acrylate adhesive (PSA) coating before the film is applied) from UPM Raflatac. The two samples each measure 5.0 cm x 10.0 cm and thus cover an area of 50 cm² . Furthermore, a hole was drilled into each sample, into which the hook of a digital force gauge "SAUTER FC 1 K" was attached using a carabiner. For the test, the surfaces of the die and the magnet surface were first cleaned and deoiled. The die samples were then placed one after the other on the magnet surface, and the force required to move the die from the magnet surface was measured in the tangential direction using a suitcase scale. For the conventional die according to the state of the art, an average force of 164 N was measured. In contrast, an average force of 257 N was measured for the die according to the invention. Thus, the measured adhesive force or holding force in the tangential direction of the die according to the invention is over 50% higher than that of conventional dies. A further increase in the holding force in the tangential direction can be achieved by selecting suitable other polymer materials. Preferably, the adhesive force per unit area of the at least one die on the magnetic embossing roller is at least 5 N/ cm² , compared to approximately tangentially acting forces.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im Schritt c) zunächst zumindest ein Trägerblech auf dem Umfang der Gegendruckwalze angeordnet wird. Das Trägerblech dient insbesondere dazu, die zumindest eine Patrize aufzunehmen. Dies kann, wie nachfolgend beschrieben, auf unterschiedliche Weise erfolgen. In particular, it can be provided that in step c), at least one carrier plate is first arranged on the circumference of the counter-pressure roller. The carrier plate serves, in particular, to accommodate the at least one male mold. This can be done in different ways, as described below.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass im Schritt c) gemäß einer ersten Variante I) ein Maternkartonbogen auf dem Trägerblech angeordnet, insbesondere aufgeklebt, wird, und bevorzugt der Maternkartonbogen befeuchtet wird, und der Maternkartonbogen mit der auf der magnetischen Prägewalze zumindest einen angeordneten Matrize geprägt wird, um die zumindest eine Patrize in den Maternkartonbogen zu bilden. Die Befeuchtung erfolgt dabei bevorzugt mittels einer Sprühvorrichtung, die einen leichten Sprühnebel auf den Maternkartonbogen aufbringt. Durch die Befeuchtung wird der Maternkartonbogen weich und die Kontur der Matrize kann somit leichter als Gegenform in den Maternkartonbogen abgeprägt werden. For example, it can be provided that in step c) according to a first variant I) a sheet of maternal cardboard is arranged, in particular glued, on the carrier sheet, and preferably the sheet of maternal cardboard is moistened, and the master board sheet is embossed with the at least one matrix arranged on the magnetic embossing roller to form the at least one male mold in the master board sheet. The moistening is preferably carried out by means of a spraying device that applies a light spray to the master board sheet. The moistening softens the master board sheet, and the contour of the matrix can thus be more easily embossed into the master board sheet as a counter-mold.
Es ist auch möglich, dass im Schritt c) beim Prägen gemäß der ersten Variante I) der Maternkartonbogen verdichtet wird, insbesondere wobei die Feuchtigkeit aus dem Maternkartonbogen herausgedrückt wird. It is also possible that in step c) during embossing according to the first variant I) the matrix cardboard sheet is compacted, in particular whereby the moisture is pressed out of the matrix cardboard sheet.
Es kann auch vorgesehen sein, dass im Schritt c) beim Prägen gemäß der ersten Variante I) die magnetische Prägewalze beheizt ist, insbesondere mit einer Temperatur im Bereich von 25°C bis 50°C, bevorzugt von 30°C bis 45°C, besonders bevorzugt von 35°C bis 40°C, um den Maternkartonbogen zu trocknen, sodass sich die zumindest eine Patrize verfestigt. It can also be provided that in step c) during embossing according to the first variant I), the magnetic embossing roller is heated, in particular with a temperature in the range from 25°C to 50°C, preferably from 30°C to 45°C, particularly preferably from 35°C to 40°C, in order to dry the matrix cardboard sheet so that the at least one male part solidifies.
Es kann alternativ auch möglich sein, dass im Schritt c) gemäß einer zweiten Variante II) die zumindest eine Patrize auf ihrer der Gegendruckwalze zugewandten Seite mit einem doppelseitigen Klebeband versehen ist. Mittels des doppelseitigen Klebebands wird die Patrize bevorzugt auf die Gegendruckwalze, insbesondere das Trägerblech, geklebt bzw. befestigt. Die Patrize kann beispielsweise Materialien aufweisen, einzeln oder in Kombination ausgewählt aus: Kunststoff, Silikon, Gummi, Messing. Alternatively, it may also be possible for the at least one male mold to be provided with a double-sided adhesive tape on its side facing the counter-pressure roller in step c) according to a second variant II). The male mold is preferably glued or attached to the counter-pressure roller, in particular the carrier sheet, using the double-sided adhesive tape. The male mold can, for example, comprise materials selected individually or in combination from: plastic, silicone, rubber, brass.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass im Schritt c) gemäß der zweiten Variante II) die Patrize mittels eines Klebers oder Klebebands oder Klebestücken formschlüssig auf die zumindest einen Matrize aufgeklebt wird und anschließend die zumindest eine Patrize auf die Gegendruckwalze aufgebracht wird, insbesondere in dem die Prägewalze in Kontakt mit der Gegendruckwalze gebracht wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das der Gegendruckwalze zugewandte Klebeband eine höhere Haftkraft bzw. Klebekraft aufweist als der Kleber oder das Klebeband oder die Klebestücke, die der Matrize zugewandt sind. Dadurch wird sichergestellt, dass beim in Kontakt bringen der zumindest einen Patrize auf die Gegendruckwalze, die zumindest eine Patrize fest auf der Gegendruckwalze befestigt wird und sich die Patrize von der Matrize löst. Ferner ist vorgesehen, dass eventuelle Kleberückstände auf der Patrizenoberseite, also der der Matrize zugewandten Seite, entfernt werden. Analog dazu können auch Kleberückstände auf der Oberseite der zumindest einen Matrize entfernt werden. It is preferably provided that in step c) according to the second variant II), the male part is bonded to the at least one female part by means of an adhesive or adhesive tape or adhesive pieces in a form-fitting manner and then the at least one male part is applied to the counter-pressure roller, in particular by bringing the embossing roller into contact with the counter-pressure roller. It is preferably provided that the adhesive tape facing the counter-pressure roller has a higher adhesive force than the adhesive or the adhesive tape or the adhesive pieces facing the die. This ensures that when the at least one male part is brought into contact with the counter-pressure roller, the at least one male part is firmly attached to the counter-pressure roller and the male part is released from the die. Furthermore, it is provided that any adhesive residues on the upper side of the male part, i.e. the side facing the die, are removed. Analogously, adhesive residues on the upper side of the at least one die can also be removed.
Es kann alternativ auch möglich sein, dass im Schritt c) gemäß einer dritten Variante III) auf das Trägerblech zumindest teilweise oder vollflächig ein UV- härtbarer Kunststoff aufgebracht wird, welcher mittels einer UV- Vorhärtelichtquelle zumindest teilweise vorvernetzt wird, und anschließend der vorvernetzte UV-härtbare Kunststoff mittels der zumindest einen Matrize geprägt wird, sodass zumindest eine Patrize in den vorvernetzten UV-härtbaren Kunststoff eingebracht wird und abschließend der vorvernetzte UV-härtbare Kunststoff mittels einer UV-Endhärtelichtquelle vollständig ausgehärtet wird. Durch das Vorvernetzen des UV-härtbaren Kunststoffs wird die Viskosität des UV-härtbaren Kunststoffs derart erhöht, dass dieser eigenständig in seiner Form bleibt, aber dennoch derart verformbar ist, dass dieser von äußeren Krafteinwirkungen verformt werden kann. So wird gewährleistet, dass sich die Kontur der zumindest einen Matrize als Gegenform in den UV-härtbaren Kunststoff abprägt. Sobald die Kontur abgeprägt wurde, wird der UV-härtbare Kunststoff vollständig ausgehärtet. Ab diesem Zeitpunkt kann der UV-härtbare Kunststoff nicht mehr verformt werden, ohne dass es zu einem Bruch oder zur Zerstörung des UV-härtbaren Kunststoffs kommt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die magnetische Prägewalze und die Gegendruckwalze mit einander entsprechenden Umlaufgeschwindigkeiten zueinander entgegengesetzt angetrieben werden. So ist es auch möglich, dass die magnetische Prägewalze und die Gegendruckwalze mit einander entsprechenden Umlaufgeschwindigkeiten zueinander entgegengesetzt antreibbar sind. Alternatively, it may also be possible that in step c) according to a third variant III), a UV-curable plastic is applied at least partially or over the entire surface of the carrier sheet, which is at least partially pre-crosslinked using a UV pre-curing light source, and then the pre-crosslinked UV-curable plastic is embossed using the at least one matrix, so that at least one male mold is introduced into the pre-crosslinked UV-curable plastic and finally the pre-crosslinked UV-curable plastic is fully cured using a UV final curing light source. By pre-crosslinking the UV-curable plastic, the viscosity of the UV-curable plastic is increased to such an extent that it retains its shape independently, but is nevertheless deformable to such an extent that it can be deformed by external forces. This ensures that the contour of the at least one matrix is imprinted as a counter-mold into the UV-curable plastic. As soon as the contour has been embossed, the UV-curable plastic is fully cured. From this point on, the UV-curable plastic can no longer be deformed without causing breakage or destruction of the UV-curable plastic. Preferably, the magnetic embossing roller and the counterpressure roller are driven in opposite directions at corresponding rotational speeds. It is also possible for the magnetic embossing roller and the counterpressure roller to be driven in opposite directions at corresponding rotational speeds.
Hierbei greifen vorzugsweise die zumindest eine Matrize und die zumindest eine Patrize bei jedem Umlauf derart ineinander, dass das zwischen der zumindest einen Matrize und der zumindest einen Patrize befindliche Substrat, insbesondere in einem Überlappungsbereich der zumindest einen Matrize und der zumindest einen Patrize, geprägt wird. So ist es weiter auch möglich, dass die zumindest eine Matrize und die zumindest eine Patrize derart angeordnet sind, dass diese bei jedem Umlauf derart ineinandergreifen, dass das zwischen der zumindest einen Matrize und der zumindest einen Patrize befindliche Substrat, insbesondere in einem Überlappungsbereich der zumindest einen Matrize und der zumindest einen Patrize, prägbar ist. In this case, the at least one die and the at least one male die preferably engage with each other during each revolution in such a way that the substrate located between the at least one die and the at least one male die, in particular in an overlap region of the at least one die and the at least one male die, is embossed. It is also possible for the at least one die and the at least one male die to be arranged in such a way that they engage with each other during each revolution in such a way that the substrate located between the at least one die and the at least one male die, in particular in an overlap region of the at least one die and the at least one male die, can be embossed.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Verhältnis des Durchmessers der Prägewalze zu dem Durchmesser der Gegendruckwalze 1 zu 2, bevorzugt 1 zu 1 , ist. In particular, it is provided that the ratio of the diameter of the embossing roller to the diameter of the counter-pressure roller is 1 to 2, preferably 1 to 1.
Es ist weiter von Vorteil, dass das Substrat derart geprägt wird, dass die Abweichungen zwischen den Prägungen jedes Umlaufs weniger als 2% Prozent, bevorzugt weniger als 1 % Prozent, noch weiter bevorzugt weniger als 0,05% Prozent, betragen. It is further advantageous that the substrate is embossed in such a way that the deviations between the embossments of each cycle are less than 2% percent, preferably less than 1% percent, even more preferably less than 0.05% percent.
Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren weiter folgenden Schritt: The procedure shall conveniently further comprise the following step:
- Zuführen des Substrats zu der Arbeitsstation umfassend die magnetische Prägewalze und die Gegendruckwalze. Weiter ist es sinnvoll, wenn das Verfahren weiter zumindest einen der folgenden Schritte umfasst, welche in ein oder mehreren weiteren Arbeitsstationen ausgeführt werden: - Feeding the substrate to the work station comprising the magnetic embossing roller and the counterpressure roller. Furthermore, it is useful if the process further includes at least one of the following steps, which are carried out in one or more additional workstations:
- Bedrucken des Substrats; - Printing the substrate;
- Kaltprägen des Substrats; - Cold stamping of the substrate;
- Heißprägen des Substrats; - Hot stamping of the substrate;
- Braille-Blindprägen des Substrats; - Braille blind embossing of the substrate;
- Zertrennen, insbesondere Schneiden, des Substrats; - Separating, in particular cutting, the substrate;
- Rillen und/oder Falzen des Substrats. - Creasing and/or folding the substrate.
So ist es auch möglich, dass die Vorrichtung weiter ein oder mehrere weitere Arbeitsstationen zum Bedrucken des Substrats und/oder zum Kaltprägen des Substrats und/oder zum Heißprägen des Substrats und/oder zum Braille- Blindprägen des Substrats und/oder zum Zertrennen, insbesondere Schneiden, des Substrats und/oder zum Rillen und/oder Falzen des Substrats umfasst. Vorzugsweise sind die ein oder mehreren weiteren Arbeitsstationen vor und/oder nach der Arbeitsstation umfassend die Prägewalze und die Gegendruckwalze angeordnet. It is also possible for the device to further comprise one or more additional workstations for printing on the substrate and/or for cold embossing on the substrate and/or for hot embossing on the substrate and/or for blind Braille embossing on the substrate and/or for separating, in particular cutting, the substrate and/or for creasing and/or folding the substrate. Preferably, the one or more additional workstations are arranged before and/or after the workstation comprising the embossing roller and the counterpressure roller.
Vorzugsweise erfolgt das Bedrucken hierbei mittels Offsetdruck, Siebdruck, Tiefdruck, Hochdruck, Flexodruck oder Inkjet-Druck. Weiter ist es bevorzugt, wenn der Druck mittels einer Druckwalze erzeugt wird. Bei dem Bedrucken werden vorteilhafterweise eine oder mehrere Druckfarben, insbesondere gemäß einem Druckraster, auf das Substrat aufgebracht. Vorzugsweise wird das Substrat durch Stanzen zertrennt, wobei insbesondere das Substrat mittels eines Schneidwerkzeugs und/oder Stanzwerkzeugs zertrennt wird. Printing is preferably carried out using offset printing, screen printing, gravure printing, letterpress printing, flexographic printing, or inkjet printing. Furthermore, it is preferred if the printing is produced using a printing roller. During printing, one or more printing inks are advantageously applied to the substrate, in particular according to a printing pattern. The substrate is preferably separated by punching, with the substrate being separated, in particular, using a cutting tool and/or punching tool.
Vorzugsweise wird bei dem Rillen die Biegefähigkeit des Substrats mittels eines Drückwerkzeugs insbesondere durch Stoffverdrängung verändert. Unter Falzen wird bevorzugt das Herstellen einer scharfen Knickkante mit Hilfe eines Werkzeugs verstanden. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung wird das Substrat bevorzugt kontinuierlich verarbeitet. During grooving, the bendability of the substrate is preferably changed using a pressing tool, in particular by material displacement. Folding is preferably understood as the creation of a sharp folded edge using a tool. According to a further embodiment of the invention, the substrate is preferably processed continuously.
Auch ist es von Vorteil, dass, insbesondere in dem Schritt a), das Substrat als Bogenware bereitgestellt wird. Die Bogenware kann insbesondere als Bogenstapel bereitgestellt werden oder alternativ kann das Substrat als Rollenware, die insbesondere inline mit Hilfe eines Rollenquerschneiders in einzelne Bögen zerteilt wird und das Substrat so als Bogenware bereitgestellt wird. It is also advantageous, particularly in step a), that the substrate is provided as a sheet. The sheet can be provided in particular as a stack of sheets, or alternatively, the substrate can be provided as a roll, which is cut into individual sheets, particularly inline, using a roll cross cutter, thus providing the substrate as a sheet.
Weiter ist es hierbei bevorzugt, wenn die Abweichungen zwischen den Prägungen auf den Bögen des als Bogenware bereitgestellten Substrats weniger als 2% Prozent, bevorzugt weniger als 1 % Prozent, noch weiter bevorzugt weniger als 0,05% Prozent, betragen. Furthermore, it is preferred if the deviations between the embossings on the sheets of the substrate provided as sheet goods are less than 2% percent, preferably less than 1% percent, even more preferably less than 0.05% percent.
Weiter ist es möglich, dass mittels des Verfahrens und/oder der Vorrichtung mehr als 8000 Bögen pro Stunde, bevorzugt mehr als 10000 Bögen pro Stunde, weiter bevorzugt mehr als 12000 Bögen pro Stunde, noch weiter bevorzugt mehr als 15000 Bögen pro Stunde, des als Bogenware bereitgestellten Substrats, verarbeitet werden. Furthermore, it is possible that by means of the method and/or the device more than 8000 sheets per hour, preferably more than 10000 sheets per hour, more preferably more than 12000 sheets per hour, even more preferably more than 15000 sheets per hour, of the substrate provided as sheet material are processed.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die magnetische Prägewalze einen Dauermagneten aufweist und/oder dass die magnetische Prägewalze als Magnetzylinder ausgebildet ist. Hierdurch kann ein einfaches und schnelles Bestücken der magnetischen Prägewalze mit zumindest einer Matrize oder mehreren Matrizen erfolgen. Preferably, the magnetic embossing roller comprises a permanent magnet and/or is designed as a magnetic cylinder. This allows for simple and rapid loading of the magnetic embossing roller with at least one die or multiple dies.
Es kann auch möglich sein, dass die magnetische Prägewalze temperiert ist, insbesondere wobei die magnetische Prägewalze eine Temperatur im Bereich von 25°C bis 50°C, bevorzugt von 30°C bis 45°C, besonders bevorzugt von 35°C bis 40°C, aufweist. Die Temperierung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn, wie oben erwähnt, die zumindest eine Patrize in einen Maternkarton bzw.It may also be possible for the magnetic embossing roller to be temperature-controlled, in particular wherein the magnetic embossing roller has a temperature in the range of 25°C to 50°C, preferably from 30°C to 45°C, particularly preferably from 35°C to 40°C. Temperature control is particularly advantageous if if, as mentioned above, at least one male part is placed in a maternal carton or
Maternkartonbogen mittels der zumindest einen Matrize abgeformt bzw. abgeprägt wird. Sheet of maternal cardboard by means of which at least one matrix is formed or embossed.
Insbesondere ist es möglich, dass die Gegendruckwalze einen Dauermagneten aufweist und/oder dass die Gegendruckwalze als Magnetzylinder ausgebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise auf einfache Art und Weise ein Trägerblech auf dem Gegendruckzylinder angeordnet bzw. befestigt werden. In particular, it is possible for the counter-pressure roller to have a permanent magnet and/or for the counter-pressure roller to be designed as a magnetic cylinder. This allows, for example, a carrier plate to be easily arranged or attached to the counter-pressure cylinder.
Es kann auch vorgesehen sein, dass an dem Umfang der Gegendruckwalze mindestens ein Trägerblech angeordnet ist, wobei auf dem Trägerblech It can also be provided that at least one carrier plate is arranged on the circumference of the counter-pressure roller, wherein on the carrier plate
I) ein Maternkarton angeordnet ist, in dem zu der zumindest einen Matrize zumindest eine korrespondierende Patrize abgeformt ist; oder I) a matrix carton is arranged in which at least one corresponding male mold is molded to the at least one female mold; or
II) zu der zumindest einen Matrize zumindest eine korrespondierende Patrize angeordnet ist; oder II) at least one corresponding male die is arranged to the at least one female die; or
III) flächig ein UV-härtbarer Kunststoff aufgebracht ist, in dem zu der zumindest einen Matrize zumindest eine korrespondierende Patrize abgeformt ist. III) a UV-curable plastic is applied over a large area, in which at least one corresponding male mold is molded to the at least one female mold.
Hierdurch kann erreicht werden, dass beispielsweise die zumindest eine Patrize beispielsweise aus einem weicheren Material, einzeln oder in Kombination ausgewählt aus Kunststoff, Silikon, Gummi, Messing, als die zumindest eine Matrize hergestellt ist bzw. wird. Dabei wird bevorzugt ein gutes Prägeergebnis erzielt, insbesondere da die weichere Patrize sich der Reliefform der härteren Matrize, welche beispielsweise aus Metall ist, anpasst. This makes it possible, for example, for the at least one male part to be made of a softer material, selected individually or in combination from plastic, silicone, rubber, or brass, than the at least one female part. This preferably achieves a good stamping result, particularly since the softer male part adapts to the relief shape of the harder female part, which is made of metal, for example.
Es kann auch möglich sein, dass die Vorrichtung ein Positioniersystem zum Anordnen der zumindest einen Matrize auf der Prägewalze umfasst, wobei das Positioniersystem einen verschiebbaren Anschlag aufweist. Vorzugsweise dient der Anschlag zur exakten Positionierung der zumindest einen Matrize auf der magnetischen Prägewalze. It may also be possible for the device to comprise a positioning system for arranging the at least one die on the embossing roller, wherein the positioning system has a displaceable stop. Preferably, the stop for the exact positioning of at least one die on the magnetic embossing roller.
Es kann auch möglich sein, dass das Positioniersystem in unmittelbarer Nähe zur magnetischen Prägewalze angeordnet ist und mit der magnetischen Prägewalze zusammenwirkt. It may also be possible for the positioning system to be located in close proximity to the magnetic embossing roller and to interact with the magnetic embossing roller.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass über den Drehwinkel der magnetischen Prägewalze die Position der zumindest einen Matrize in Radialrichtung der magnetischen Prägewalze definierbar ist und über die Position des Anschlags die Position der zumindest einen Matrize in Axialrichtung der magnetischen Prägewalze definierbar ist. Advantageously, it is provided that the position of the at least one die in the radial direction of the magnetic embossing roller can be defined via the angle of rotation of the magnetic embossing roller and the position of the at least one die in the axial direction of the magnetic embossing roller can be defined via the position of the stop.
Es kann auch möglich sein, dass die zumindest eine Matrize und/oder die zumindest eine Patrize zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung aufweist, welche insbesondere der zu prägenden Reliefform in Positiv- und/oder Negativform entspricht. Weiter ist es möglich, dass die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung ein Muster, Motiv oder eine Schrift darstellt. Ein Muster kann beispielsweise ein graphisch gestalteter Umriss, eine figürliche Darstellung, ein Bild, ein Symbol, ein Logo, ein Portrait und dergleichen sein. Eine Schrift kann beispielsweise ein alphanumerisches Zeichen, ein Text und dergleichen sein. It may also be possible for the at least one female die and/or the at least one male die to have at least one elevation and/or depression, which in particular corresponds to the relief shape to be embossed in positive and/or negative form. Furthermore, it is possible for the at least one elevation and/or depression to represent a pattern, motif, or writing. A pattern can be, for example, a graphically designed outline, a figurative representation, an image, a symbol, a logo, a portrait, and the like. Writing can be, for example, an alphanumeric character, a text, and the like.
Weiter ist es von Vorteil, dass die zumindest eine Erhöhung der zumindest einen Matrize und/oder der zumindest einen Patrize eine Höhe von maximal 5,0 mm, bevorzugt von maximal 3,0 mm, weiter bevorzugt von maximal 1 ,0 mm, noch weiter bevorzugt von maximal 0,5 mm, aufweist und/oder dass die zumindest eine Vertiefung der zumindest einen Matrize und/oder der zumindest einen Patrize eine Tiefe von maximal 5,0 mm, bevorzugt von maximal 3,0 mm, weiter bevorzugt von maximal 1 ,0 mm, noch weiter bevorzugt von maximal 0,5 mm, aufweist. Es ist möglich, dass die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung der zumindest einen Matrize und/oder der zumindest einen Patrize eine Form aufweist, ausgewählt aus der Gruppe: rund, flach, rund-flach, flach-kantig, prismatisch, prismatisch-flach, spitz oder Mischformen dieser Formen. It is furthermore advantageous that the at least one elevation of the at least one female die and/or of the at least one male die has a height of a maximum of 5.0 mm, preferably of a maximum of 3.0 mm, more preferably of a maximum of 1.0 mm, even more preferably of a maximum of 0.5 mm, and/or that the at least one depression of the at least one female die and/or of the at least one male die has a depth of a maximum of 5.0 mm, preferably of a maximum of 3.0 mm, more preferably of a maximum of 1.0 mm, even more preferably of a maximum of 0.5 mm. It is possible that the at least one elevation and/or depression of the at least one female die and/or the at least one male die has a shape selected from the group: round, flat, round-flat, flat-edged, prismatic, prismatic-flat, pointed or mixtures of these shapes.
Weiter ist es möglich, dass die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung der zumindest einen Matrize und/oder der zumindest einen Patrize in ihrer Höhe und/oder ihrer Tiefe mehrstufig, insbesondere skulpturiert, ausgeführt ist. Furthermore, it is possible that the at least one elevation and/or depression of the at least one female mold and/or the at least one male mold is designed in several stages, in particular sculptured, in its height and/or depth.
Unter skulpturiert wird bevorzugt eine Reliefform verstanden, welche eine Skulptur, ein Motiv, eine Muster oder eine Schrift darstellt bzw. ausformt. Vorzugsweise weist die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung der zumindest einen Matrize und/oder der zumindest einen Patrize zumindest eine Seitenflanke auf, wobei der Winkel zwischen der zumindest einen Seitenflanke und einer zu der Oberfläche der zumindest einen Matrize und/oder der zumindest einen Patrize parallel verlaufenden Linie zwischen 0° und 180°, bevorzugt zwischen 45° und 135°, weiter bevorzugt zwischen 80° und 100°, noch weiter bevorzugt zwischen 85° und 95°, beträgt. "Sculpted" preferably refers to a relief form that represents or forms a sculpture, a motif, a pattern, or writing. Preferably, the at least one elevation and/or depression of the at least one female die and/or the at least one male die has at least one side flank, wherein the angle between the at least one side flank and a line running parallel to the surface of the at least one female die and/or the at least one male die is between 0° and 180°, preferably between 45° and 135°, more preferably between 80° and 100°, and even more preferably between 85° and 95°.
Weiter ist es zweckmäßig, wenn die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung eine derart runde Form aufweist, dass die Form der Erhöhung und/oder Vertiefung im Wesentlichen durch einen Kreisausschnitt, insbesondere mit einem Radius zwischen 0,1 mm und 2,5 mm, bevorzugt zwischen 0,3 mm und 0,7 mm, definiert ist. Die Form der Erhöhung und/oder Vertiefung kann im Wesentlichen auch ellipsenförmig sein, wobei der kleinere Radius der Ellipse ein Maß zwischen 0,1 mm und 2,5 mm, bevorzugt zwischen 0,3 mm und 0,7 mm, aufweist. Furthermore, it is expedient if the at least one elevation and/or depression has a round shape such that the shape of the elevation and/or depression is essentially defined by a circular segment, in particular with a radius between 0.1 mm and 2.5 mm, preferably between 0.3 mm and 0.7 mm. The shape of the elevation and/or depression can also be essentially elliptical, with the smaller radius of the ellipse having a dimension between 0.1 mm and 2.5 mm, preferably between 0.3 mm and 0.7 mm.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die zumindest eine Matrize eine Dicke in einem Bereich von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,5 mm bis 3 mm, und/oder die zumindest eine Patrize eine Dicke in einem Bereich von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,5 mm bis 3 mm, aufweist. It is also advantageous if the at least one matrix has a thickness in a range of 0.1 mm to 5 mm, preferably from 0.5 mm to 3 mm, and/or the at least one male part has a thickness in a range from 0.1 mm to 5 mm, preferably from 0.5 mm to 3 mm.
Insbesondere ist es möglich, dass die erste Metallschicht ein Material oder Kombinationen von Materialien umfasst, ausgewählt aus: Eisen, Ferrite, Kobalt und/oder Nickel. Bevorzugt kann es sich bei der ersten Metallschicht um Stahl handeln. In particular, it is possible for the first metal layer to comprise a material or combination of materials selected from: iron, ferrites, cobalt, and/or nickel. Preferably, the first metal layer may be steel.
Bevorzugt weist die erste Metallschicht eine Dicke im Bereich von 0,05 mm bisPreferably, the first metal layer has a thickness in the range of 0.05 mm to
1.5 mm, bevorzugt von 0,1 mm bis 1 mm, weiter bevorzugt von 0,15 mm bis 0,5 mm, auf. 1.5 mm, preferably from 0.1 mm to 1 mm, more preferably from 0.15 mm to 0.5 mm.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Matrize eine zweite Metallschicht umfasst, insbesondere wobei die zweite Metallschicht ein Material oder Kombinationen von Materialien umfasst, ausgewählt aus: Messing, Bronze, Kupfer, Nickel, Zink, Zinn, Blei, Eisen und/oder Stahl. Die zweite Metallschicht ist dabei bevorzugt diejenige Schicht, die dem Substrat oder der zumindest einen Patrize zugewandt ist. Bevorzugt sind in die zweite Metallschicht die Erhöhungen und/oder Vertiefungen eingebracht. Bevorzugterweise ist die zweite Metallschicht aus Messing gebildet. It can also be provided that the die comprises a second metal layer, in particular wherein the second metal layer comprises a material or combination of materials selected from: brass, bronze, copper, nickel, zinc, tin, lead, iron, and/or steel. The second metal layer is preferably the layer facing the substrate or the at least one male die. The elevations and/or depressions are preferably incorporated into the second metal layer. The second metal layer is preferably made of brass.
Bevorzugt weist die zweite Metallschicht eine Dicke im Bereich von 0,3 mm bisPreferably, the second metal layer has a thickness in the range of 0.3 mm to
2.5 mm, bevorzugt von 0,5 mm bis 2 mm, weiter bevorzugt von 1 mm bis 1 ,2 mm, auf. 2.5 mm, preferably from 0.5 mm to 2 mm, more preferably from 1 mm to 1.2 mm.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Metallschicht aus Stahl und die zweite Metallschicht aus Messing gebildet ist. It is preferably provided that the first metal layer is made of steel and the second metal layer is made of brass.
Es ist von Vorteil, wenn die Matrize eine Kleberschicht umfasst. Bevorzugt ist die Kleberschicht zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht angeordnet. Weiter ist es von Vorteil, wenn die Kleberschicht eine Heißkleber- oder Kaltkleberschicht ist. It is advantageous if the matrix comprises an adhesive layer. The adhesive layer is preferably arranged between the first metal layer and the second metal layer. It is also advantageous if the adhesive layer is a hot-melt or cold-melt adhesive layer.
So ist es auch möglich, dass es sich bei der Kleberschicht um einen Zweikomponentenkleber (2K-Kleber), insbesondere umfassend Epoxidharze, handelt. Bevorzugt handelt es sich bei der Kleberschicht um ein 2K- Klebesystem auf Epoxy-Basis, wie beispielsweise Araldit der Firma Huntsman, Salt Lake City, Utah, USA. It is also possible for the adhesive layer to be a two-component adhesive (2K adhesive), in particular comprising epoxy resins. Preferably, the adhesive layer is a 2K epoxy-based adhesive system, such as Araldit from Huntsman, Salt Lake City, Utah, USA.
Weiter ist es auch vorteilhaft, wenn es sich bei der Kleberschicht um ein doppelseitiges Klebeband handelt. Bevorzugt ist das Trägermaterial des doppelseitigen Klebebands zweiseitig mit einem druckempfindlichen Klebstoff (engl. pressure sensitive adhesive, PSA) beschichtet. Derartige doppelseitige Klebebänder können beispielsweise von der Firma tesa, Norderstedt, Deutschland, bezogen werden. Furthermore, it is also advantageous if the adhesive layer is a double-sided adhesive tape. Preferably, the carrier material of the double-sided adhesive tape is coated on both sides with a pressure-sensitive adhesive (PSA). Such double-sided adhesive tapes can be purchased, for example, from tesa, Norderstedt, Germany.
Weiter ist es sinnvoll, wenn die Kleberschicht vorzugsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von 0,01 mm bis 1 ,0 mm, bevorzugt von 0,05 mm bis 0,5 mm, weiter bevorzugt von 0,06 mm bis 0,25 mm, aufweist. Furthermore, it is useful if the adhesive layer preferably has a layer thickness in a range from 0.01 mm to 1.0 mm, preferably from 0.05 mm to 0.5 mm, more preferably from 0.06 mm to 0.25 mm.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Folie eine Kunststofffolie ist oder umfasst, insbesondere wobei die Folie aus einem thermoplastischen Elastomer gebildet ist. Wie oben bereits erwähnt, ist die Folie bevorzugt auf der der magnetischen Prägewalze zugewandten Seite der Matrize angeordnet. Insbesondere bildet die Folie somit die unterste Schicht der Matrize. Die Folie bewirkt vorteilhafterweise, dass die Haftkraft der zumindest einen Matrize auf der magnetischen Prägewalze gegenüber in etwa tangential angreifenden Kräften deutlich erhöht ist, insbesondere um bis zu 50% oder mehr als 50% erhöht ist, als bei herkömmlichen Matrizen mit einer Unterseite aus Stahl, die ebenfalls auf einer magnetischen Prägewalze magnetisch befestigt sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Haftkraft pro Fläche der zumindest einen Matrize auf der magnetischen Prägewalze gegenüber in etwa tangential angreifenden Kräften mindestens 5 N/cm2 beträgt. It is preferably provided that the film is or comprises a plastic film, in particular wherein the film is formed from a thermoplastic elastomer. As already mentioned above, the film is preferably arranged on the side of the die facing the magnetic embossing roller. In particular, the film thus forms the bottom layer of the die. The film advantageously has the effect that the adhesive force of the at least one die on the magnetic embossing roller is significantly increased against approximately tangentially acting forces, in particular by up to 50% or more than 50%, compared to conventional dies with a steel underside, which are also magnetically attached to a magnetic embossing roller. It is provided that the adhesive force per area of the at least one die on the magnetic embossing roller against approximately tangentially acting forces is at least 5 N/cm 2 .
Unter thermoplastischen Elastomeren (=TPE) ist eine Gruppe von Materialien zu verstehen, die wie Thermoplaste verarbeitet und recycelt werden können, aber ähnliche Eigenschaften und Leistungen wie duroplastische Gummimaterialien aufweisen. Bevorzugt weisen thermoplastische Elastomere eine Härte von 20 Shore A bis 65 Shore D auf. Thermoplastic elastomers (TPE) are a group of materials that can be processed and recycled like thermoplastics, but have similar properties and performance to thermosetting rubber materials. Thermoplastic elastomers preferably have a hardness of 20 Shore A to 65 Shore D.
Bei thermoplastischen Elastomeren kann es sich bevorzugt um Blockcopolymere oder Thermoplast-Elastomer-Compounds handeln. Blockcopolymere sind Strukturen, die zwei verschiedene Monomere in einer einzigen Polymerkette enthalten. Beispiele für Blockcopolymere sind thermoplastisches Polyurethan, thermoplastisches Polyester, thermoplastisches Polyamid oder thermoplastisches Blockcopolymer. Thermoplast-Elastomer- Compounds werden bevorzugt durch Vermischen von Elastomeren und Thermoplasten in geschmolzenem Zustand hergestellt. Beispiele für Thermoplast-Elastomer-Compounds sind thermoplastische Vulkanisatoren oder thermoplastische Polyolefine. Bevorzugt weisen alle thermoplastischen Elastomer-Sorten zwei oder mehr Polymerphasen, eine harte und eine weiche, auf. Bei der Verfestigung unterhalb der Schmelztemperatur verbinden sich die harten Bereiche der verschiedenen Ketten und bilden harte thermoplastische Teile, während die weichen Bereiche elastomere Teile bilden. Thermoplastic elastomers can preferably be block copolymers or thermoplastic-elastomer compounds. Block copolymers are structures that contain two different monomers in a single polymer chain. Examples of block copolymers are thermoplastic polyurethane, thermoplastic polyester, thermoplastic polyamide, or thermoplastic block copolymer. Thermoplastic-elastomer compounds are preferably produced by blending elastomers and thermoplastics in a molten state. Examples of thermoplastic-elastomer compounds are thermoplastic vulcanizers or thermoplastic polyolefins. Preferably, all thermoplastic elastomer types have two or more polymer phases, one hard and one soft. Upon solidification below the melting temperature, the hard regions of the various chains combine to form hard thermoplastic parts, while the soft regions form elastomeric parts.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Folie eine Dicke in einem Bereich von 20 pm bis 250 pm, insbesondere von 30 pm bis 150 pm, aufweist. In particular, it is provided that the film has a thickness in a range from 20 pm to 250 pm, in particular from 30 pm to 150 pm.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Folie, insbesondere auf der der ersten Metallschicht zugewandten Seite, eine Folien-Kleberschicht aufweist, die insbesondere aus einem druckempfindlichen Klebstoff (engl. pressure sensitive adhesive, PSA) gebildet ist. Die Folien-Kleberschicht kann alternativ auch mehrschichtig sein und/oder einen Heißkleber und/oder einen Zweikomponentenkleber aufweisen. Weiter ist es sinnvoll, wenn die Folien- Kleberschicht vorzugsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von 0,01 mm bis 1 ,0 mm, bevorzugt von 0,05 mm bis 0,5 mm, weiter bevorzugt von 0,06 mm bis 0,25 mm, aufweist. It is preferably provided that the film, in particular on the side facing the first metal layer, has a film adhesive layer, which in particular consists of a pressure-sensitive adhesive (pressure sensitive adhesive (PSA). Alternatively, the film adhesive layer can also be multi-layered and/or comprise a hot-melt adhesive and/or a two-component adhesive. Furthermore, it is useful if the film adhesive layer preferably has a layer thickness in a range from 0.01 mm to 1.0 mm, preferably from 0.05 mm to 0.5 mm, more preferably from 0.06 mm to 0.25 mm.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Matrize einen Schichtaufbau, insbesondere in der folgenden Reihenfolge, beginnend mit der der Prägewalze zugewandten Schicht aufweist: In particular, it is provided that the die has a layer structure, in particular in the following order, starting with the layer facing the embossing roller:
- Folie; - foil;
- optionale Folien-Kleberschicht; - optional foil adhesive layer;
- erste Metallschicht; - first metal layer;
- Kleberschicht; - adhesive layer;
- zweite Metallschicht. - second metal layer.
Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Folie die Unterseite der Matrize bildet und die zweite Metallschicht die Oberseite der Matrize bildet. Unter Oberseite ist dabei die dem Substrat oder die der Patrize zugewandte Seite zu verstehen. In other words, this means that the foil forms the underside of the die, and the second metal layer forms the top side of the die. The "top side" refers to the side facing the substrate or the male part.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Matrize zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung aufweist, welche insbesondere der zu prägenden Reliefform in Positiv- und/oder Negativform entspricht. It can also be provided that the matrix has at least one elevation and/or depression which corresponds in particular to the relief shape to be embossed in positive and/or negative form.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zumindest eine Erhöhung der Matrize eine Höhe von maximal 5,0 mm, bevorzugt von maximal 3,0 mm, weiter bevorzugt von maximal 1 ,0 mm, noch weiter bevorzugt von maximal 0,5 mm, aufweist und/oder dass die zumindest eine Vertiefung der Matrize eine Tiefe von maximal 5,0 mm, bevorzugt von maximal 3,0 mm, weiter bevorzugt von maximal 1 ,0 mm, noch weiter bevorzugt von maximal 0,5 mm, aufweist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung der Matrize eine Form aufweist, ausgewählt aus der Gruppe: rund, flach, rund-flach, flach-kantig, prismatisch, spitz oder Mischformen dieser Formen. It is preferably provided that the at least one elevation of the die has a height of a maximum of 5.0 mm, preferably of a maximum of 3.0 mm, more preferably of a maximum of 1.0 mm, even more preferably of a maximum of 0.5 mm, and/or that the at least one depression of the die has a depth of a maximum of 5.0 mm, preferably of a maximum of 3.0 mm, more preferably of a maximum of 1.0 mm, even more preferably of a maximum of 0.5 mm. In particular, it is provided that the at least one elevation and/or depression of the die has a shape selected from the group: round, flat, round-flat, flat-edged, prismatic, pointed or mixtures of these shapes.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Matrize gerundet ist, insbesondere dass die Matrize derart verformt ist, dass die Matrize eine Rundung aufweist, welche im Wesentlichen der Rundung einer magnetischen Prägewalze entspricht, auf welcher die Matrize angeordnet ist. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Matrize vor dem Anbringen auf der magnetischen Prägewalze entsprechend gebogen wird. It can also be provided that the die is rounded, in particular that the die is deformed such that the die has a curvature that essentially corresponds to the curvature of a magnetic embossing roller on which the die is arranged. For this purpose, it can be provided that the die is bent accordingly before being attached to the magnetic embossing roller.
Es ist insbesondere bei der Herstellung der zumindest einen Matrize zweckmäßig, dass die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung, insbesondere mittels einer computergesteuerten Graviermaschine und/oder einer computergesteuerten Fräsmaschine, graviert und/oder gefräst wird. It is particularly expedient during the production of the at least one die that the at least one elevation and/or depression is engraved and/or milled, in particular by means of a computer-controlled engraving machine and/or a computer-controlled milling machine.
Es ist auch möglich, dass die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung photolithographisch erzeugt wird. It is also possible that at least one elevation and/or depression is produced photolithographically.
Weiter ist es möglich, dass die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung mittels eines Lasers, insbesondere durch Laserablation, erzeugt wird. Furthermore, it is possible that the at least one elevation and/or depression is produced by means of a laser, in particular by laser ablation.
Hierbei hat sich gezeigt, dass insbesondere bei der Herstellung der zumindest einen Matrize mittels einer computergesteuerten Graviermaschine und/oder Fräsmaschine Matrizen hergestellt werden können, die sich durch besonders gute Prägeergebnisse auszeichnen, insbesondere mit denen feine Konturen in Form von entsprechend geprägten Erhöhungen und/oder Vertiefungen des Substrats erzeugt werden können. Weiter ist insbesondere bei der Herstellung der Matrize vorteilhaft, dass das Verfahren weiter folgenden Schritt umfasst, der insbesondere vor dem Schritt des Erzeugens der zumindest einen Erhöhung und/oder Vertiefung in der Oberfläche der Matrize ausgeführt wird: - Verkleinern der definierten Form der zumindest einen Erhöhung und/oder Vertiefung in der Oberfläche der Matrize um einen vorbestimmten Kürzungsfaktor, wobei der Kürzungsfaktor insbesondere zwischen 0,95 und 1 , bevorzugt zwischen 0,9750 und 0,9999, weiter bevorzugt zwischen 0,98000 und 0,99999, noch weiter bevorzugt zwischen 0,99000 und 0,9999, beträgt. Vorteilhafterweise wird der vorbestimmte Kürzungsfaktor in Abhängigkeit von dem Durchmesser der magnetischen Prägewalze und/oder der Gegendruckwalze bestimmt. Weiter ist es möglich, dass der vorbestimmte Kürzungsfaktor in Abhängigkeit der Prägelänge und/oder einer Drucklänge, insbesondere auf dem Substrat, bestimmt wird. Hierbei hat sich gezeigt, dass sich durch einen derartigen Kürzungsfaktor das Prägeergebnis weiter verbessert werden kann, da hierdurch insbesondere eine mögliche Verzerrung bzw. Verlängerung des zu prägenden Reliefs insbesondere aufgrund der Krümmung der Prägewalze und/oder der Gegendruckwalze auf dem Substrat ausgeglichen werden kann. It has been shown that, in particular when producing the at least one matrix by means of a computer-controlled engraving machine and/or milling machine, matrices can be produced which are characterized by particularly good embossing results, in particular with which fine contours in the form of correspondingly embossed elevations and/or depressions of the substrate can be produced. Furthermore, it is advantageous, in particular during the production of the matrix, that the method further comprises the following step, which is carried out in particular before the step of producing the at least one elevation and/or depression in the surface of the matrix: - reducing the defined shape of the at least one elevation and/or depression in the surface of the matrix by a predetermined shortening factor, wherein the shortening factor is in particular between 0.95 and 1, preferably between 0.9750 and 0.9999, more preferably between 0.98000 and 0.99999, even more preferably between 0.99000 and 0.9999. Advantageously, the predetermined shortening factor is determined as a function of the diameter of the magnetic embossing roller and/or the counter-pressure roller. It is also possible for the predetermined shortening factor to be determined as a function of the embossing length and/or a printing length, in particular on the substrate. It has been shown that the embossing result can be further improved by such a shortening factor, since this can compensate for a possible distortion or elongation of the relief to be embossed, in particular due to the curvature of the embossing roller and/or the counter-pressure roller on the substrate.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die definierte Form der zumindest einen Erhöhung und/oder Vertiefung in der Oberfläche der Matrize gemäß einem vorbestimmten Verzerrungsfaktor, insbesondere entlang einer Flächennormalen der von der Matrize aufgespannten Ebene, verzerrt wird. So ist es möglich, dass die zumindest eine Erhöhung und/oder Vertiefung eine Verzerrung, insbesondere entlang einer Flächennormalen der von der Matrize aufgespannten Ebene, aufweist. Furthermore, it is advantageous if the defined shape of the at least one elevation and/or depression in the surface of the die is distorted according to a predetermined distortion factor, in particular along a surface normal of the plane spanned by the die. Thus, it is possible for the at least one elevation and/or depression to exhibit a distortion, in particular along a surface normal of the plane spanned by the die.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung exemplarisch unter Zuhilfenahme der beiliegenden, nicht maßstabgetreuen Figuren erläutert. Fig. 1a bis 1c zeigen schematisch eine Vorrichtung sowie einIn the following, embodiments of the invention are explained by way of example with the aid of the enclosed figures, which are not to scale. Fig. 1a to 1c show schematically a device and a
Verfahren zum rotativen Blindprägen; Process for rotary blind embossing;
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum rotativenFig. 2 shows schematically a device for rotary
Blindprägen; blind embossing;
Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum rotativenFig. 3 shows schematically a device for rotary
Blindprägen; blind embossing;
Fig. 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt der Vorrichtung, wobei insbesondere das Positioniersystem dargestellt ist; Fig. 4 shows schematically a section of the device, in particular showing the positioning system;
Fig. 5a zeigt schematisch eine Schnittdarstellung einer Matrize; Fig. 5a shows schematically a sectional view of a die;
Fig. 5b zeigt schematisch eine Schnittdarstellung einer Patrize; Fig. 5b shows a schematic sectional view of a male part;
In den Figuren sind unterschiedliche Beispiele von Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt. Dabei wurden gleiche oder gleich wirkende Komponenten jeweils mit denselben Referenzzeichen versehen. Wo die in den Figuren dargestellten Ausgestaltungen Gemeinsamkeiten aufweisen, wurde zur Vermeidung von Wiederholungen davon abgesehen, diese Gemeinsamkeiten mehrfach zu beschreiben. Die jeweiligen Unterschiede der Ausgestaltungen sind zu den Figuren jeweils beschrieben. Es versteht sich von selbst, dass der Fachmann innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche einzelne Ausgestaltungen abwandeln oder einzelne Merkmale dieser Ausgestaltungen miteinander kombinieren kann. The figures illustrate various examples of embodiments of the invention. Identical or equivalent components have been provided with the same reference symbols. Where the embodiments illustrated in the figures have common features, these common features have been omitted from being described multiple times to avoid repetition. The respective differences between the embodiments are described in relation to the figures. It goes without saying that a person skilled in the art can modify individual embodiments or combine individual features of these embodiments within the scope of the claims.
Fig. 1a bis Fig. 1c zeigen schematisch eine Vorrichtung 1 zum rotativen Blindprägen. Die Vorrichtung 1 zum rotativen Blindprägen eines Substrats 3 umfasst eine Arbeitsstation 1a, welche eine magnetische Prägewalze 2a und eine Gegendruckwalze 2b umfasst, wobei zumindest eine Matrize 4a an der magnetischen Prägewalze 2a magnetisch angeordnet ist und zumindest eine Patrize 4b an der Gegendruckwalze 2b angeordnet ist, wobei die zumindest eine Matrize 4a mehrschichtig ausgebildet ist und zumindest eine erste Metallschicht 8 aus einem ferromagnetischen Material aufweist und dass die zumindest eine Matrize 4a auf der der magnetischen Prägewalze 2a zugewandten Seite eine Folie 7 aufweist. Fig. 1a to Fig. 1c show schematically a device 1 for rotary blind embossing. The device 1 for the rotary blind embossing of a substrate 3 comprises a work station 1a, which comprises a magnetic embossing roller 2a and a counter-pressure roller 2b, wherein at least one matrix 4a is magnetically arranged on the magnetic embossing roller 2a and at least one patrix 4b is arranged on the counter-pressure roller 2b, wherein the at least one matrix 4a is multi-layered and has at least a first metal layer 8 made of a ferromagnetic material and that the at least one matrix 4a has a film 7 on the side facing the magnetic embossing roller 2a.
Die Folie 7 auf der der magnetischen Prägewalze 2a zugewandten Seite der Matrize 4a führt vorteilhafterweise dazu, dass die Haftkraft der Matrize 4a auf der magnetischen Prägewalze 2a gegenüber in etwa tangential angreifenden Kräften deutlich erhöht ist, insbesondere um bis zu 50% oder mehr als 50% erhöht ist, als bei herkömmlichen Matrizen mit einer Unterseite aus Stahl. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die Folie 7, insbesondere welche aus einem thermoplastischen Elastomer gebildet ist, sich sowohl an die erste Metallschicht 8 der Matrize 4a als auch an den Außenumfang der magnetischen Prägewalze 2a anschmiegt. Dadurch werden Lufteinschlüsse zwischen Matrize 4a und der magnetischen Prägewalze 2a verringert, was zu einem „Vakuumeffekt“ führt. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Matrize 4a in Tangentialrichtung eine erhöhte Haftkraft aufweist, wodurch ein Verschieben der Matrize 4a während des Prägevorgangs und aufgrund der während des Prägevorgangs auftretenden tangentialen Kräfte verringert oder sogar vollständig verhindert wird. Somit wird die Positionshaltigkeit bzw. The foil 7 on the side of the die 4a facing the magnetic embossing roller 2a advantageously results in the adhesive force of the die 4a on the magnetic embossing roller 2a being significantly increased against approximately tangentially acting forces, in particular by up to 50% or more than 50%, compared to conventional dies with a steel underside. This is due in particular to the fact that the foil 7, in particular which is formed from a thermoplastic elastomer, conforms to both the first metal layer 8 of the die 4a and the outer circumference of the magnetic embossing roller 2a. This reduces air pockets between the die 4a and the magnetic embossing roller 2a, resulting in a "vacuum effect." In other words, this means that the die 4a has an increased adhesive force in the tangential direction, which reduces or even completely prevents any displacement of the die 4a during the stamping process and due to the tangential forces occurring during the stamping process. Thus, the positional stability or
Registergenauigkeit der Matrize 4a während des gesamten Prägezyklus beibehalten. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Haftkraft pro Fläche der zumindest einen Matrize 4a auf der magnetischen Prägewalze 2a gegenüber in etwa tangential angreifenden Kräften mindestens 5 N/cm2 beträgt. Des Weiteren ist die Matrize 4a dennoch einfach von der magnetischen Prägewalze 2a zu entfernen, in dem sie vorzugsweise radial von der Prägewalze 2a angehoben wird. Hierbei muss lediglich die Magnetkraft der magnetischen Prägewalze 2a überwunden werden. Die Effekte der erhöhten Haftkraft durch die Folie 7 auf der der Oberfläche des magnetischen Prägewalze 2a zugewandten Seite der Matrize 4a treten somit in Radialrichtung der magnetischen Prägewalze 2a nur gering oder gar nicht auf. Register accuracy of the die 4a is maintained throughout the entire embossing cycle. Preferably, the adhesive force per area of the at least one die 4a on the magnetic embossing roller 2a against approximately tangentially acting forces is at least 5 N/cm 2 . Furthermore, the die 4a is nevertheless easy to remove from the magnetic embossing roller 2a by preferably radially removing it from the Embossing roller 2a is raised. In this case, only the magnetic force of the magnetic embossing roller 2a must be overcome. The effects of the increased adhesive force caused by the foil 7 on the side of the die 4a facing the surface of the magnetic embossing roller 2a thus occur only slightly or not at all in the radial direction of the magnetic embossing roller 2a.
Mittels der in Fig. 1a gezeigten Vorrichtung 1 wird, wie in den Fig. 1a bis Fig. 1c gezeigt, ein Verfahren zum rotativen Blindprägen eines Substrats 3 in der Arbeitsstation 1a umfassend eine magnetische Prägewalze 2a und eine Gegendruckwalze 2b durchgeführt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, insbesondere in der folgenden Reihenfolge: a) Bereitstellen eines Substrats 3; b) Anordnen zumindest einer Matrize 4a an einer magnetischen Prägewalze 2a; c) Anordnen zumindest einer Patrize 4b an einer Gegendruckwalze 2b; d) Blindprägen des Substrats 3 mittels der zumindest einen Matrize 4a und der zumindest einen Patrize 4b. By means of the device 1 shown in Fig. 1a, as shown in Fig. 1a to Fig. 1c, a method for the rotary blind embossing of a substrate 3 in the work station 1a comprising a magnetic embossing roller 2a and a counter-pressure roller 2b is carried out, wherein the method comprises the following steps, in particular in the following order: a) Providing a substrate 3; b) Arranging at least one matrix 4a on a magnetic embossing roller 2a; c) Arranging at least one male mold 4b on a counter-pressure roller 2b; d) Blind embossing the substrate 3 by means of the at least one matrix 4a and the at least one male mold 4b.
Bei der in Fig. 1a gezeigten Ausführungen ist die Matrize 4a bereits an der magnetischen Prägewalze 2a angeordnet. Die Anordnung der Matrize 4a ist zu Fig. 4 im Detail beschrieben. Ferner ist in Fig. 1a auch bereits die Matrize 4a auf der Gegendruckwalze 2b angeordnet. Fig. 1a zeigt somit das das Bereitstellen des Substrats 3. Anschließend wird, wie in Fig. 1 b gezeigt, das Substrat 3 mittels der an der magnetischen Prägewalze 2a angeordneten Matrize 4a und der an der Gegendruckwalze 2b angeordneten Patrize 4b geprägt bzw. blindgeprägt. In the embodiment shown in Fig. 1a, the die 4a is already arranged on the magnetic embossing roller 2a. The arrangement of the die 4a is described in detail in Fig. 4. Furthermore, in Fig. 1a, the die 4a is also already arranged on the counter-pressure roller 2b. Fig. 1a thus shows the preparation of the substrate 3. Subsequently, as shown in Fig. 1b, the substrate 3 is embossed or blind embossed by means of the die 4a arranged on the magnetic embossing roller 2a and the male die 4b arranged on the counter-pressure roller 2b.
Wie in Fig. 1c gezeigt, ist es von Vorteil, wenn in dem in Fig. 1 b gezeigten Schritt das Substrat 3 derart blindgeprägt wird, dass das Substrat 3 zumindest eine Erhöhung 5a und/oder Vertiefung 5b aufweist. Unter einer Erhöhung 5a und/oder Vertiefung 5b des Substrats 3 wird insbesondere eine Reliefform verstanden, welche ein Muster, Motiv oder eine Schrift darstellt. Bei einer Erhöhung 5a des Substrats 3 relativ zu einem unbearbeiteten Bereich des Substrats 3 handelt es sich bevorzugt um eine Hochprägung, so dass das Muster, Motiv oder die Schrift erhaben in das Substrat 3 geprägt ist. Bei einer Vertiefung 5b des Substrats 3 relativ zu einem unbearbeiteten Bereich des Substrats 3 handelt es sich bevorzugt um eine Tiefprägung, so dass das Muster, Motiv oder die Schrift vertieft in das Substrat 3 geprägt ist. Beispielsweise wäre bei einer Tiefprägung die in Fig. 1c gezeigte Erhöhung 5a und/oder Vertiefung 5b an der von dem Substrat 3 aufgespannten Ebene gespiegelt, d.h. die Ausbuchtung des Substrats 3 würde nun nach unten und nicht nach oben zeigen. As shown in Fig. 1c, it is advantageous if, in the step shown in Fig. 1b, the substrate 3 is blind embossed in such a way that the substrate 3 has at least one elevation 5a and/or depression 5b. An elevation 5a and/or depression 5b of the substrate 3 is understood in particular to mean a relief form which represents a pattern, motif or writing. An elevation 5a of the substrate 3 relative to an unprocessed area of the substrate 3 is preferably a raised embossing, so that the pattern, motif or writing is embossed into the substrate 3 in a raised manner. A depression 5b of the substrate 3 relative to an unprocessed area of the substrate 3 is preferably a debossing, so that the pattern, motif or writing is embossed into the substrate 3 in a recessed manner. For example, in the case of a debossing, the elevation 5a and/or depression 5b shown in Fig. 1c would be mirrored on the plane spanned by the substrate 3, ie the bulge of the substrate 3 would now point downwards and not upwards.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Erhöhung 5a und/oder Vertiefung 5b des Substrats 3 mit einer Höhe und/oder Tiefe von mindestens 0,01 mm, bevorzugt mindestens 0,03 mm, weiter bevorzugt mindestens 0,1 mm, erzeugt wird. Furthermore, it is advantageous if the at least one elevation 5a and/or depression 5b of the substrate 3 is produced with a height and/or depth of at least 0.01 mm, preferably at least 0.03 mm, more preferably at least 0.1 mm.
Wie in Fig. 1a bis Fig. 1c schematisch gezeigt, beträgt das Verhältnis des Durchmessers der magnetischen Prägewalze 2a zu dem Durchmesser der Gegendruckwalze 2b 1 zu 1. Es ist jedoch auch möglich, dass die magnetische Prägewalze 2a und die Gegendruckwalze 2b unterschiedliche Durchmesser aufweisen. So ist es auch möglich, dass das Verhältnis des Durchmessers der magnetischen Prägewalze 2a zu dem Durchmesser der Gegendruckwalze 2b 1 zu 2 beträgt. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der magnetischen Prägedruckwalze 2a zwischen 100 mm und 450 mm, bevorzugt zwischen 200 mm und 350 mm, und/oder beträgt der Durchmesser der Gegendruckwalze 2b zwischen 200 mm und 800 mm, bevorzugt zwischen 400 mm und 700 mm. So ist es möglich, dass der Durchmesser der magnetischen Prägewalze 2a beispielsweise 300 mm ± 5 mm, bevorzugt 298,4 mm ± 0,02 mm, und/oder der Durchmesser der Gegendruckwalze 2b beispielsweise 600 mm ± 5 mm, bevorzugt 599,4 mm ± 0,02 mm, beträgt. As shown schematically in Fig. 1a to Fig. 1c, the ratio of the diameter of the magnetic embossing roller 2a to the diameter of the counter-pressure roller 2b is 1 to 1. However, it is also possible for the magnetic embossing roller 2a and the counter-pressure roller 2b to have different diameters. Thus, it is also possible for the ratio of the diameter of the magnetic embossing roller 2a to the diameter of the counter-pressure roller 2b to be 1 to 2. Preferably, the diameter of the magnetic embossing roller 2a is between 100 mm and 450 mm, more preferably between 200 mm and 350 mm, and/or the diameter of the counter-pressure roller 2b is between 200 mm and 800 mm, more preferably between 400 mm and 700 mm. Thus, it is possible that the diameter of the magnetic embossing roller 2a is, for example, 300 mm ± 5 mm, preferably 298.4 mm ± 0.02 mm, and/or the The diameter of the counter-pressure roller 2b is, for example, 600 mm ± 5 mm, preferably 599.4 mm ± 0.02 mm.
Das Substrat 3 wird, wie in Fig. 1a bis Fig. 1c gezeigt, vorzugsweise als Bogenware bereitgestellt. Es ist jedoch auch möglich, dass das Substrat 3 als Rollenware für eine Verarbeitung von Rolle-zu-Rolle bereitgestellt wird. The substrate 3 is preferably provided as a sheet, as shown in Fig. 1a to Fig. 1c. However, it is also possible for the substrate 3 to be provided as a roll for roll-to-roll processing.
Vorzugsweise umfasst das Substrat 3 Zellstoff und/oder Kunststoffe. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Substrat 3 um Papier, Karton und/oder Folien, insbesondere Kunststofffolien, oder Hybrid- und/oder Verbundstoffen aus derartigen Materialien. Preferably, the substrate 3 comprises cellulose and/or plastics. Advantageously, the substrate 3 is paper, cardboard, and/or films, in particular plastic films, or hybrid and/or composite materials made of such materials.
Wie in Fig. 1a bis Fig. 1c durch die Pfeile angedeutet, werden die magnetische Prägewalze 2a und die Gegendruckwalze 2b vorzugsweise mit einander entsprechenden Umlaufgeschwindigkeiten zueinander entgegengesetzt angetrieben. Hierbei greifen vorteilhafterweise die Matrize 4a und die Patrize 4b bei jedem Umlauf derart ineinander, dass das zwischen der Matrize 4a und der Patrize 4b befindliche Substrat 3, insbesondere in einem Überlappungsbereich der Matrize 4a und der Patrize 4b, geprägt wird. As indicated by the arrows in Fig. 1a to Fig. 1c, the magnetic embossing roller 2a and the counterpressure roller 2b are preferably driven in opposite directions at corresponding rotational speeds. Advantageously, the die 4a and the male die 4b mesh with each other during each rotation such that the substrate 3 located between the die 4a and the male die 4b is embossed, particularly in an overlapping area of the die 4a and the male die 4b.
Mittels der in Fig. 1 a bis Fig. 1 c gezeigten Vorrichtung 1 ist es möglich, dass das Substrat 3 derart geprägt wird, dass die Abweichungen zwischen den Prägungen jedes Umlaufs weniger als 2% Prozent, bevorzugt weniger als 1 % Prozent, noch weiter bevorzugt weniger als 0,05% Prozent, betragen. By means of the device 1 shown in Fig. 1 a to Fig. 1 c, it is possible for the substrate 3 to be embossed in such a way that the deviations between the embossings of each revolution are less than 2% percent, preferably less than 1% percent, even more preferably less than 0.05% percent.
Bezüglich der Anordnung der Matrize 4a auf der magnetischen Prägewalze 2a und der Patrize 4b auf der Gegendruckwalze 2b sowie der Ausgestaltung der Matrize 4a und der Patrize 4b ist hier auf untenstehende Ausführungen zu Fig. Regarding the arrangement of the die 4a on the magnetic embossing roller 2a and the male die 4b on the counter-pressure roller 2b as well as the design of the die 4a and the male die 4b, please refer to the explanations below for Fig.
4 verwiesen. Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zum rotativen Blindprägen. Die Vorrichtung 1 der Fig. 2 unterscheidet sich von der Vorrichtung 1 der Fig. 1a bis Fig. 1c dadurch, dass auf der magnetischen Prägewalze 2a drei Matrizen 4a und auf der Gegendruckwalze 2b entsprechend drei Patrizen 4b angeordnet sind. Es ist unteranderem denkbar, dass die magnetische Prägewalze 2a und/oder die Gegendruckwalze 2b mit derart vielen Matrizen 4a und/oder Patrizen 4b bestückt werden, sodass ein Großteil der Umfangsfläche oder bestmöglich die gesamte Umfangsfläche der magnetischen Prägewalze 2a und/oder Gegendruckwalze 2b mit Matrizen 4a bzw. Patrizen 4b bestückt ist. 4. Fig. 2 schematically shows a device 1 for rotary blind embossing. The device 1 of Fig. 2 differs from the device 1 of Figs. 1a to 1c in that three dies 4a are arranged on the magnetic embossing roller 2a and correspondingly three male dies 4b are arranged on the counter-pressure roller 2b. It is conceivable, among other things, that the magnetic embossing roller 2a and/or the counter-pressure roller 2b are equipped with so many dies 4a and/or male dies 4b that a large part of the circumferential surface, or ideally the entire circumferential surface, of the magnetic embossing roller 2a and/or counter-pressure roller 2b is equipped with dies 4a and male dies 4b.
Auch bei der Ausführung gemäß Fig. 2 werden die magnetische Prägewalze 2a und die Gegendruckwalze 2b vorzugsweise mit einander entsprechenden Umlaufgeschwindigkeiten zueinander entgegengesetzt angetrieben, wobei die Matrizen 4a und die Patrizen 4b bei jedem Umlauf jeweils derart ineinandergreifen, dass das zwischen den Matrizen 4a und den Patrizen 4b befindliche Substrat 3, insbesondere in einem Überlappungsbereich der Matrizen 4a und der Patrizen 4b, geprägt wird. Also in the embodiment according to Fig. 2, the magnetic embossing roller 2a and the counter-pressure roller 2b are preferably driven in opposite directions to each other at corresponding rotational speeds, wherein the matrices 4a and the male dies 4b engage with each other during each rotation in such a way that the substrate 3 located between the matrices 4a and the male dies 4b, in particular in an overlapping region of the matrices 4a and the male dies 4b, is embossed.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführung einer Vorrichtung 1 zum rotativen Blindprägen eines Substrats 3 dargestellt. Im Wesentlichen entspricht die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2, jedoch mit dem Unterschied, dass die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 eine Transporteinrichtung 11 umfasst, welche zum Transport des Substrats 3 dient. So es beispielsweise möglich, dass die Transporteinrichtung 11 eine Vorratsrolle, auf welcher das Substrat 3 aufgewickelt ist, umfasst. Alternativ ist es auch möglich, dass die Transportrichtung 11 zum Transportieren Substrats 3 in Bogenform ausgestaltet ist. Fig. 3 shows a further embodiment of a device 1 for rotary blind embossing of a substrate 3. The device 1 according to Fig. 3 essentially corresponds to the device 1 according to Fig. 2, but with the difference that the device 1 according to Fig. 3 comprises a transport device 11, which serves to transport the substrate 3. For example, it is possible for the transport device 11 to comprise a supply roll on which the substrate 3 is wound. Alternatively, it is also possible for the transport direction 11 to be designed in an arc shape for transporting the substrate 3.
Weiter umfasst die Vorrichtung 1 die Arbeitsstation 1b zum Bedrucken des Substrats 3. Vorzugsweise umfasst die Arbeitsstation 1 b eine Druckwalze. Vorzugsweise erfolgt das Bedrucken hierbei mittels Offsetdruck, Siebdruck, Tiefdruck, Flexodruck, Hochdruck oder Inkjet-Druck. Weiter ist es bevorzugt, wenn der Druck mittels einer Druckwalze erzeugt wird. Bei dem Bedrucken werden vorteilhafterweise eine oder mehrere Druckfarben, insbesondere gemäß einem Raster, auf das Substrat 3 aufgebracht. Furthermore, the device 1 comprises the work station 1b for printing the substrate 3. Preferably, the work station 1b comprises a printing roller. Printing is preferably carried out using offset printing, screen printing, gravure printing, flexographic printing, letterpress printing, or inkjet printing. Furthermore, it is preferred if the print is produced using a printing roller. During printing, one or more printing inks are advantageously applied to the substrate 3, in particular according to a screen pattern.
Weiter umfasst die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 die Arbeitsstation 1a zum rotativen Blindprägen des Substrats 3. Bezüglich der Ausgestaltung der Arbeitsstation 1a und des rotativen Blindprägens ist hier auch auf obige Ausführungen verweisen. Furthermore, the device 1 according to Fig. 3 comprises the work station 1a for the rotary blind embossing of the substrate 3. With regard to the design of the work station 1a and the rotary blind embossing, reference is also made to the above explanations.
Weiter umfasst die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 die Arbeitsstation 1c zum Rillen und/oder Falzen des Substrats 3. Bevorzugt umfasst die Arbeitsstation 1c ein Drückwerkzeug und/oder Falzwerkzeug zur Erzeugung einer scharfen Knickkante. Vorzugsweise wird bei dem Rillen die Biegefähigkeit des Substrats 3 mittels eines Drückwerkzeugs insbesondere durch Stoffverdrängung verändert. Unter Falzen wird bevorzugt das Herstellen einer scharfen Knickkante mit Hilfe eines Werkzeugs verstanden. Furthermore, the device 1 according to Fig. 3 comprises the work station 1c for creasing and/or folding the substrate 3. Preferably, the work station 1c comprises a pressing tool and/or folding tool for producing a sharp crease. During the creasing process, the bendability of the substrate 3 is preferably changed by means of a pressing tool, in particular by material displacement. Folding is preferably understood to mean the production of a sharp crease using a tool.
Weiter umfasst die Vorrichtung 1 die Arbeitsstation 1d zum Zertrennen des Substrats 3. Vorteilhafterweise umfasst die Arbeitsstation 1d ein Schneidwerkzeug. Vorzugsweise wird das Substrat 3 durch Stanzen zertrennt, wobei insbesondere das Substrat 3 mittels eines Schneidwerkzeugs und/oder Stanzwerkzeugs zertrennt wird. The device 1 further comprises the workstation 1d for separating the substrate 3. Advantageously, the workstation 1d comprises a cutting tool. Preferably, the substrate 3 is separated by punching, with the substrate 3 being separated in particular by means of a cutting tool and/or punching tool.
Vorzugsweise ist es sinnvoll, wenn das Substrat 3 kontinuierlich verarbeitet wird. Preferably, it is useful if the substrate 3 is processed continuously.
Auch ist es von Vorteil, wenn das Substrat 3 als Bogenware bereitgestellt wird.It is also advantageous if the substrate 3 is provided as sheet material.
Weiter ist es hierbei bevorzugt, wenn die Abweichungen zwischen den Prägungen auf den Bögen des als Bogenware bereitgestellten Substrats 3 weniger als 2% Prozent, bevorzugt weniger als 1 % Prozent, noch weiter bevorzugt weniger als 0,05% Prozent, betragen. Furthermore, it is preferred if the deviations between the embossings on the sheets of the substrate 3 provided as sheet goods less than 2% percent, preferably less than 1% percent, even more preferably less than 0.05% percent.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Arbeitsstation 1 b vor der Arbeitsstation 1 a umfassend die magnetische Prägewalze 2a und die Gegendruckwalze 2b angeordnet. Die Arbeitsstationen 1 c und 1 d, sind nach der Arbeitsstation 1 a umfassend die magnetische Prägewalze 2a und die Gegendruckwalze 2b angeordnet. Es sind jedoch auch andere Reihenfolgen der Arbeitsstationen 1 a, 1 b, 1 c, 1d denkbar. So ist es beispielsweise möglich, dass die Arbeitsstation 1 c vor und/oder die Arbeitsstation 1 b nach der Arbeitsstation 1a umfassend die magnetische Prägewalze 2a und die Gegendruckwalze 2b angeordnet ist. As shown in Fig. 3, work station 1b is arranged before work station 1a, comprising the magnetic embossing roller 2a and the counterpressure roller 2b. Work stations 1c and 1d are arranged after work station 1a, comprising the magnetic embossing roller 2a and the counterpressure roller 2b. However, other sequences of work stations 1a, 1b, 1c, 1d are also conceivable. For example, it is possible for work station 1c to be arranged before and/or work station 1b after work station 1a, comprising the magnetic embossing roller 2a and the counterpressure roller 2b.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn mittels der Vorrichtung 1 oder mittels des Verfahrens mehr als 8000 Bögen pro Stunde, bevorzugt mehr als 10000 Bögen pro Stunde, weiter bevorzugt mehr als 12000 Bögen pro Stunde, noch weiter bevorzugt mehr als 15000 Bögen pro Stunde, des als Bogenware bereitgestellten Substrats 3, verarbeitet werden. Furthermore, it is advantageous if more than 8000 sheets per hour, preferably more than 10000 sheets per hour, more preferably more than 12000 sheets per hour, even more preferably more than 15000 sheets per hour, of the substrate 3 provided as sheet material are processed by means of the device 1 or by means of the method.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt der Vorrichtung 1 , bei dem das Positioniersystem 6 dargestellt ist. Das Positioniersystem 6 dient zum Anordnen der zumindest einen Matrize 4a oder mehrere Matrizen 4a auf der Umfangsfläche der magnetischen Prägewalze 2a. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist das Positioniersystem 6 in unmittelbarer Nähe zur magnetischen Prägewalze 2a angeordnet ist. Ferner wirkt das Positioniersystem 6 mit der magnetischen Prägewalze 2a zusammen. Über den Drehwinkel der magnetischen Prägewalze 2a wird die Position der zumindest einen Matrize 4a in Radialrichtung der magnetischen Prägewalze 2a definiert. Fig. 4 schematically shows a section of the device 1, in which the positioning system 6 is shown. The positioning system 6 serves to arrange the at least one matrix 4a or several matrices 4a on the circumferential surface of the magnetic embossing roller 2a. As shown in Fig. 4, the positioning system 6 is arranged in the immediate vicinity of the magnetic embossing roller 2a. Furthermore, the positioning system 6 interacts with the magnetic embossing roller 2a. The position of the at least one matrix 4a in the radial direction of the magnetic embossing roller 2a is defined via the angle of rotation of the magnetic embossing roller 2a.
Ferner umfasst das Positioniersystem 6 einen verschiebbaren Anschlag 6a, wobei der Anschlag 6a die Position der zumindest einen Matrize 4a vorgibt. Bei dem Anschlag 6a kann es sich, wie in Fig. 4 gezeigt, um einen Anschlag 6a mit zwei Armen handeln, wobei die zwei Arme unter einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Je nach Formgebung der Matrize 4a kann der Anschlag 6a jedoch auch anders ausgestaltet sein. Wie in Fig. 4 gezeigt, kann dann eine Matrize 4a, in diesem Fall eine rechteckige Matrize 4a, an dem Anschlag 6a angelegt werden und entsprechend auf der magnetischen Prägewalze 2a positioniert und magnetisch befestigt werden. Furthermore, the positioning system 6 comprises a displaceable stop 6a, wherein the stop 6a specifies the position of the at least one die 4a. The stop 6a can be, as shown in Fig. 4, a stop 6a with two arms, whereby the two arms are arranged at a right angle to each other. However, depending on the shape of the die 4a, the stop 6a can also be designed differently. As shown in Fig. 4, a die 4a, in this case a rectangular die 4a, can then be placed against the stop 6a and positioned accordingly on the magnetic embossing roller 2a and magnetically secured.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die zumindest eine Matrize 4a vor dem Anbringen an der magnetischen Prägewalze 2a entsprechend gebogen wird, sodass die Rundung der zumindest einen Matrize 4a im Wesentlichen der Rundung der magnetischen Prägewalze 2a entspricht. Preferably, it is provided that the at least one die 4a is bent accordingly before being attached to the magnetic embossing roller 2a, so that the curvature of the at least one die 4a substantially corresponds to the curvature of the magnetic embossing roller 2a.
Ferner wird die zumindest eine Matrize 4a bevorzugt derart auf der magnetischen Prägewalze 2a angeordnet, sodass die Folie 7 der zumindest einen Matrize 4a der Oberfläche der magnetischen Prägewalze 2a zugewandt ist. Diese Anordnung sorgt für eine hohe Halte- bzw. Haftkraft der Matrize 4a auf der magnetischen Prägewalze in Tangentialrichtung, wodurch ein Verschieben, insbesondere in Tangentialrichtung, der zumindest einen Matrize 4a vermieden wird. Furthermore, the at least one die 4a is preferably arranged on the magnetic embossing roller 2a such that the film 7 of the at least one die 4a faces the surface of the magnetic embossing roller 2a. This arrangement ensures a high holding or adhesive force of the die 4a on the magnetic embossing roller in the tangential direction, thereby preventing displacement, particularly in the tangential direction, of the at least one die 4a.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass anhand der Anordnung der zumindest einen Matrize 4a auf der magnetischen Prägewalze 2a nachfolgend die Anordnung der zumindest einen Patrize 4b auf der Gegendruckwalze 2b erfolgt, insbesondere im Register bzw. registergenau zur zumindest einen Matrize 4a. It is preferably provided that, based on the arrangement of the at least one die 4a on the magnetic embossing roller 2a, the arrangement of the at least one male die 4b on the counter-pressure roller 2b is subsequently carried out, in particular in register or in exact register with the at least one die 4a.
Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass zunächst zumindest ein Trägerblech auf dem Umfang der Gegendruckwalze 2b angeordnet wird. Es kann auch möglich sein, dass die Gegendruckwalze 2b zumindest ein Trägerblech auf seiner Umfangfläche aufweist. Ferner kann die Gegendruckwalze 2b derart ausgestaltet sein, dass diese zwei Systeme aufweist. Dabei beansprucht in etwa je ein System in etwa die Hälfte der Umfangsfläche der Gegendruckwalze 2b. In diesem Fall können somit zwei Trägerbleche auf der Gegendruckwalze 2b angeordnet sein. For this purpose, it is preferably provided that at least one carrier plate is initially arranged on the circumference of the counter-pressure roller 2b. It may also be possible for the counter-pressure roller 2b to have at least one carrier plate on its circumferential surface. Furthermore, the counter-pressure roller 2b can be designed such that it has two systems. In this case, each system takes up approximately half of the circumferential surface of the Counterpressure roller 2b. In this case, two carrier plates can be arranged on the counterpressure roller 2b.
Für die Anordnung der zumindest einen Patrize 4b kann an dem Umfang der Gegendruckwalze 2b mindestens ein Trägerblech angeordnet sein, wobei auf dem Trägerblech For the arrangement of the at least one male die 4b, at least one carrier plate can be arranged on the circumference of the counter-pressure roller 2b, wherein on the carrier plate
I) ein Maternkarton angeordnet ist, in dem zu der zumindest einen Matrize 4a zumindest eine korrespondierende Patrize 4b abgeformt ist; oder I) a matrix carton is arranged in which at least one corresponding male mold 4b is molded to the at least one female mold 4a; or
II) zu der zumindest einen Matrize 4a zumindest eine korrespondierende Patrize 4b angeordnet ist; oder II) at least one corresponding male die 4b is arranged to the at least one female die 4a; or
III) flächig ein UV-härtbarer Kunststoff aufgebracht ist, in dem zu der zumindest einen Matrize 4a zumindest eine korrespondierende Patrize 4b abgeformt ist. III) a UV-curable plastic is applied over a large area, in which at least one corresponding male mold 4b is molded to the at least one female mold 4a.
Gemäß der ersten Variante I) ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Maternkartonbogen auf dem Trägerblech angeordnet, insbesondere aufgeklebt, wird, und bevorzugt der Maternkartonbogen befeuchtet wird, und der Maternkartonbogen mit der auf der magnetischen Prägewalze 2a zumindest einen angeordneten Matrize 4a geprägt wird, um die zumindest eine Patrize in den Maternkartonbogen zu bilden. Das Befeuchten des Maternkartonbogen macht diesen weich, sodass sich mit relativ geringer Kraft die Kontur der zumindest einen Matrize 4a in den Maternkartonbogen übertragen lässt. Das Befeuchten erfolgt bevorzugt mittels Sprühnebels. According to the first variant I), it is preferably provided that a master cardboard sheet is arranged, in particular glued, on the carrier sheet, and preferably the master cardboard sheet is moistened, and the master cardboard sheet is embossed with the at least one die 4a arranged on the magnetic embossing roller 2a in order to form the at least one male part in the master cardboard sheet. Moistening the master cardboard sheet softens it, so that the contour of the at least one die 4a can be transferred to the master cardboard sheet with relatively little force. Moistening is preferably carried out by means of a spray mist.
Beim Prägen gemäß der ersten Variante I) wird der Maternkartonbogen bevorzugt verdichtet, insbesondere wobei die Feuchtigkeit aus dem Maternkartonbogen herausgedrückt wird. Dadurch gewinnt der Maternkartonbogen wieder an Stabilität und die abgeformte Kontur der zumindest einen Matrize 4a wird formstabil. Ferner kann vorgesehen sein, dass die magnetische Prägewalze beheizt ist, insbesondere mit einer Temperatur im Bereich von 25°C bis 50°C, bevorzugt von 30°C bis 45°C, besonders bevorzugt von 35°C bis 40°C, um den Maternkartonbogen zu trocknen, sodass sich die zumindest eine Patrize 4b verfestigt. During embossing according to the first variant I), the sheet of matrix cardboard is preferably compacted, in particular, the moisture is pressed out of the sheet of matrix cardboard. As a result, the sheet of matrix cardboard regains stability, and the molded contour of the at least one matrix 4a becomes dimensionally stable. Furthermore, it can be provided that that the magnetic embossing roller is heated, in particular with a temperature in the range from 25°C to 50°C, preferably from 30°C to 45°C, particularly preferably from 35°C to 40°C, in order to dry the matrix cardboard sheet so that the at least one male mold 4b solidifies.
Alternativ kann gemäß der zweiten Variante II) die zumindest eine Patrize 4b als Einzelpatrize bzw. jede Patrize 4b als Einzelpatrize ausgeführt sein. Die Patrize 4b kann beispielsweise Materialien aufweisen, einzeln oder in Kombination ausgewählt aus: Kunststoff, Silikon, Gummi, Messing. D.h. bei dieser Ausgestaltung ist die Form der Patrize 4b bereits eingearbeitet, vorzugsweise mittels Laser, Photolithographie, Fräsen, in einem additiven Druckverfahren hergestellt, wie z.B. 3D-Druck, etc. Die Form der Patrize 4b ist dabei bevorzugt als Gegenform zur zumindest einen Matrize 4a ausgestaltet. Alternatively, according to the second variant II), the at least one male mold 4b can be designed as an individual male mold, or each male mold 4b can be designed as an individual male mold. The male mold 4b can, for example, comprise materials selected individually or in combination from: plastic, silicone, rubber, brass. This means that in this embodiment, the shape of the male mold 4b is already incorporated, preferably by means of a laser, photolithography, milling, an additive printing process, such as 3D printing, etc. The shape of the male mold 4b is preferably designed as a counter-mold to the at least one female mold 4a.
Zur Befestigung auf der Gegendruckwalze 2b wird die zumindest eine Patrize 4b mit einem doppelseitigen Klebeband auf ihrer der Gegendruckwalze 2b zugewandten Seite versehen. Ferner wird die zumindest eine Patrize 4b auf ihrer der zumindest einen Matrize 4a zugewandten Seite ebenfalls mit einem Kleber, einem doppelseitigem Klebeband oder Klebestücken versehen. Anschließend wird die Patrize 4b formschlüssig auf die zumindest eine Matrize 4a aufgeklebt. Daraufhin wird die magnetische Gegendruckwalze 2b in Kontakt mit der Gegendruckwalze 2b gebracht, insbesondere derart, dass die Unterseite der Patrize 4b, insbesondere die der Gegendruckwalze 2b zugewandte Seite der Patrize 4b, mit dem Trägerblech der Gegendruckwalze 2b in Kontakt gebracht wird. Durch das doppelseitige Klebeband haftet die zumindest eine Patrize 4b nun an derFor attachment to the counter-pressure roller 2b, the at least one male part 4b is provided with a double-sided adhesive tape on its side facing the counter-pressure roller 2b. Furthermore, the at least one male part 4b is also provided with an adhesive, a double-sided adhesive tape, or adhesive pieces on its side facing the at least one female part 4a. Subsequently, the male part 4b is bonded in a form-fitting manner to the at least one female part 4a. Thereafter, the magnetic counter-pressure roller 2b is brought into contact with the counter-pressure roller 2b, in particular such that the underside of the male part 4b, in particular the side of the male part 4b facing the counter-pressure roller 2b, is brought into contact with the carrier plate of the counter-pressure roller 2b. Due to the double-sided adhesive tape, the at least one male part 4b now adheres to the
Gegendruckwalze 2b. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Haftkraft des auf der der Gegendruckwalze 2b zugewandten Seite der Patrize 4b stärker ist als die Haftkraft der der Matrize 4a zugewandten Seite aufgebrachte Klebestücke, Klebebänder oder Kleber. Denn nur so kann sich die zumindest eine Patrize 4b von der Matrize 4a nachfolgend ablösen. Abschließend werden etwaig Kleberückstände sowohl von der zumindest einen Matrize 4a als von der zumindest einen Patrize 4b entfernt. Counter-pressure roller 2b. It is preferably provided that the adhesive force of the adhesive pieces, adhesive tapes, or glue applied to the side of the male part 4b facing the counter-pressure roller 2b is stronger than the adhesive force of the side facing the female part 4a. Only in this way can the at least one male part 4b subsequently detach from the female part 4a. Finally, any adhesive residues are removed from both the at least one female mold 4a and the at least one male mold 4b.
In einer weiteren Ausführung gemäß der Variante III) kann vorgesehen sein, auf das Trägerblech zumindest teilweise oder vollflächig ein UV-härtbarer Kunststoff aufgebracht wird, welcher mittels einer UV-Vorhärtelichtquelle zumindest teilweise vorvernetzt wird, und anschließend der vorvernetzte UV- härtbare Kunststoff mittels der zumindest einen Matrize 4a geprägt wird, sodass zumindest eine Patrize 4b in den vorvernetzten UV-härtbaren Kunststoff eingebracht wird und abschließend der vorvernetzte UV-härtbare Kunststoff mittels einer UV-Endhärtelichtquelle vollständig ausgehärtet wird. In a further embodiment according to variant III), it can be provided that a UV-curable plastic is applied to the carrier sheet at least partially or over its entire surface, which is at least partially pre-crosslinked by means of a UV pre-curing light source, and then the pre-crosslinked UV-curable plastic is embossed by means of the at least one matrix 4a, so that at least one male mold 4b is introduced into the pre-crosslinked UV-curable plastic and finally the pre-crosslinked UV-curable plastic is completely cured by means of a UV final curing light source.
In Fig. 5a ist schematisch eine Schnittdarstellung einer Matrize 4a gezeigt. Wie in Fig. 5a zu sehen, ist die Matrize 4a mehrschichtig ausgebildet. Die Matrize 4a weist dabei folgenden Schichtaufbau auf, beginnend mit der der magnetischen Prägewalze 2a zugewandten Seite: Fig. 5a shows a schematic cross-sectional view of a die 4a. As can be seen in Fig. 5a, the die 4a is multi-layered. The die 4a has the following layer structure, beginning with the side facing the magnetic embossing roller 2a:
Folie 7; erste Metallschicht 8; Foil 7; first metal layer 8;
Kleberschicht 9; zweite Metallschicht 10. Adhesive layer 9; second metal layer 10.
Bei der der magnetischen Prägewalze 2a zugewandten Seite handelt es sich bevorzugt um die Unterseite der Matrize 4a. Somit weist die Matrize 4a gemäß Fig. 5a an ihrer Unterseite eine Folie 7 auf. The side facing the magnetic embossing roller 2a is preferably the underside of the die 4a. Thus, the die 4a has a foil 7 on its underside as shown in Fig. 5a.
Bevorzugt handelt es sich bei der Folie 7 um eine Kunststofffolie. Bevorzugt ist oder umfasst die Folie 7 ein thermoplastisches Elastomer. Wie oben bereits beschrieben, handelt es sich bei einem thermoplastischen Elastomer um einen Kunststoff, der sowohl Eigenschaften eines Thermoplasts als auch eines Duroplasts aufweist. Dies bewirkt, dass sich die Folie 7 sowohl an die erste Metallschicht 8 der Matrize 4a als auch an der Oberfläche der magnetischen Prägewalze 2a anschmiegt und somit eine Art „Vakuumeffekt“ ausbildet. Dies sorgt für eine erhöhte Haft- bzw. Haltekraft der Matrize 4a auf der Oberfläche der magnetischen Prägewalze 2a bezogen auf eine Krafteinwirkung in Tangentialrichtung. Preferably, the film 7 is a plastic film. Preferably, the film 7 is or comprises a thermoplastic elastomer. As already described above, a thermoplastic elastomer is a plastic that has properties of both a thermoplastic and a thermoset. This causes the film 7 to adhere to both the first metal layer 8 of the die 4a and the surface of the magnetic Embossing roller 2a, thus creating a kind of "vacuum effect." This ensures an increased adhesive or holding force of the die 4a on the surface of the magnetic embossing roller 2a relative to a force applied in the tangential direction.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Folie 7 eine Folien-Kleberschicht aufweist, die insbesondere aus einem druckempfindlichen Klebstoff (engl. pressure sensitive adhesive, PSA) gebildet ist. Die Folien-Kleberschicht kann alternativ auch mehrschichtig sein und/oder einen Heißkleber und/oder einen Zweikomponentenkleber aufweisen. Weiter ist es sinnvoll, wenn die Folien- Kleberschicht vorzugsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von 0,01 mm bis 1 ,0 mm, bevorzugt von 0,05 mm bis 0,5 mm, weiter bevorzugt von 0,06 mm bis 0,25 mm, aufweist. Zur besseren Darstellung ist in der Fig. 5a die Folien- Kleberschicht nicht gezeigt. Die Folien-Kleberschicht kann bevorzugt bei der Herstellung der Folie aufgebracht werden und ist vorzugsweise ein Teil der Folie. It is preferably provided that the film 7 has a film adhesive layer which is formed in particular from a pressure-sensitive adhesive (PSA). The film adhesive layer can alternatively also be multi-layered and/or have a hot melt adhesive and/or a two-component adhesive. Furthermore, it is expedient if the film adhesive layer preferably has a layer thickness in a range from 0.01 mm to 1.0 mm, preferably from 0.05 mm to 0.5 mm, more preferably from 0.06 mm to 0.25 mm. For better illustration, the film adhesive layer is not shown in Fig. 5a. The film adhesive layer can preferably be applied during production of the film and is preferably part of the film.
Die erste Metallschicht 8 ist aus einem ferromagnetischen Material gebildet. Vorzugsweise umfasst die erste Metallschicht 8 ein Material oder Kombinationen von Materialien, ausgewählt aus: Eisen, Stahl, Ferrite, Kobalt und/oder Nickel. Bei der in Fig. 5a gezeigten Matrize 4a wird eine erste Metallschicht 8 aus Stahl verwendet. The first metal layer 8 is formed from a ferromagnetic material. Preferably, the first metal layer 8 comprises a material or combination of materials selected from: iron, steel, ferrites, cobalt, and/or nickel. The die 4a shown in Fig. 5a uses a first metal layer 8 made of steel.
Die zweite Metallschicht 10 umfasst bevorzugt ein Material oder Kombinationen von Materialien, ausgewählt aus: Messing, Bronze, Kupfer, Nickel, Zink, Zinn, Blei, Eisen und/oder Stahl. Bei der in Fig. 5a gezeigten Matrize 4a ist die zweite Metallschicht 10 beispielsweise aus Messing gebildet. Vorzugsweise ist in die zweite Metallschicht 10 die Prägeform als Positiv- oder Negativform abgeformt, insbesondere umfassend Erhöhungen 12a und/oder Vertiefungen 12b. Die Erhöhung 12a und/oder Vertiefung 12b kann beispielsweise mittels einer computergesteuerten Graviermaschine und/oder mittels einer computergesteuerten Fräsmaschine, graviert und/oder gefräst werden. Hierzu wird vorzugsweise zunächst die Reliefform mit Hilfe eines Computers definiert und gestaltet. Die Gestaltung kann hierbei manuell oder mittels vorbestimmter Reliefformen erfolgen. Anschließend wird auf Basis dieser Gestaltung bevorzugt ein Datensatz erzeugt, der die Reliefform enthält und der Datensatz wird an die computergesteuerte Graviermaschine und/oder Fräsmaschine übertragen. Anschließend werden die Erhöhungen 12a und/oder Vertiefungen 12b insbesondere in Abhängigkeit des Datensatzes in die Matrize 4a graviert und/oder gefräst. The second metal layer 10 preferably comprises a material or combination of materials selected from: brass, bronze, copper, nickel, zinc, tin, lead, iron, and/or steel. In the die 4a shown in Fig. 5a, the second metal layer 10 is formed, for example, from brass. The embossing mold is preferably molded into the second metal layer 10 as a positive or negative mold, in particular comprising elevations 12a and/or depressions 12b. The elevation 12a and/or depression 12b can be engraved and/or milled, for example, using a computer-controlled engraving machine and/or a computer-controlled milling machine. For this purpose, the relief shape is preferably first defined and designed using a computer. The design can be done manually or using predetermined relief shapes. Subsequently, based on this design, a data set containing the relief shape is preferably generated, and the data set is transferred to the computer-controlled engraving machine and/or milling machine. The elevations 12a and/or depressions 12b are then engraved and/or milled into the die 4a, particularly depending on the data set.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Erhöhungen 12a und/oder Vertiefungen 12b photolithographisch erzeugt werden. Alternatively, it is also possible for the elevations 12a and/or depressions 12b to be produced photolithographically.
Weiter ist es auch möglich, dass die Erhöhungen 12a und/oder Vertiefungen 12b mittels eines Lasers, insbesondere durch Laserablation, erzeugt werden. Vorzugsweise wird bei der Laserablation das Material der Matrize 4a vollständig abgetragen und/oder ablatiert. Furthermore, it is also possible for the elevations 12a and/or depressions 12b to be created by means of a laser, in particular by laser ablation. Preferably, the material of the matrix 4a is completely removed and/or ablated during the laser ablation.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Laser um einen Gaslaser, insbesondere ein CO2-Laser, und/oder einen Festkörperlaser, insbesondere ein Nd:YAG-Laser. Vorteilhafterweise beträgt die Laserleistung mindestens 20 W, bevorzugt mindestens 30 W, weiter bevorzugt mindestens 100 W. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Wellenlänge des Lasers zwischen 9,35 pm und 10,25 pm beträgt. The laser is preferably a gas laser, in particular a CO2 laser, and/or a solid-state laser, in particular an Nd:YAG laser. The laser power is advantageously at least 20 W, preferably at least 30 W, more preferably at least 100 W. Furthermore, it is advantageous if the wavelength of the laser is between 9.35 pm and 10.25 pm.
Bevorzugt wird der Laserstrahl hierbei mittels auslenkbarer Spiegel, insbesondere mittels eines Laser-Scan-Moduls, entlang der Matrize 4a gelenkt, so dass die gewünschten Erhöhungen 12a und/oder Vertiefungen 12b erzeugt werden. Der Strahldurchmesser des Lasers beträgt hierbei im Fokuspunkt insbesondere zwischen 0,01 mm und 1 mm, bevorzugt zwischen 0,01 mm und 0,2 mm. Preferably, the laser beam is guided along the die 4a by means of deflectable mirrors, in particular by means of a laser scanning module, so that the desired elevations 12a and/or depressions 12b are produced. The beam diameter of the laser at the focal point is in particular between 0.01 mm and 1 mm, preferably between 0.01 mm and 0.2 mm.
Weiter ist insbesondere bei der Herstellung der Matrize 4a und/oder Patrize 4b vorteilhaft, wenn die gewünschte zu prägende Reliefform insbesondere vor dem Erzeugen der Erhöhungen 12a und/oder Vertiefung 12b in der Oberfläche der Matrize 4a und/oder Patrize 4b um einen vorbestimmten Kürzungsfaktor verkleinert werden. Vorzugsweise beträgt der Kürzungsfaktor insbesondere zwischen 0,95 und 1 , bevorzugt zwischen 0,9750 und 0,9999, weiter bevorzugt zwischen 0,98000 und 0,99999, noch weiter bevorzugt zwischen 0,99000 und 0,9999. Vorteilhafterweise wird der vorbestimmte Kürzungsfaktor in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Prägewalze 2a und/oder der Gegendruckwalze 2b bestimmt. Weiter ist es möglich, dass der vorbestimmte Kürzungsfaktor in Abhängigkeit der Prägelänge und/oder einer Drucklänge, insbesondere auf dem Substrat 3, bestimmt wird. Furthermore, it is advantageous, particularly during the production of the female mold 4a and/or male mold 4b, if the desired relief shape to be embossed is reduced by a predetermined shortening factor, particularly before the elevations 12a and/or depressions 12b are created in the surface of the female mold 4a and/or male mold 4b. The shortening factor is preferably between 0.95 and 1, preferably between 0.9750 and 0.9999, more preferably between 0.98000 and 0.99999, and even more preferably between 0.99000 and 0.9999. Advantageously, the predetermined shortening factor is determined as a function of the diameter of the embossing roller 2a and/or the counter-pressure roller 2b. Furthermore, it is possible for the predetermined shortening factor to be determined as a function of the embossing length and/or a printing length, in particular on the substrate 3.
Vorzugsweise werden die Erhöhungen 12a und/oder Vertiefungen 12b in flachen Zuständen der Matrize 4a eingebracht und die Matrize 4a anschließend derart verformt, dass die Matrize 4a eine Rundung aufweist, welche im Wesentlichen der Rundung der magnetischen Prägewalze 2a und/oder der Rundung der Gegendruckwalze 2b entspricht. Preferably, the elevations 12a and/or depressions 12b are introduced in flat states of the die 4a and the die 4a is subsequently deformed such that the die 4a has a rounding which substantially corresponds to the rounding of the magnetic embossing roller 2a and/or the rounding of the counter-pressure roller 2b.
Wie in Fig. 5a gezeigt, ist zwischen der ersten Metallschicht 8 und der zweiten Metallschicht 10 eine Kleberschicht 9 vorgesehen. As shown in Fig. 5a, an adhesive layer 9 is provided between the first metal layer 8 and the second metal layer 10.
Weiter ist es von Vorteil, wenn die Kleberschicht 9 eine Heißkleber- oder Kaltkleberschicht ist. Furthermore, it is advantageous if the adhesive layer 9 is a hot-melt or cold-melt adhesive layer.
So ist es auch möglich, dass es sich bei der Kleberschicht 9 um einen Zweikomponentenkleber (2K-Kleber), insbesondere umfassend Epoxidharze, handelt. Bevorzugt handelt es sich bei der Kleberschicht 9 um ein 2K- Klebesystem auf Epoxy-Basis, wie beispielsweise Araldit der Firma Huntsman, Salt Lake City, Utah, USA. It is also possible for the adhesive layer 9 to be a two-component adhesive (2K adhesive), in particular comprising epoxy resins. Preferably, the adhesive layer 9 is a 2K Epoxy-based adhesive system, such as Araldit from Huntsman, Salt Lake City, Utah, USA.
Weiter ist es auch vorteilhaft, wenn es sich bei der Kleberschicht 9 um ein doppelseitiges Klebeband handelt. Bevorzugt ist das doppelseitige Klebeband zweiseitig mit einem druckempfindlichen Klebstoff (engl. pressure sensitive adhesive, PSA) beschichtet. Derartige doppelseitige Klebebänder können beispielsweise von der Firma tesa, Norderstedt, Deutschland, bezogen werden. Furthermore, it is also advantageous if the adhesive layer 9 is a double-sided adhesive tape. Preferably, the double-sided adhesive tape is coated on both sides with a pressure-sensitive adhesive (PSA). Such double-sided adhesive tapes can be obtained, for example, from tesa, Norderstedt, Germany.
Weiter ist es sinnvoll, wenn die Kleberschicht 9 vorzugsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von 0,01 mm bis 1 ,0 mm, bevorzugt von 0,05 mm bis 0,5 mm, weiter bevorzugt von 0,06 mm bis 0,25 mm, aufweist. Furthermore, it is useful if the adhesive layer 9 preferably has a layer thickness in a range from 0.01 mm to 1.0 mm, preferably from 0.05 mm to 0.5 mm, more preferably from 0.06 mm to 0.25 mm.
Die Matrize 4a gemäß Fig. 5a weist bevorzugt eine Dicke zwischen 0,1 mm und 5 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 3 mm, auf. The matrix 4a according to Fig. 5a preferably has a thickness between 0.1 mm and 5 mm, preferably between 0.5 mm and 3 mm.
Ferner weist die Matrize 4a gemäß Fig. 5a zumindest eine Erhöhung 12a und/oder Vertiefung 12b auf, welche insbesondere der zu prägenden Reliefform in Positiv- und/oder Negativform entspricht. Furthermore, the die 4a according to Fig. 5a has at least one elevation 12a and/or depression 12b, which in particular corresponds to the relief shape to be embossed in positive and/or negative form.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zumindest eine Erhöhung 12a der Matrize 4a eine Höhe von maximal 5,0 mm, bevorzugt von maximal 3,0 mm, weiter bevorzugt von maximal 1 ,0 mm, noch weiter bevorzugt von maximal 0,5 mm, aufweist und/oder dass die zumindest eine Vertiefung 12b der Matrize 4a eine Tiefe von maximal 5,0 mm, bevorzugt von maximal 3,0 mm, weiter bevorzugt von maximal 1 ,0 mm, noch weiter bevorzugt von maximal 0,5 mm, aufweist. It is preferably provided that the at least one elevation 12a of the die 4a has a height of a maximum of 5.0 mm, preferably of a maximum of 3.0 mm, more preferably of a maximum of 1.0 mm, even more preferably of a maximum of 0.5 mm, and/or that the at least one depression 12b of the die 4a has a depth of a maximum of 5.0 mm, preferably of a maximum of 3.0 mm, more preferably of a maximum of 1.0 mm, even more preferably of a maximum of 0.5 mm.
In Fig. 5b ist schematisch eine Schnittdarstellung einer Patrize 4b gezeigt. Die Patrize 4b ist dabei als Gegenform zur in Fig. 5a gezeigten Matrize 4a ausgestaltet. Wie in Fig. 5b zu sehen, ist die Patrize 4b einschichtig ausgebildet. Diese kann, wie oben beschrieben, gemäß einer der Varianten I), II) oder III) hergestellt bzw. ausgebildet sein. Fig. 5b shows a schematic sectional view of a male mold 4b. The male mold 4b is designed as a counter-mold to the female mold 4a shown in Fig. 5a. As can be seen in Fig. 5b, the male mold 4b is single-layered. This can, as described above, be manufactured or designed according to one of the variants I), II) or III).
Bezugszeichenliste List of reference symbols
I Vorrichtung I Device
1a, 1 b, 1c, 1d Arbeitsstationen 1a, 1b, 1c, 1d workstations
2a magnetische Prägewalze2a magnetic embossing roller
2b Gegendruckwalze 2b Counterpressure roller
3 Substrat 3 Substrat
4a Matrize 4a matrix
4b Patrize 4b Male part
5a Erhöhung des Substrats5a Increase in substrate
5b Vertiefung des Substrats5b Deepening of the substrate
6 Positioniersystem 6 Positioning system
6a Anschlag 6a stop
7 Folie 7 Slide
8 erste Metallschicht 8 first metal layer
9 Kleberschicht 9 adhesive layer
10 zweite Metallschicht 10 second metal layer
I I Transporteinrichtung I I Transport device
12a Erhöhung der Matrize/Patrize12a Raising the die/patrix
12b Vertiefung der Matrize/Patrize 12b Deepening of the matrix/patrix
Claims
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024110784.7A DE102024110784B3 (en) | 2024-04-17 | 2024-04-17 | Device and method for rotary blind embossing of a substrate and die |
| DE102024110784.7 | 2024-04-17 | ||
| DE102024125633 | 2024-09-06 | ||
| DE102024125633.8 | 2024-09-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025219013A1 true WO2025219013A1 (en) | 2025-10-23 |
Family
ID=95155080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2025/057932 Pending WO2025219013A1 (en) | 2024-04-17 | 2025-03-24 | Device and method for the rotary blind embossing of a substrate, and female die |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025219013A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040035311A1 (en) * | 2000-08-19 | 2004-02-26 | Herbert Moll | Method for positioning a male mould on a counter-pressure cylinder of an embossing station |
| US7717035B1 (en) * | 2007-02-16 | 2010-05-18 | Carey Color, Inc. | Embossing apparatus and method for mounting embossing plates |
| DE102018102638A1 (en) | 2018-02-06 | 2019-08-08 | Hinderer + Mühlich Gmbh & Co. Kg | Method and device for rotatively blind embossing a substrate, a die and / or male part for use in a device and a method for producing a female mold and / or male |
-
2025
- 2025-03-24 WO PCT/EP2025/057932 patent/WO2025219013A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040035311A1 (en) * | 2000-08-19 | 2004-02-26 | Herbert Moll | Method for positioning a male mould on a counter-pressure cylinder of an embossing station |
| US7717035B1 (en) * | 2007-02-16 | 2010-05-18 | Carey Color, Inc. | Embossing apparatus and method for mounting embossing plates |
| DE102018102638A1 (en) | 2018-02-06 | 2019-08-08 | Hinderer + Mühlich Gmbh & Co. Kg | Method and device for rotatively blind embossing a substrate, a die and / or male part for use in a device and a method for producing a female mold and / or male |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3749523B1 (en) | Method and device for rotary blind embossing of a substrate | |
| DE69207751T2 (en) | PRINT MATERIAL AND PRINTING DEVICE USING THE MATERIAL | |
| EP1467871B2 (en) | Steel gravure method for the production of a security document, steel gravure plate and intermediate product for the same and method for production thereof | |
| EP0883499A1 (en) | Blocking foil and method of producing the same | |
| EP2864133B2 (en) | Method for transferring a decorative section of an embossing foil | |
| EP3418066A1 (en) | Method for the production of an embossing tool for tactile structures | |
| WO2007093330A2 (en) | Methods and apparatuses for producing braille embossing profiles and braille script embossments, and braille embossing profiles per se | |
| DE102019127325A1 (en) | Coating device for coating a base body and a method | |
| WO2003096257A2 (en) | Motor vehicle number plate | |
| EP1843899B1 (en) | Stamping tool in a printing mechanism with a matrix and punch | |
| DE102024110784B3 (en) | Device and method for rotary blind embossing of a substrate and die | |
| WO2025219013A1 (en) | Device and method for the rotary blind embossing of a substrate, and female die | |
| EP1948450B1 (en) | Method for producing a card-type data carrier comprising an inscription region | |
| EP1438188A1 (en) | Multilayer security document and method for the production thereof | |
| DE102006003037A1 (en) | Embossment producing method for use by sheet-fed offset printing machine, involves mounting embossing die as part of multipart impression mold on cylinder, where mold is combined with another impression mold forming counter tool | |
| DE102007031001A1 (en) | Sheet- | |
| WO2008000327A2 (en) | Method for the production of an embossed blank, and blank | |
| DE102006041771B4 (en) | Method for producing a matrix or male mold | |
| DE102010064065A1 (en) | Method for generating template or male mold of rotary embossing machine, involves casting molding material having dilatant property at low speed and embossing at high speed, where material is not thermally treated after molding process | |
| DE69203304T2 (en) | Method and device for offset painting. | |
| EP0596390A1 (en) | Die plate for the production of carton box blanks | |
| DE102022102643B3 (en) | Apparatus for embossing substrates, substrate sheet processing machine and method for embossing substrates | |
| DE102005046229A1 (en) | Rotary printing machine for embossing tactile forms e.g. Braille, of print substrate, has male mold and/or female mold attached on impression cylinder and corresponding male mold and/or female mold arranged on rubber cylinder | |
| WO2020002010A1 (en) | Method and device for print enhancement | |
| WO2024213434A1 (en) | Method and hot embossing device for decorating a non-flat surface of a main part with a transfer layer of a hot embossing film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 25714698 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |