将高密度压力用于在旋转压花的箔上产生阴影或弯曲的高反射区域的方法和压花结构与流程
本发明属于箔压花领域。更具体地，本发明涉及用于制造方格式压花的方法以及方格式压花在一对压花辊中对于向箔提供阴影区域的使用，该方法如在欧洲专利申请ep16205224中描述并用于提供对应的压花辊，此处通过引用将该申请并入。
背景技术：
自20世纪80年代以来，使用旋转工艺对厚度约在30μm至120μm范围内的薄箔进行精细压花的领域已经获得关注，该箔旨在用于包装用途或装饰目的。
在烟草业和食品业中，众所周知的是使用凭借辊进行的旋转压花对包装箔进行压花。这种包装箔例如可以是所谓的内衬，这些内衬旨在包裹在一束香烟周围，或者被用作巧克力、黄油或类似食品以及电子器件、珠宝或手表的包装材料。
内衬过去由纯铝箔制成，诸如家庭使用的铝箔。这些箔通过将它们送入一对辊之间的辊距中来压花。至少一个辊包括限定例如徽标的形貌结构。直到20世纪80年代，这样的一对辊将主要包括一个将在其上形成轮廓的钢辊、以及由例如橡胶的弹性材料、纸或有机玻璃制成的对辊。将徽标承载辊(也称为公辊)的轮廓压印或压花到对辊(也称为母辊)中将允许在箔中获得徽标的镜印。
要求更高的徽标将需要在母辊的层中再现公辊的形貌，并且与公辊的隆起部对应的母辊上的凹部将通过蚀刻或任意其他适当的工艺挖掘。最近，这种挖掘和雕刻使用激光来获得。由于使用机械工具可实现的机械公差有限，因此凹部只能以较粗的网格制成，然后用于专用公辊与母对辊之间的协作。因此，总是有必要成对地生产备用辊，这是昂贵的。这使得这种辊的制造对于例如烟草业的内衬的工业压花来说是极其昂贵的。
在寻找替代的压花解决方案中，从1980年开始，并且在本申请人以us5007271为基础的美国专利申请提交之后，引入了所谓的钉住(pinup-pinup)系统，其中，两个相同的钢辊携带大量的小齿，它们相互交织，以在彼此之间抓住并压花送入两者之间的纸。通过从一个辊完全或部分地省去齿来对徽标进行压花。技术制造约束在辊与对辊之间强加半步长的距离-这在要避免对要压花的材料穿孔的任意风险时禁止任意闪耀的压花。
此外，钉住使得可以产生所谓的磨褪处理效果，借此，由齿产生的大量小凹部给予表面哑光的丝绒般的外观-该外观顺便给予被压花材料更杰出的外观。
与压花技术和压花辊制造的发展同时发生的，包装材料领域也发生变化。最初的块状铝箔被纸箔取代，纸箔的表面涂布有薄金属层，由于明显的环境原因，该金属层自开始以来就变得越来越薄。最近，金属层被溅射在纸表面上。预期纸表面的金属化在将来将变得更薄，或者可能会完全消失。
还考虑脱离传统的香烟包装，在传统的香烟包装中，香烟被包裹在内衬中，并且该包装的被包裹的香烟被插入纸板箱中。相反目的是使用所谓的软包装，在软包装中，仅存在执行以下两个功能的外包裹箔：首先保持香烟内部的湿度并保护香烟免受外部气味，其次给予包装确定的刚度，以机械地保护香烟。
辊制造技术的发展，特别是如在例如us7036347中从本申请人知道的，允许对内衬的装饰效果和用于宣传的吸引人的视觉效果的多样性越来越大。这在烟草业和食品业中被广泛使用。然而，存在减少且有时消除宣传的动机，因此将不再可以像今天一样程度地压花视觉上有效的宣传。
还应考虑的是，精细的压花只能以制造适当辊的高成本和巨大努力为代价来实现。而且，在这种情况下，当使用公辊和反向一致的母辊来压缩通过它们之间的箔时，存在沿轴向产生的张力，该张力对于烟草制品纸不再是可接受的。此外，难以掌握对孔出现的限制，并且在压花时间处于毫秒范围内的高速箔压花过程中需要非常高的压力。最后，似乎存在使用更厚品质箔的趋势。
专利公报ep3038822描述了如上文描述和提及的用于表面结构的精细压花以及在线过程中用于各种类型的材料的精细压花，借此，这包含形象的图案和形貌。在ep3038822中，精细压花包括辊上的精细压花结构的轮廓具有小于+/-10μm的总线性误差和小于5°的角度误差。
如ep3038822所述，反向一致的成对辊允许产生表面徽标，而在轴向上没有不可接受的张力。
ep3038822的解决方案主要适于相对受限的表面。
回到已经讨论过的钉住技术，这使得可以产生所谓的磨褪处理，借此，由齿产生的大量小凹部给予表面哑光的、丝绒般的外观-该外观顺便给予被压花材料更杰出的外观。本申请人继续发展该技术，并且申请人的ep0925911b2描述了一种磨褪处理压花，如公报的第4栏第18行所述，借助于该压花，辊的一个齿在压花时被对辊的4个齿包围，借此，这以齿仅沿着其边缘接触的相当松的方式进行。而且，如公报的第3栏第48行所述，存在相对轴向游隙，辊可利用该相对轴向游隙相互位移，该轴向游隙优选地对应于0.75的齿距。因此，辊可轴向位移。
本申请人的公报ep1324877b1描述了一种用于制造压花的系统，该系统用产生观看位置和/或光源相关的光学效果的符号来压花包装箔，因此启用美学和安全特征。这凭借非衍射但反光的形貌浮雕元件来获得。此外，对于使用光学效果来说至关重要的是，在箔上具有反射层(溅射或层压)，并且该层在可见光谱中具有足够的反射率。如该公报的
如公报ep1324877b1所述的工艺没有考虑箔的已经描述的发展，因为对闪耀度和均匀压力的增加的要求不再能够仅借助于边缘处的齿接触来实现。因此，该工艺仅产生一种产品，通过该产品，照明强度仅被反映为强度减小的光束。
现有技术专利公报dk131333示教了一种方格状且均匀的压花图案，诸如图1所示的图案。该压花图案旨在用于纺织品的压花。压花图案包括分别标记有p和n的多个正突起和负突起。压花图案用于压花系统，该压花系统利用一对辊，借此，将纺织品送入一对辊之间的辊距中。正突起p和负突起n是相同形状的多面体结构，借此，当从平均表面考虑时，正突起p相对于负突起n对称地成形。图1进一步示出了标有字母h的山丘，这些山丘是辊的圆柱表面的一部分，位于先前提及的平均表面处，并且将不产生压花，即山丘h不包括任何突起。
申请人的欧洲专利申请ep16205224.5利用了来自dk131333所示的压花图案的思想，除了它除去了压花图案中的山丘h。例如，这在图2a中示出，图2a例示了所使用的压花图案的示例。图2b示出了与来自图2a的压花结构对应的突起的布置平面图。应当注意，ep16205224.5提供了一种用于精细压花的解决方案，该解决方案允许以约50至250μm的步长产生方格状且更大的均匀压花区域。使用在一对压花辊中的相应辊上的图2a的压花图案和对应的反向压花图案来压花箔或内衬将给予被压花表面100％的压花覆盖。使用该压花图案，可以获得对材料的压力的均匀分布，即，在正突起p和负突起n的侧斜面上的压力之间的规则且均匀的平衡。此外，与申请人的较旧的压花技术相比，减小压花箔的轴向压缩，并且获得更光滑的表面。更具体地，根据ep16205224.5的压花是用一对辊，该对辊在第一辊上使用正突起和负突起的棋盘状的压花图案，为了说明，棋盘具有想象的黑色和白色正方形，借此，正突起在想像的黑色正方形上，并且负突起在想像的白色正方形上，并且该对辊在第二辊上使用匹配的压花图案，该压花图案被定位为使得在压花时，两个压花图案像一致的结构一样相互作用，以使箔产品压花，使得每个辊上的每个突起变得在所有侧上被另一个辊的突起包围。由压花产品产生的光学反射效果是阴影效果，该阴影效果使正在观看的压花产品变暗，即，在确定的视角处反射更小的光振幅。
发明目的
本发明的目的是提供用于对金属化箔中的结构旋转压花的设备和辊对，该设备和辊对产生用于装饰和安全特征的光学反射效果，这脱离ep16205224.5和上文所述的技术，更具体地，为脱离用一对辊进行的压花，该对辊在第一辊上使用正突起和负突起的棋盘状的压花图案，借此，正突起在想像的黑色正方形上，并且负突起在想像的白色正方形上，并且该对辊在第二辊上使用匹配的压花图案，该压花图案被定位为使得在压花时，两个压花图案像无缝且无间隙均匀接合的交织结构一样相互作用，以压花金属化箔，使得每个辊上的每个突起变得在所有侧上被另一个辊的突起包围。然而，与由压花产品产生的光学反射效果是使正在观看的压花产品变暗(即，在确定的视角处反射更小的光振幅)的阴影效果的现有技术相反，本发明的目的不仅在于产生阴影效果，还在于产生反射光强度的角度相关的调节。
进一步地，本发明的目的还在于提供一种用于精细压花的解决方案，该解决方案允许以约50至250μm的步长产生方格状且更大的均匀压花区域，这些区域的压花箔侧的反射率在理论上可以达到与箔的空白镜面的反射率相同的值。
进一步地，本发明的目的是提供一种构造，该构造还减少了在压花箔的同时轴向上的不可控制的收缩。
进一步地，本发明的目的是提供一种解决方案，该解决方案允许在箔上以均匀的方式在区域上产生精细压花。
进一步地，与照明强度仅可以被反映为强度减小的光束的ep1324877b1相反，本发明的目的是使得可急剧调节的反射角能够用压花箔产生新的美学效果。
技术实现要素：
在第一方面中，本发明提供了一种在箔材料上压花单独光反射区域的方法，该方法包括：将箔材料送入一对辊之间的辊距中，其中，该对辊包括马达辊和对辊；以及至少在确定的周界内为每个马达辊和对辊在方格布局上设置多个正突起和负突起，由此，正突起和负突起在轴向和径向上交替。马达辊的正突起连同对辊上的交替的对应负突起在辊的操作期间且在辊距中形成大致平行于轴向的第一直线。马达辊的负突起连同对辊上的交替的对应正突起在辊的操作期间且在辊距中形成大致平行于轴向的第二直线。每个正突起在远离其辊的旋转轴的方向上从其辊的基础表面延伸到正突起的顶侧，并且每个负突起在朝向其辊的旋转轴的方向上从其辊的基础表面延伸到负突起的底侧。在马达辊和对辊的压花操作期间且在辊距中，马达辊的每个突起在所有侧面上被对辊的突起包围。在辊上，每个未位于所确定的周界处的正突起或负突起相对于分别在同一辊上的周向相邻的正突起或负突起轴向偏移。方法还包括，在箔材料的预期压花时，对辊的多个正突起和负突起与马达辊的那些对应负突起和正突起无缝且无间隙地接合，因此启用箔中的均匀接合的压花多面体形状；以及将马达辊上的每个正突起和负突起成形为具有特定表面的n角多面体，该特定表面旨在在压花箔表面上产生对应的单独光反射区域，对于每个正突起其特定表面对应对于其顶侧，并且对于每个负突起其特定表面对应于其底侧。
在优选实施方式中，在成形步骤中，对于正突起，在顶侧的特定表面属于第一组多个特定表面，每个特定表面旨在在压花箔表面上产生沿各个不同方向反射的对应的单独光反射区域，并且类似地对于负突起，底侧的特定表面属于第二组多个特定表面，每个特定表面旨在在压花箔表面上产生沿各个不同方向反射的对应的单独光反射区域。
在另一优选实施方式中，在成形步骤中，对于正突起，特定表面向下延伸至辊表面。
在另一优选实施方式中，马达辊和对辊包括钢，并且可去除地安装在压花系统的可互换单元中。
在另一优选实施形式中，马达辊借助于齿轮将其驱动传递给对辊。
在另一优选实施方式中，方法还包括：选择n角多面体结构的第一组侧面，该第一组侧面各自从负突起的底侧延伸到正突起的顶侧，并且各自平行于彼此且平行于第一平面；以及以类似的方式使第一组侧面的每个刻有第一光漫射元件。
在另一优选实施方式中，方法还包括：选择n角多面体结构的第二组侧面，该第二组侧面各自从负突起的底侧延伸到正突起的顶侧，并且各自平行于彼此且平行于第二平面，借此，第二平面与第一平面相交；以及以类似的方式使第二组侧面的每个刻有第二光漫射元件。
在另一优选实施方式中，第一组侧面表示第一图案，并且第二组侧面表示第二图案，借此，当以确定的第一角度照射压花箔材料并以对应的第二角度观看压花箔材料时，可以观看到第一图案的第一图像，并且当以不同于第一角度的确定的第三角度照射压花箔材料并以对应的第四角度观看压花箔材料时，可以观看到第二图案的第二图像。
在第二方面中，本发明提供了一种用于在箔材料上压花单独光反射区域的辊架，该辊架包括一对第一辊和第二辊，该一对第一辊和第二辊限定辊距，所述材料适于送入该辊距内，每个辊至少在确定的周界内在方格布局上设置有多个正突起和负突起，借此，正突起和负突起在轴向和径向上交替。马达辊的正突起连同对辊上的交替的对应负突起在辊的操作期间且在辊距中形成大致平行于轴向的第一直线，并且马达辊的负突起连同对辊上的交替的对应正突起在辊的操作期间且在辊距中形成大致平行于轴向的第二直线。每个正突起在远离其辊的旋转轴的方向上从其辊的基础表面延伸到正突起的顶侧，并且每个负突起在朝向其辊的旋转轴的方向上从其辊的基础表面延伸到负突起的底侧。在马达辊和对辊的压花操作期间且在辊距中，马达辊的每个突起在所有侧面上被对辊的突起包围。在辊上，每个未位于所确定的周界处的正突起或负突起相对于分别在同一辊上的周向相邻的正突起或负突起轴向偏移。进一步地，在箔材料的预期压花时，对辊的多个正突起和负突起与马达辊的那些对应负突起和正突起无缝且无间隙地接合，因此启用箔中的均匀接合的压花多面体形状。马达辊上的每个正突起和负突起被成形为具有特定表面的n角多面体，该特定表面旨在在压花箔表面上产生对应的单独光反射区域，对于每个正突起其特定表面对应对于其顶侧，并且对于每个负突起其特定表面对应于其底侧。
附图说明
本发明将通过描述优选实施方式并参照附图来更佳地理解，附图中：
图1例示了来自现有技术的纺织品的压花图案，其中，边缘接触，但侧面不接触；
图2a和图2b示出了根据现有技术的方格压花图案和方格图案的突起的布置平面图，其中，在压花时，使用该图案的两个辊-图中未示出-的结构的表面在压花时接触；
图3示出了如从现有技术已知的从上方看到并用于磨褪处理的齿的示例；
图4示出了根据现有技术的从上方看到并用于产生阴影效果的齿的示例；
图5示出了根据现有技术的、在来自图3和图4的齿如在压花时交织时的这些齿的截面图；
图6以俯视图和3维视图示出了根据本发明的辊表面的示例实施方式；
图7在其上部(a)中示出了使用图6所示的压花结构压花的箔的示例的小表面，并且在其下部(b)中例示了被压花结构的光学反射；
图8a示意性地例示了来自辊和对辊的对应压花结构的、根据本发明的示例，这些压花结构可以用于压花在径向上产生阴影的结构，并且图8b以截面图示出了压花期间的箔材料中的压花形状；
图9示意性地例示了来自辊和对辊的对应压花结构的、根据本发明的另一示例，这些压花结构可以在单个径向上产生阴影；
图10示出了使用图8所示的压花结构压花的一块压花箔产品；
图11a和图11b示出了根据本发明的压花结构的优选实施方式；
图12例示了用于用根据本发明的压花结构实施压花的示例压花系统；
图13以立体图例示了具有用于辊的快速更换装置的另一示例压花系统；
图14a和图14b示出了通过对箔压花再现的多面体表面上的两种反射模式：a)在平表面上的定向反射以及b)在具有漫射元件的表面上的漫反射；
图15例示了根据本发明的、用多面体基础结构上的漫射元件产生完整图像的示例；
图16例示了均在图15中再现的正方形和十字的地图视图；
图17包含根据本发明的箔中的示例被压花结构的例示；以及
图18a至图18c例示了通过不同角度的定向照明观看的压花箔。
具体实施方式
图6以在图6的左部上的俯视图并且以在图6的右侧部上的3维立体图示出了根据本发明的辊表面60的示例实施方式。为了更容易阅读，辊表面60在图6中被展平，但在辊(图6中未示出)上，辊表面60是弯曲的并且沿着被表示为图6的左侧上的轴线d-d’的轴向定向。如图例示的辊表面60可以仅仅是实际完整表面的一部分，完整表面未在图6中示出。
辊表面60可以位于马达辊上，该马达辊与对辊协作来压花箔材料，该箔材料被送入马达辊与对辊之间的辊距中(图6中未示出)。
辊表面60包括多个正突起p和p'以及负突起n和n'。正突起p和负突起n以第一方格布局61布置，借此，正突起和负突起在轴向d-d'和径向r-r'上交替。类似地，正突起p'和负突起n’为第二方格布局62，借此，正突起和负突起在轴向d-d'和径向r-r'上交替。
第一方格布局61部分由大致平坦的表面s界定，该表面被正突起p和负突起n包围。表面s没有任何正突起p和负突起n，并且在用对辊(图6中未示出)压花时不产生箔材料的压花。第一方格布局61可以在从表面s离开的侧上沿轴向和/或径向延伸到确定的周界，借此，确定的周界可以是表示例如徽标(图6中未示出)的较大形状的表面。另选地，第一方格布局61也可以沿径向r和相反的轴向r'延伸，直到其覆盖马达辊的整个周界为止。第一方格布局61也可以沿轴向d和/或d'延伸，直到其根据在箔材料上压花的期望设计到达马达辊的任一轴向末端(图6中未表示)为止。
第二方格布局62由l形的周界界定，为了示例，该l形的周界在轴向d-d'上为6个突起高，在径向r-r'上为4个突起宽，l形的每个条为2个突起宽。l形周界被表面s包围。
对于每个相应的第一方格布局61和第二方格布局62，马达辊的正突起p和p’与对辊上的交替的对应负突起(图6中未示出)一起，在辊的操作期间且在辊距中形成大致平行于轴向d-d’的相应直线。
类似地，对于每个相应的第一方格布局61和第二方格布局62，马达辊的负突起n和n’与对辊上的交替的对应正突起(图6中未示出)一起，在辊的操作期间且在辊距中形成大致平行于轴向r-r’的相应直线。
每个正突起p沿远离马达辊(图6中未表示)的旋转轴的方向从马达辊的基础表面延伸到正突起p的顶侧63，如在图6中且如在该图的右手部上可以更佳地看到的，该基础表面对应于在块p下面并覆盖块n的表面64，该表面对于该特定示例性实施方式在表面s下方。每个负突起n在朝向马达辊的旋转轴的方向上从马达辊的基础表面延伸到负突起的底侧(在图6中不可见)。
类似地，每个正突起p’沿远离马达辊(图6中未表示)的旋转轴的方向从马达辊的基础表面延伸到正突起p’的顶侧65，在图6中且如在该图的右手部上可以更佳地看到的，该基础表面对应于表面s。每个负突起n’在朝向马达辊的旋转轴的方向上从马达辊的基础表面延伸到负突起的底侧(在图6中不可见)。
在图6中，正突起p和负突起n的形状以一般方式表示为具有矩形边的块。对于实际压花突起，形状将被使得满足期望的美学效果，并且可以是具有特定表面的n角多面体，该特定表面旨在在压花箔表面(图6中未示出)上产生对应的单独反光区域，对于每个正突起，其特定表面对应其顶侧，并且对于每个负突起，其特定表面对应于其底侧。
虽然正突起p'的形状被成形为具有椭圆形圆周的柱，但是这也不是所设想的实际形状，而只是一般形状，选择柱仅是为了与正突起p区分开，并且指示正突起p'的形状可以与正突起p的形状不同。换言之，正突起p'的形状可以是n角多面体(与正突起p相同或不同)，其特定表面旨在在压花箔表面(图6中未示出)上产生对应的单独反光区域，对于每个正突起p'，其特定表面对应于其顶侧，并且对于每个负突起n'，其特定表面对应于其底侧(图6中未示出)。标记为n'的结构椭圆形表面对应于图6中的负突起n'的基础，该突起的实际延伸不可见，因为它被定向到马达辊(图6中未示出)的表面中。
图6的压花图案中的结构的数量级，例如，包含一般正突起p或负突起n之一的表面的尺寸约为100×100μm2。确切的维数与本说明无关；它仅旨在指示本发明中的突起的尺寸的数量级。
图7(a)示出了使用图6所例示的压花结构60压花的示例箔材料71的局部表面，更具体地是来自第二方格布局62的正突起p'和负突起n'，当然在图7(a)中未例示。箔材料71的表面70包括压花72，这些压花由马达辊的正突起p'和对辊的对应负突起的协作产生。表面70还包括压花73，这些压花仅由表面70处的腔的压花开口表示，实际结构如图7(a)中表示地在表面70下方延伸，这些压花由马达辊的负突起n’和对辊的对应正突起的协作产生。被压花结构72和73的形状对应于来自图6的正突起和负突起(p'和n')的形状，由此在此仅以一般形状表示，该一般形状不表示本发明所要求保护的实际形状。如在图6的上下文中说明的，实际形状准确地说对应于n角多面体。
在图7(a)中也以一般方式表示的是由对正突起p'的特定表面65压花产生的压花特定表面74。注意的是，由于表面74仅以一般方式表示，因此它可以不平行于表面70，而是处于与其平行于该表面70不同的角度。导致被压花结构73的负突起的特定表面在图7(a)中不可见，因为它们位于在表面70下方的、被成形为腔的被压花结构73的底部。
图7(b)例示了示例箔材料71的甚至更小的局部表面，具有由对正突起p’压花产生的2个被压花结构72和由对负突起n’压花产生的1个被压花结构73。2个被压花结构72在其顶侧处具有压花的特定表面74，这些特定表面74旨在反射入射在箔材料上的光。被压花结构73在其底侧处具有压花的特定表面，该特定表面旨在反射入射在箔材料上的光，尽管该特定表面在图7(b)中不可见。图7(b)例示了在被压花结构72的表面处的光学反射的原理，借此，反射定律相对于从表面取得的垂线h适用，而且适用于在被压花结构73底部的特定表面。结构和/或箔的轻微倾斜实际上使得来自被压花结构72的表面和被压花结构73的那些特定表面酌情反射光。未压花的自由表面70仅产生深度效果。
特定表面是旨在反射入射光的压花箔材料的反光区域。这是由n角多面体的形状产生的被压花结构的特性，在图6、图7(a)以及图7(b)中未明确例示该特性，因为这些图根据本发明仅表示作为实际结构的占位符的一般结构。另外，图7(b)实际上仅例示了以仅作为示例选择的角度进入的光束的反射。
图8(a)示意性地例示了来自马达辊83和对辊84的对应压花结构的、根据本发明的示例，这些压花结构可以用于对箔材料80中的结构n1、p1、n2、p2、n3、p3、n4、p4压花，借此，当光朝向压花的箔材料80投射时，材料箔中的产生的被压花结构在径向上产生阴影(阴影在图8(a)中未例示)。压花结构具有n角多面体形状。
在马达辊83上，一系列正突起p1、p2、p3、p4与一系列负突起n1、n2、n3、n4交替，所有负突起和正突起均根据轴向d-d'对齐。正突起p1、p2、p3以及p4在其顶侧包括特定表面sp1、sp2、sp3以及sp4，这些特定表面旨在压花箔材料80中的反光表面r1、r2、r3、r4，如图8(b)中的压花箔材料80的截面图所示。类似地，负突起n1、n2、n3以及n4在底侧包括特定表面sn1、sn2、sn3以及sn4，这些特定表面旨在压花箔材料80中的反光表面rr1、rr2、rr3以及rr4，如图8(b)中的压花箔材料80的截面图所示。
对辊84包括分别对应于正突起p1、p2、p3、p4的负突起cp1、cp2、cp3、cp4、以及分别对应于负突起n1、n2、n3、n4的正突起cn1、cn2、cn3、cn4。
马达辊83和对辊84被例示为与要在两个辊之间压花的箔材料80分开一距离。在压花时，马达辊83和对辊84朝向彼此移动，这形成辊距(图8(a)中未示出)，箔材料80可以被送入该辊距中。来自马达辊83的负突起和正突起与来自对辊84的正突起和负突起分别交织，以便将对应于突起的结构压花到箔材料80中。在压花期间，对辊的多个正突起和负突起与马达辊的那些对应负突起和正突起无缝且无间隙地接合，因此启用箔材料80中的均匀接合的压花多面体形状。
图8(b)以根据在图8(a)中表示的线81和82的截面图示出了在压花期间来自箔材料80中的正突起p1、p2、p3、p4和负突起n1、n2、n3、n4(即正突起cn1、cn2、cn3、cn4)的压花形状。箔材料80使用表示箔材料80的厚度的粗线表示。虚线85表示横跨所有突起的马达辊83和对辊84的平均基础表面水平。
在特定反光表面r1、r2、r3、r4、rr1、rr2、rr3、rr4与压花箔材料的平均表面成45°角的特定实施方式中，沿着垂直于箔材料的第一方向入射的光在平行于压花箔材料平均表面的方向(图8(a)和图8(b)中未例示)上被反射。
图9示意性地例示了来自马达辊93和对辊94的对应压花结构的、根据本发明的另外示例，当光投射到用这些压花结构压花的箔材料并从其反射并且更准确来说从用压花结构获得的单独反光区域反射时，压花结构可以在单个径向上产生阴影(箔材料在图9中未例示)。马达辊93在其表面上包括呈n角多面体形状的负突起n，更准确来说为穿透到马达辊93的表面中的楔形突起n。值得注意的是，在该示例中，旨在对单独反光区域压花的特定表面从突起的最底部延伸到辊表面。马达辊还包括正突起p，这些正突起p与负突起n交替，并且形成方格布局(图9中仅例示了其中的一行)，借此，突起沿轴向d-d'对齐。正突起p从马达辊93的平均表面突出。
图9还示出了对辊93上的正突起p1和负突起n1的对应布局，这些正突起和负突起被定位并尺寸定制为使得在将要压花的箔材料送入由马达辊93和对辊94这两者形成的辊距中时(箔材料和辊距在图9中未示出)，对辊94的多个正负突起p1、n1与马达辊93的那些对应负突起n和正突起p无缝且无间隙地接合，因此启用箔材料中的均匀接合多面体形状。
图10示出了使用与图8(a)所示的压花结构类似的压花结构压花的一块压花箔材料100。被压花结构包括在图10的附图中向上示出的突起101和在箔材料的表面下方向下示出的突起102，如图10例示。轴线d-d′对应于用于对箔材料压花的压花辊的轴向轴(图10中未示出辊)。
图11(a)和图11(b)示出了根据本发明的压花结构的优选实施方式。图11(a)示出了穿过马达辊1100及其对辊1101的截面图，两个辊被定位为使得来自马达辊1100的正突起1102被定位为在对辊1101的负突起1103的前面压花，并且来自马达辊1100的负突起1103被定位为在对辊1101的正突起1103的前面压花。在图11(a)的例示中，马达辊1100与对辊1101之间的距离1104填充有被压花的箔材料，这暗示被压花的箔材料的有限厚度。正突起1102的特定表面是边长为x1的正方形，而负突起1103的特定表面是边长为v1的正方形，借此，x1＜v1。考虑到箔材料的厚度，故意使x1的值小于v1的值，并且实现来自马达辊1100的突起与来自对辊1101的突起的无缝且无间隙接合。
图11(a)还借助于虚线1105示出了马达辊1100的表面的平均水平。从该虚线1105测量的正突起1102的高度与从该虚线1105测量的负突起1103的深度相同。此处指示的高度和深度的和通常约为40μm，该值类似于待压花的箔材料的未压缩厚度。
将负突起1103的两个特定表面分开的距离由x2指示。
图11(b)示出了马达辊表面上的正突起1102和负突起1103的方格布局的俯视图。为了更佳地阅读附图，仅正负突起中的每一个例示有它们相应的特定表面，即分别具有边值x1和v1的正方形表面。
作为用图11(a)和图11(b)的压花结构进行的压花的结果，压花的箔材料包括金字塔形结构，其顶部被截断。因此，投射在包含这种被压花结构的表面上的光通常反射比压花有完整金字塔形结构的表面更小强度的光。
图12例示了根据本发明的用于在两侧上压花箔材料的设备的示例实施方式(箔材料在图12中未表示)。设备包括一对第一辊1200和第二辊1201，借此，第一辊1200借助于驱动机构1202被驱动，并且借助于位于每个辊末端的齿轮1203将驱动力传递到第二辊1201。驱动机构1202的类型和传递驱动力的齿轮1203的结构仅是示例性的，并且可以在保持在本发明范围内的同时改变。例如可以不使用齿轮，并且驱动通过两个压花辊的突起彼此之间的相互作用实现(图12中未示出)。要在两侧上压花的箔材料(箔材料在图12中未示出)旨在插入辊距1204中。第一辊1200和第二辊1202的表面装配有如在本说明书中说明的压花结构，如例如用于第一辊1200的图6所示的实施方式以及用于第二辊1202的对应的相对结构。
第一辊1200和第二辊1201可以包括钢，并且可以可去除地安装在压花系统的可互换单元中。
图13例示了为快速更换装置1300形式的、根据本发明的用于在两侧上压花箔材料的设备的另一示例实施方式(箔材料在图13中未表示)。快速更换装置1300包括具有两个支座1302和1303的壳体1301，支座用于各自容纳托辊架1304和1305。托辊架1304用来紧固经由驱动器(在图13中未表示)驱动的公模辊1306，并且托辊架1305用来紧固母模辊1307。辊1304可以被推入支座1302中，并且托辊架1305可以被推入支座1303中。壳体1301用终端板1308封闭。
在本示例中，母模辊在每种情况下经由位于辊端的齿轮1309和1310由从动公模辊1306驱动。为了确保所需的高精度同步，非常精细地制造齿轮。其他同步装置也是可能的，例如电动马达。
当被推入支座中时，公模辊1306的辊轴(图13中未示出)被可旋转地保持在托辊架1304中的滚针轴承1312中并且在滚珠轴承的另一侧(也未在图13中示出)。托辊架1304的两端(图13中仅示出了一端1315)被保持在壳体或终端板中的对应开口1316和1317中。为了将托辊架确切且清楚地引入并定位到壳体中，壳体底部包括t形槽1318，该t形槽对应于托辊架底部上的t形键1319。母模辊1307的辊轴1320在一侧(在图中的左侧)安装在托辊架1305的壁1321中，而在另一侧安装在托辊架的第二壁1322中。托辊架的盖1324的边缘1323被实施为键，这些键可以被推入壳体1301中的对应t形槽1325中。这里，一个侧壁1321嵌合到壳体壁中的对应开口1326中。
图14(a)和图14(b)示出了源自由根据本发明的压花工具产生的n角多面体形状的被压花结构的另一优选示例。图14(a)和图14(b)的左侧视图以三维表示，而右侧视图以2维表示。在由用马达辊和对辊(图14(a)和图14(b)中未示出)压花而产生的被压花结构中，正突起的顶侧由没有纹理的白色正方形表示。负突起用具有纹理的正方形表示。如图14(a)所示，横向侧面1401在将顶侧连接到底侧的正突起的一侧和负突起的一侧上延伸。
如将借助图14至图18示出的，来自被压花结构的镜面(例如，在被压花结构上存在的多个侧1401)的反射度的调制可以用于通过以下方式在否则均匀反射的压花表面1401(像图14(a)所示的一个压花表面)上形成光学反射图像：将使用图14(b)所示的光漫射表面元件1402的镜面的多个调制后的反射度一起放置到光漫射元件1501和1502的(正规)阵列1509(参见图15)中。在图15中，在左侧视图的二维俯视图以及右侧视图的3维视图中表示了具有被压花结构的箔的更大部分。
现在返回到图14(a)和图14(b)，用于产生侧面1401的平坦面是正突起和负突起的一部分，正突起和负突起可以在用于压花图14(a)和图14(b)的被压花结构的阳模/阴模压花工具(图14(a)和图14(b)中未示出)上找到。平坦面可以分别被诸如凸/凹元件或以其他方式形成的光漫射元件扰乱，这些光漫射元件可以在生产阳模/阴模工具本身(图14(a)和图14(b)中未示出)时被雕刻。这种凸/凹元件或以其他方式形成的元件被构造为对光漫射元件1402压花，这操作为针对定向在包含光漫射元件1402的一侧1401上的定向光束1403的光漫射不规则性。在实际应用中，上述光漫射元件的高度可以在1-50μm的范围内。参照例如50μm的高度，可以通过特别需要的反射效果、可用输入强度、对比度等的要求来确定光漫射元件的光学设计，并且该光学设计与人眼处感知的光强度平衡，借此，遵守标准几何光学设计的规则。
如图14(a)所示，当将来自光源1404的定向光束1403照射到没有任何光漫射元件1402的侧面1401上时，光沿预期观察者1405的方向在反射光束1406中直接反射，即照明碰撞未被扰乱的表面，并且满足以下条件：在同一观察平面1408上找到光源1404、观察者1405、定向照明1403以及反射光束1406。另一方面，如图14(b)所示，如果由光源1404发出的定向光1403碰撞被构造为漫射元件的光漫射元件1402，则反射光束如箭头1407所示的被高度地漫射，只有极小部分的光将返回到观察者1405。光漫射元件1402的尺寸和形状可能影响漫射程度，因此可以用于将反射率调制成“灰度值”。参照图15，通过以结构阵列1509的规则或不规则图案放置多个类似于光漫射元件1402的这种单个光漫射元件1501和1502来创建完整的反射图像。完整反射图像的图像可以仅以明确定义的照明入射角从单个明确定义的方向以清晰的方式来观看，如例如图17a至图17b例示。
通过将关于图14和15讨论的光漫射元件延伸到基本压花结构的几个镜面上，可以产生图像的翻转效果。该效果也以光学可变装置(ovd)的名义众所周知。如图15所示，分别为正方形和十字的基本元件1501和1502(为了更好地理解，在图16中也以地图视图示意性且单独地示出，正方形标记为1601，并且十字标记为1602)通过在压花工具中仅酌情雕刻结构的有关侧面(压花工具在图15中未示出)来彼此重叠。根据照明和观看方向(图15中未示出)，一个形状或另一个形状将可见。
图17(a)以三维摘录形式描绘了箔中的被压花结构的另一示例。被压花结构以规则图案布置，该图案如图17(b)中的二维表示所示，并且包括被压花的光漫射元件1701、1702、1703以及1704。参见图18(a)至图18(c)，这些图示意性地示出了当照明图17(a)的被压花结构时的照明方向和观察位置配对的三种不同情况：相继地，对应于光漫射元件1702、1703以及1704的图像的反射平面在图18(a)、图18(b)以及图18(c)中分别由定向照明1804来照明。此外，观察位置和方向1805以及定向照明1804必须形成观察平面1808，以便产生视觉图像形成。这些配对可以通过以下方式来容易地实现：倾斜和/或旋转压花材料1809并因此改变照明以及视角和方向，如在图18(a)至图18(c)的以下部分中示意性地表示的。例如，在图18(a)中，压花材料1809以与压花材料的确定的第一角度1810进行照明，并且以对应的第二角度1811观看，以看到由光漫射元件1702产生的图像。在图18(b)中，压花材料1809以与第一角度不同的确定的第三角度1812进行照明，并且以对应的第四角度1813观看，以看到由光漫射元件1703产生的图像。类似地，在图18(c)中，采用特定的照明角度和视角来观看由光漫射元件1704产生的图像。
图像形成的限制元素是产生光漫射元件(例如，图14(b)的光漫射元件1402)的视觉调光效果所必需的对比度：
··随着压花结构上的面数量的增加，每个单独面(1)的尺寸可能变小，因此全反射和漫射情况之间的差异减小。具有无限数量的面(即，由多面体结构近似的半圆顶)的极限情况允许使用几乎无限数量的不同反射率调制位点，即，诸如光漫射元件1402，但每面几乎没有反射区域。为了产生反射图像的高对比度，照明必须是定向的。非定向照明将光漫射到其他不受欢迎的反射平面上，因此可能干扰清晰的图像形成。
··照明方向(例如1403)与视角之间的错位也减小反射光束(例如1406)，该光束撞击观察眼(例如1405)，因此自动减小被观察图像的对比度。较大的基本压花结构通常创建较大的反射表面，但另一方面增加图像的颗粒性。细凿的设计在被放置到同一基本表面上时要求较小的压花结构。
所有四个有害作用的组合将确定通过调制压花结构的单独面上的反射而形成的照片的最终质量和对比度。
机械公差
根据本发明的压花图案用于精细压花。
精细压花可以通过机械公差来限定，这些机械公差适用于在辊上制造精细压花结构，即正负突起。更准确来说，在精细压花的情况下，辊上的压花结构的轮廓在轴向或径向上的总线性误差可以小于+/-7μm，和/或径向角误差可以小于0.4°。
精细压花结构的公差适用于制造例如图6所示的压花构造的正突起结构p和负突起结构n。严格的公差可以被理解为是在加工辊时提高质量的结果。公差可以取决于辊表面的质量。因此，将较硬材料用于表面是有利的。例如，对于表面由硬质金属制成的、由金属或硬质金属制成的辊，可以实现制造公差。合适的材料组合的另一个示例包括由陶瓷材料或金属制成的并且覆盖有陶瓷表面的辊。对于示例辊指示的材料特别适于在精细压花的公差范围内制造。这种材料的制造通常需要短脉冲激光器。用合适的保护层覆盖压花辊的表面通常是有利的。
在另一优选的实施方式中，长度为150mm(由此沿轴向测量)和直径为70mm的辊将示出突起的定位误差，该误差可能会偏离期望位置：
径向上偏离+/-7μm，并且理想地
轴向上偏离+/-7μm，
借此，正突起的高度或负突起的深度约为0.1mm，并且该高度具有+/-5μm的公差。对于例如80°的、相邻的两个倾斜侧面(1个来自对辊上的正突起，并且另一个来自对辊上的负突起)的角度，期望实现小于5°的公差。因此，这样制造的辊将具有+/-7μm的最大线性误差，并且由用这种辊压花引起的误差将小于20μm。
仅可以确认在正突起与负突起之间存在大约5μm或更大的线性偏差以及至少4°的角度偏差时，存在明确想要的差异。几何结构之间的差异的上限由以下要求设置：辊在任何情况下都必须能够以不受干扰的方式彼此协作。
原则上，由于钢的自然特性，当在钢上工作时任意机械或激光制造都不能产生绝对平面的壁。当然，这使得难以确定壁之间的角度。
(由来自协作辊的两个对应且相互归属的结构压花的)压花箔上的任意故意的差异最终将取决于箔材料的类型、其一致性以及要压花的材料的厚度。
因此，例如，对厚度为30μm的箔压花的总线性差将约为40μm，但对于厚度为例如300μm的箔的压花，总线性差相对于150mm的轴向压花长度将约为120μm。
阴影结构
在至少优选的实施方式中，根据本发明的压花结构可以被构造为使得能够对旨在在光投射到压花材料上时产生光学阴影效果的另外阴影结构进行压花。一般而言，这种构造涉及向一对辊中的至少一个辊上的正和/或负突起的至少一个侧面设置阴影结构。
在现有技术中，例如在使金手表主体的表面变得哑光时，阴影结构已经被设置为材料表面上的划痕。例如，在诸如用于制造包装内衬的薄膜或箔材料的情况下，至今仅可以通过使金字塔分级或变形来产生阴影效果(参见例如ep0925911和ep1324877)。当使用渐变时，产生局部阴影效果仍然具有挑战性，通过该阴影效果，阴影效果与视角无关。允许获得更好对比度的一个例外在于去除压花结构(通常为金字塔形结构)，这使得能够创建光学徽标表面。
被称为像素化的技术涉及在薄膜或箔材料的表面上制造相对大量的密集包装且随机布置的像素，这些像素具有距压花表面的例如10μm的独立高度。这使得能够防止投射在表面上的光的任意直接反射，而不是使表面充当镜子。投射在由此修改的表面上的光甚至可以根据像素化的尺寸而被吸收。因此，这允许产生非常精细的渐变，这些渐变产生令人愉悦的美学效果。
阴影结构嵌合在正突起和负突起的侧面上，而不会妨碍精细压花的过程。在正突起和负突起分别具有平坦化的顶部或底部的情况下，也可以在突起的平坦化的顶部或底部表面上制造阴影结构。
在另一优选实施方式中，阴影结构可以例如嵌合在图11(a)所示的截棱锥1102的所选侧面上。
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