Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen
zylindrischen Form, die Beugungsstrukturen in Form einer Reliefstruktur aufweist.
Hologramme, Kinegramme® oder ähnliche auf Beugungseffekten beruhende
Elemente stellen aufgrund ihres mit Änderung des Betrachtungswinkels auftretenden
Farbwechselspiels sowie der Möglichkeit, betrachtungswinkelabhängig lesbare Informationen
zu erzeugen, ein beliebtes Echtheitsmerkmal dar, da dieser so genannte "optisch
variable Effekt" praktisch nicht durch einfache Mittel imitiert werden kann. Sie
bieten ferner einen sehr guten Schutz gegen Fälschungen mittels Farbkopierern.
Denn das Kopiergerät kann nur die unter einem bestimmten Betrachtungswinkel erkennbare
Information und Farbe des Hologramms wiedergeben, der optisch variable Effekt
dagegen geht verloren.
Üblicherweise werden die in der Sicherungstechnik verwendeten Hologramme
als Prägehologramme hergestellt, d.h., die in den Beugungsstrukturen gespeicherte
holografische Information wird in eine Reliefstruktur umgesetzt. Hierbei erfolgt
die holografische Aufnahme in eine Foto-Resist-Platte, die nach der Entwicklung
die gewünschte Reliefstruktur aufweist. Diese Reliefstruktur wird galvanisch in
eine Nickelfolie abgeformt, das so genannte "Master-Shim". Von diesem Master-Shim
werden ebenfalls galvanisch Tochter-Shims in Form von Nickelfolien abgeformt. Die
einzelnen plattenförmigen Tochter-Shims dienen als Prägeform. Einzelne oder mehrere
dieser Prägeformen werden auf einen Spannzylinder aufgeklebt oder aufgespannt,
um ein kontinuierliches Prägen einer Hologramm-Prägefolie zu ermöglichen. Dieses
Verfahren wird beispielsweise in der EP 0 338 378 A1 näher beschrieben.
Bei einem etwas abgewandelten Verfahren werden die ersten abgeformten
Nickelfolien zum Prägen einer großen Anzahl von Nutzen in eine thermoplastische
Kunststoffplatte, z.B. Plexiglas, benutzt. Diese Kunststoffplatte wird anschließend
galvanisch abgeformt und die abgeformte Metallschicht in Form einer großen Prägeform,
welche viele Nutzen des ursprünglichen Shims aufweist, auf dem Spannzylinder befestigt.
Da die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Prägeformen
planare Metallfolien sind, werden sie an ihren Stoßkanten verschweißt, um daraus
zylindrische Prägeformen - so genannte "Prägesleeves" - zu bilden, die auf Spannzylinder
aufgespannt werden können, um fertige Prägezylinder herzustellen.
Die Schweißnahtbreite der Prägesleeves beträgt etwa 0,35 - 0,4 mm,
verursacht aber wegen der Unebenheiten der Schweißnaht beim Prägen der Folien
einen Folienzuwachs im Nahtbereich von bis zu 1 mm. Prägesleeves, die einen größeren
Nahtzuwachs hervorrufen, sind nicht verwendbar. Die geprägte Hologrammfolie weist
somit in den Bereichen, in welchen die einzelnen Prägeformen auf dem Spannzylinder
aneinander grenzen, eine störende Trennlinie auf, die unter Umständen als Ausschuss,
entfernt werden muss. Bei der Herstellung von Endlosprodukten jedoch, wie z.B.
Sicherheitsfäden, bleibt die störende Trennlinie erhalten.
Um diesen Nachteil zu umgehen, wurde auch bereits vorgeschlagen, den
Foto-Resist für die holografische Belichtung auf einem Zylinder vorzusehen und
in einem so genannten "step-repeat-Vorschubverfahren" in gewissen Abständen wiederholt
mit derselben holografischen Information zu belichten. Der entwickelte Zylinder
wird anschließend in eine Gummiform und diese wiederum in ein beständiges keramisches
Material auf einen Stahlkern abgeformt, welches den Prägezylinder darstellt ("Holography
News", Vol. 8, Sept. 1994, Seiten 1 und 7).
Die zuletzt beschriebene Vorgehensweise zur Herstellung eines Hologramm-Prägezylinders
ist allerdings sehr aufwändig, da bereits die Belichtung des gesamten Foto-Resist-Zylinders
mehrere Tage in Anspruch nimmt. Zudem können bei der wiederholten Belichtung Fehler
auftreten, die unter Umständen den gesamten Zylinder unbrauchbar machen. Auch die
Abformvorgänge erfordern einen hohen Aufwand.
In der WO 98/01278 wird daher ein anderes Verfahren zum Herstellen
einer nahtlosen zylindrischen Prägeform vorgeschlagen, bei welchem ein mit thermoplastischem
Material ausgekleideter Hohlzylinder auf seiner Zylindermantelinnenseite mittels
einem Master-Shim-Prägestempel geprägt wird. Auf der geprägten Innenseite des Hohlzylinders
wird anschließend in einem Galvanisierungsvorgang eine stabile, selbsttragende
Nickelfolie erzeugt. Diese Nickelfolie wird anschließend aus dem Hohlzylinder herausgelöst
und unmittelbar als (nahtlose) Prägeform auf einem Spannzylinder befestigt.
Problematisch bei diesem Verfahren stellt sich dar, dass die Prägefläche
der Master-Shim-Prägestempel eine definierte Krümmung besitzen, mit der nur Hohlzylinder
eines ganz bestimmten Innendurchmessers geprägt werden können. Auch das Prägen
innerhalb des Hohlzylinders erfordert einen hohen apparativen Aufwand.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und zuverlässiges
Verfahren zum Herstellen einer solchen nahtlosen zylindrischen Form anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs
gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung angegeben.
Demnach wird zunächst eine in üblicher Weise erzeugte Master-Shim-Metallfolie
mit Beugungsstrukturen in Form einer Reliefstruktur bereitgestellt. Anstatt aber
die Stoßkanten der Masterfolie miteinander zu verschweißen, wird die Masterfolie
mit nach innen weisender Reliefoberfläche in einen geschlitzten Hohlzylinder eingebracht.
Aufgrund des Schlitzes im Hohlzylinder ist es nun möglich, den Zylinderumfang zu
variieren und so weit zu reduzieren, dass die eingebrachte Masterfolie mit ihren
Stoßkanten exakt aneinander stößt. In diesem Zustand wird die Reliefoberfläche
abgeformt, indem beispielsweise in einem Galvanikverfahren ein Metall, vorzugsweise
Nickel, auf der Reliefoberfläche abgeschieden wird. Das an die Masterfolie während
des Abformprozesses angrenzende Material überbrückt die Stoßlinie, und es bildet
sich eine nahtlose, zylindrische Form aus.
Nach Abschluss des Abformprozesses wird die Masterfolie einschließlich
der von ihr umschlossenen zylindrischen Form aus dem Hohlzylinder herausgeschoben.
Von den Stoßkanten der Masterfolie aus lässt sich die Masterfolie von der Form
abschälen.
Erfolgt der Abformprozess auf galvanischem Weg, so wächst die Form
als selbsttragende, nahtlose Metallschicht mit konstanter Schichtdicke auf der
Hohlzylinderinnenwand auf. Diese Schicht stellt bereits den fertigen Prägesleeve
dar, der anschließend auf einen Spannzylinder zur Herstellung des endgültigen
Prägezylinders aufgezogen werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen
beispielhaft erläutert. Darin zeigen:
- Figur 1
- eine Masterfolie mit Beugungsstrukturen in Form von Reliefstrukturen einerseits
in Aufsicht und andererseits im Moment des Einschiebens in einen geschlitzten Hohlzylinder,
- Figur 2
- den im Umfang reduzierten, geschlitzten Hohlzylinder mit aneinander anstoßenden
Stoßkanten der darin eingeschobenen Masterfolie,
- Figur 3
- den Hohlzylinder aus Figur 2 während des Galvanisierungsprozesses,
- Figur 4
- das Herausschieben der Masterfolie mit aufgewachsenem Prägesleeve aus dem Hohlzylinder,
- Figur 5
- das Abschälen des Prägesleeves von der Masterfolie und
- Figur 6
- den auf einen Spannzylinder aufgezogenen Prägesleeve.
Figur 1 zeigt im oberen Bildteil eine metallisierte Masterfolie 1,
die in Bereichen 2 mit reliefartigen Beugungsstrukturen ausgestattet ist. Bei der
Masterfolie bzw. dem "Master-Shim" handelt es sich um einen in üblicher Weise im
Galvanikprozess hergestellten Nickelmaster, der mittels eines Lasers exakt auf
das Zylinderumfangsmaß des damit herzustellenden Prägezylinders geschnitten worden
ist. Dieses Maß ist mit πda angegeben.
Die Masterfolie 1 wird nun gerollt und in einen Hohlzylinder 3 derart
eingeschoben, dass die reliefartigen Beugungsstrukturen ins Hohlzylinderinnere
weisen. Der Hohlzylinder 3 ist entlang seiner Längsachse durchgängig geschlitzt.
Dadurch ist der Umfang des Hohlzylinders 3 durch Verändern der Breite des Schlitzes
4 variierbar.
Nachdem nun die Masterfolie 1 vollständig in den geschlitzten Hohlzylinder
3 eingeschoben worden ist, wird die Breite des Schlitzes 4 verringert, bis die
zueinander benachbart liegenden Seitenkanten 5 der Masterfolie 1 exakt aneinander
anstoßen (Figur 2). Zum Spannen des Hohlzylinders 3 dienen (nicht dargestellte)
Spannschrauben, die nahe den axialen Enden des Hohlzylinders in den Schlitz 4 überbrückender
Weise außen auf den Hohlzylinder 3 aufgeschweißt sind.
Anschließend wird die in den Hohlzylinder 3 eingebrachte Masterfolie
1 vorzugsweise speziell vorbehandelt, beispielsweise mit einem Trennmittel, um
zu erreichen, dass die Masterfolie 1 nach dem anschließenden Abformvorgang von
dem Abformungsprodukt wieder abgelöst werden kann. Diese Release-Behandlung der
Masterfolie kann aber auch bereits zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen.
Die Abformung kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise
durch Ausgießen des Hohlzylinders mit einem Kunststoff und anschließendem Metallisieren
des so hergestellten Kunststoffzylinders oder unmittelbar auf galvanischem Wege.
Bevorzugt ist ein galvanischer Abformungsprozess, wie er in Figur 3 dargestellt
ist. Durch Metallabscheidung, vorzugsweise Nikkelabscheidung, wird eine selbsttragende,
stabile Metallfolie aufgebaut, die auf ihrer äußeren Mantelfläche die Reliefstruktur
trägt und die daher direkt als Prägeform verwendbar ist. Durch das Aufwachsen der
Metallpartikel auf der Masterfolie 1 wird der Stoßspalt der Seitenkanten 5 überbrückt,
so dass die entstehende metallische Beschichtung im Gegensatz zur Masterfolie
1 selbst keine Naht besitzt.
Die nahtlose Schicht bildet den "Prägesleeve" 6. Sie wird, wie in
Figur 4 dargestellt, nach Beendigung des Abformprozesses zusammen mit der Masterfolie
1 aus dem Hohlzylinder 3 herausgeschoben.
Aufgrund der Vorbehandlung der Masterfolie 1 ist es nun möglich, die
Masterfolie 1 von dem nahtfreien Prägesleeve 6 abzuschälen, wie in Figur 5 dargestellt
ist. Der allein zurückbleibende, selbsttragende Prägesleeve 6 kann anschließend
auf einen Spannzylinder 7 aufgezogen werden, um einen fertigen Prägezylinder 8
zu bilden (Figur 6). In der WO 98/01278 sind Möglichkeiten angegeben, wie der Prägesleeve
6 auf einen Spannzylinder 7 aufgezogen werden kann.
