СПОСОБ ТИСНЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНО ОТРАЖАЮЩИХ СВЕТ ОБЛАСТЕЙ НА ФОЛЬГОВОМ МАТЕРИАЛЕ И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ ВАЛКОВАЯ УСТАНОВКА
METHOD OF EMBOSSING INDIVIDUALLY LIGHT-REFLECTING AREAS ON FOIL MATERIAL AND CORRESPONDING ROLLER INSTALLATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области тиснения фольги. Более конкретно, изобретение относится к способу выполнения тиснений в шахматном порядке, как раскрыто в европейской патентной заявке ЕР 16205224, которая включена в настоящий документ посредством ссылки, и к обеспечению соответствующих тиснильных валков и их применению в паре тиснильных валков для обеспечения фольги с затененными областями.
Уровень техники
Область мелкого тиснения тонкой фольги, имеющей толщину, составляющую приблизительно от 30 мкм до 120 мкм, с использованием процесса вращения, причем данная фольга предназначена для применения в упаковочных или декоративных целях, представляет интерес с 1980-х годов.
В табачной и пищевой промышленности хорошо известно тиснение упаковочной фольги с использованием ротационного тиснения посредством валков. Такая упаковочная фольга может, например, представлять собой так называемые «внутренние вкладыши», которые предназначены для обертывания вокруг пачки сигарет или для использования в качестве упаковочного материала для шоколада, масла или подобных пищевых продуктов, а также для электроники, ювелирных изделий или часов.
Внутренние вкладыши обычно изготавливались из чисто алюминиевой фольги, такой как алюминиевая фольга, используемая в быту. Тиснение такой фольги выполнялось путем ее подачи в зону контакта валков между парой валков. По меньшей мере один валок содержал топографическую структуру, которая определяла, например, логотип. До 1980-х годов такая пара валков содержала, в основном, один стальной валок, на котором был выполнен рельеф, и ответный валок, выполненный из упругого материала, например, из резины, бумаги или плексигласа. Отпечатывание или вытиснение профиля валка, несущего логотип, также называемого пуансонным валком, на ответном валке, также называемом матричным валком, позволяло получать зеркальный отпечаток логотипа на фольге.
Более сложные логотипы требовали воспроизведения топографии пуансонного валка на слое матричного валка, а углубления в матричном валке, соответствующие выступам пуансонного валка, выполнялись травлением или любым другим подходящим способом. Позднее такие углубления и гравировку стали выполнять с использованием лазеров. Поскольку достижимые механические допуски при использовании механических инструментов были ограничены, углубления можно было выполнить в виде относительно грубой сетки, а затем использовать при взаимодействии между пуансонным валком и ответным матричным валком. Поэтому всегда было необходимо производить дублирующие валки парами, что является дорогостоящим. Это сделало производство таких валков чрезмерно дорогим для промышленного тиснения, например, внутренних вкладышей для табачной промышленности.
В поисках альтернативного решения для тиснения, начиная с 1980 года и после подачи заявки на патент США на основании US 5007271 на имя заявителя настоящего изобретения, была предложена так называемая «игольчатая» (англ. pin up-pin up) система, в которой два одинаковых стальных валка несут очень большое число мелких зубцов, которые перемежаются друг с другом, чтобы захватывать и тиснить бумагу, подаваемую между ними. Логотипы тиснят путем полного или частичного удаления зубцов с одного из валков. Технические производственные ограничения требовали между валком и ответным валком расстояния в половину шага, что исключало какое-либо алмазное тиснение, если нужно было избежать риска перфорации материала, подлежащего тиснению.
Кроме того, игольчатая система позволила получать так называемый «сатинирующий эффект», при котором большое число маленьких углублений, созданных зубцами, придает поверхности матовый, бархатистый вид, что, в частности, придает более изысканный вид тисненому материалу.
Параллельно с развитием технологии тиснения и изготовления тиснильных валков произошли изменения в области упаковочных материалов. Сначала сплошная алюминиевая фольга была заменена бумагой, поверхность которой была покрыта тонким металлическим слоем, который с самого начала становился все тоньше по очевидным экологическим причинам. В последнее время металлический слой стали напылять на поверхность бумаги. Предполагается, что металлизация поверхности бумаги в будущем станет еще тоньше или, возможно, полностью исчезнет.
Существуют также соображения по поводу отхода от классической сигаретной упаковки, в которой сигареты обернуты внутренним вкладышем, и эта пачка обернутых сигарет вставлена в картонную коробку. Предполагается использовать вместо этого так называемую «мягкую упаковку», в которой имеется просто внешняя оберточная фольга, выполняющая обе функции: во-первых, поддержание влажности внутри сигарет и защита сигарет от внешних запахов, а во-вторых, придание определенной жесткости упаковке для механической защиты сигарет.
Развитие технологии изготовления валков, как, в частности, известно, например, из US 7 036 347 на имя заявителя настоящего изобретения, позволяет обеспечить все большее разнообразие декоративных эффектов для внутренних вкладышей и привлекательных визуальных рекламных эффектов. Это широко используется в табачной промышленности и в пищевой промышленности. Тем не менее, существует тенденция к уменьшению, а иногда и к полному прекращению рекламы, и, следовательно, больше не будет возможности использовать визуально эффективную рекламу в той же степени, что и в настоящее время.
Следует также учитывать, что мелкое тиснение может быть достигнуто только за счет высокой стоимости и чрезвычайных трудозатрат для изготовления соответствующих валков. Кроме того, в случае, когда пуансонный валок и инверсно-конгруэнтный матричный валок используются для сжатия фольги, проходящей между ними, в осевом направлении возникают напряжения, которые больше не приемлемы для бумаги для табачных изделий. Кроме того, существует сложность, связанная с ограничением на появление отверстий, и в высокоскоростном процессе тиснения фольги требуется очень высокое давление, при котором время тиснения лежит в миллисекундном диапазоне. Наконец, по всей видимости, есть тенденция к использованию более толстых сортов фольги.
Патентная публикация ЕР 3038822 раскрывает мелкое тиснение для поверхностных структур, как было упомянуто и раскрыто выше в настоящем документе, и для различных типов материалов в поточном процессе, причем это включает в себя фигуративные шаблоны и топографии. В ЕР 3038822 мелкое тиснение таково, что контуры структур мелкого тиснения на валках имеют общее линейное отклонение менее +/-10 мкм и угловую ошибку менее 5°.
Инверсно-конгруэнтные пары валков позволяют, как раскрыто в ЕР 3038822, создавать логотипы на поверхности без неприемлемого растяжения в осевом направлении.
Решение согласно ЕР 3038822 предназначено, в основном, для относительно ограниченных поверхностей.
Вернемся к уже рассмотренной «игольчатой» (англ. pin up-pin up) технологии, которая позволяет выполнять так называемое «сатинирование», при котором большое число маленьких углублений, образованных зубцами, придают поверхности матовый, бархатистый внешний вид, что, в частности, придает тисненому материалу более изысканный вид. Заявитель настоящего изобретения продолжает развивать эту технологию, и в документе ЕР 0925911 В2 на его имя раскрыто сатинирующее тиснение, посредством которого, как раскрыто в столбце 4, строка 18 данной публикации, один зубец валка окружен во время тиснения четырьмя зубцами ответного валка, причем это происходит довольно невыгодным образом, когда зубцы контактируют только по своим краям. Кроме того, как раскрыто в столбце 3, строка 48 публикации, существует относительный осевой люфт, при котором валки могут взаимно смещаться, что предпочтительно соответствует 0,75 шага зубца. Таким образом, валки могут перемещаться в осевом направлении.
В публикации ЕР 1324877 В1 на имя заявителя настоящего изобретения раскрыта система для выполнения тиснения, которая тиснит на упаковочной фольге знаки, создающие оптические эффекты, зависящие от положения наблюдения и/или источника света, обеспечивая, таким образом эстетические и защитные свойства. Это достигается благодаря не рассеивающим, а светоотражающим элементам топографического рельефа. Кроме того, для применения оптических эффектов важно, чтобы на фольге был отражающий слой (напыленный или ламинирующий) и чтобы этот слой имел достаточную отражательную способность в видимом спектре. Как раскрыто в Ц10 публикации, данный эффект достигается с использованием двух валков, один из которых содержит немодифицированные зубцы Т1 и модифицированные рельефные зубцы Т2 - см. фиг. 4 - а другой валок содержит только немодифицированные сатинирующие зубцы Т1 - см. фиг. 3 - при этом зубцы обоих валков заходят друг за друга как показано на фиг. 5.
Процесс, раскрытый в публикации ЕР 1324877 В1, не учитывает уже рассмотренное изменение фольги, поскольку повышенные требования к блеску и равномерному давлению больше не могут быть достигнуты исключительно за счет контакта зубцов по краям. Соответственно, в данном процессе просто создается продукт, в котором освещенность отражается только в виде пучка, интенсивность которого уменьшается.
В патентной публикации DK 131333 из уровня техники раскрывается шахматный и равномерный шаблон тиснения, как показано на фиг. 1. Этот шаблон тиснения предназначен для тиснения текстильных изделий. Шаблон тиснения состоит из множества позитивных и негативных выступов, отмеченных Р и N, соответственно. Шаблон тиснения предназначен для системы тиснения, в которой используется пара валков, при этом текстильный продукт подается в зону контакта валков между парой валков. Позитивные и негативные выступы Р и N являются многогранными идентично профилированными элементами, причем позитивные выступы Р профилированы симметрично относительно негативных выступов N при наблюдении от средней поверхности. На фиг. 1 дополнительно показаны площадки, обозначенные буквой Н, являющиеся участками цилиндрической поверхности валка, которые расположены на вышеуказанной средней поверхности и которые не создают тиснения, то есть возвышения Н не содержат никаких выступов.
В заявке на европейский патент ЕР 16205224.5 на имя заявителя настоящего изобретения используется идея шаблона тиснения, показанного в DK 131333, за исключением того, что в шаблоне тиснения отсутствуют площадки Н. Это, например, показано на фиг. 2а, которая иллюстрирует пример используемого шаблона тиснения. На фиг. 2b показана компоновка выступов, соответствующих тиснильным структурам по фиг. 2а. Следует отметить, что ЕР 16205224.5 предлагает решение для мелкого тиснения, которое позволяет выполнять шахматные и более крупные однородные тисненые области с шагом от 50 до 250 мкм. Использование шаблона тиснения по фиг. 2а и соответствующего инверсного шаблона тиснения на соответствующих валках из пары тиснильных валков для тиснения фольги или внутреннего вкладыша дает 100% покрытие тиснения тисненой поверхности. Используя этот шаблон тиснения, можно получить равномерное распределение давления на материал, то есть регулярный и равномерный баланс между давлением на боковых наклонных поверхностях позитивных выступов Р и негативных выступов N. Кроме того, осевое сжатие тисненой фольги уменьшается и получается более гладкая поверхность по сравнению с более старыми технологиями тиснения от заявителя. Более конкретно, тиснение в соответствии с ЕР 16205224.5 выполняется посредством пары валков, с использованием на первом из валков шаблона тиснения наподобие шахматной доски, состоящего из позитивных выступов и негативных выступов, причем для ясности данная «шахматная доска» содержит воображаемые черные и белые клетки, при этом позитивные выступы находятся на воображаемых черных клетках, а негативные выступы - на воображаемых белых клетках, а на втором из валков - ответный шаблон тиснения, который расположен так, что во время тиснения оба шаблона тиснения взаимодействуют как конгруэнтные структуры для тиснения фольгового изделия, так что каждый из выступов на каждом валке будет со всех сторон окружен выступами другого валка. Оптический отражающий эффект, создаваемый тисненым изделием, представляет собой эффект затенения, который затемняет наблюдаемое тисненое изделие, то есть при определенном угле наблюдения отражается меньшая амплитуда света.
Цель изобретения
Целью изобретения является обеспечение устройства и пары валков для ротационного тиснения структур на металлизированной фольге, которое создает оптические отражающие эффекты для декоративных и защитных признаков, в отличие от технологии, раскрытой в ЕР 16205224.5 и в настоящем документе выше, в частности, тиснение посредством пары валков с применением на первом из валков шаблона наподобие шахматной доски с позитивными выступами и негативными выступами, при этом позитивные выступы находятся на воображаемых черных клетках, а негативные выступы находятся на воображаемых белых клетках, а на втором из валков - ответного шаблона тиснения, который расположен таким образом, что во время тиснения оба шаблона тиснения взаимодействуют как беспрепятственно и без зазоров однородно смыкаемые перемежающиеся структуры для тиснения металлизированной фольги, так что каждый из выступов на каждом валке окружен со всех сторон выступами другого валка. Однако, в отличие от технологии, известной из уровня техники, где оптический отражающий эффект, создаваемый тисненым изделием, представляет собой эффект затенения, который затемняет тисненое изделие при наблюдении, то есть при определенном угле обзора свет отражается с меньшей амплитудой, настоящее изобретение направлено не только на создание эффекта затенения, но также на зависящее от угла регулирование интенсивности отраженного света.
Кроме того, целью изобретения также является обеспечение решения для мелкого тиснения, которое позволяет выполнять расположенные в шахматном порядке и более крупные однородно тисненые области с длиной шага, составляющей приблизительно от 50 до 250 мкм, при этом отражательная способность тисненой стороны такой фольги теоретически может достигать того же значения, что и у гладкой зеркальной поверхности фольги.
Кроме того, целью изобретения является обеспечение конфигурации, которая также уменьшает неконтролируемое сжатие в осевом направлении во время тиснения фольги.
Кроме того, целью изобретения является обеспечение решения, позволяющего выполнять мелкое тиснение на фольге по областям однородным образом.
Кроме того, целью изобретения, в отличие от ЕР 1324877 В1, где интенсивность освещения может отражаться только в виде пучка с уменьшенной интенсивностью, является обеспечение четко регулируемых углов отражения для получения новых эстетических эффектов посредством тисненой фольги.
Раскрытие сущности изобретения
В первом аспекте изобретения обеспечен способ тиснения индивидуально отражающих свет областей на фольговом материале, включающий подачу фольгового материала в зону контакта валков между парой валков, причем пара валков содержит приводной валок и ответный валок, при этом каждый из приводного валка и ответного валка оснащены, по меньшей мере в определенном периметре, множеством позитивных и негативных выступов, расположенных в шахматном порядке, вследствие чего позитивные и негативные выступы чередуются в осевом и радиальном направлениях. Позитивные выступы приводного валка вместе с чередующимися соответствующими негативными выступами на ответном валке образуют во время работы валков и в зоне контакта валков первую прямую линию, по существу параллельную осевому направлению. Негативные выступы приводного валка, вместе с чередующимися соответствующими позитивными выступами на ответном валке, образуют во время работы валков и в зоне контакта валков вторую прямую линию, по существу параллельную осевому направлению. Каждый позитивный выступ проходит от базовой поверхности своего валка до верхней стороны позитивного выступа в направлении от оси вращения своего валка, а каждый негативный выступ проходит от базовой поверхности своего валка до нижней стороны негативного выступа в направлении к оси вращения своего валка. Во время операции тиснения приводного валка и ответного валка и в зоне контакта валков каждый выступ приводного валка окружен по всей периферии выступами ответного валка. На валке каждый позитивный или негативный выступ, не расположенный по определенном периметру, смещен по оси относительно смежных по периферии позитивных или негативных выступов, соответственно, на этом же валке. Способ дополнительно включает в себя то, что множество позитивных и негативных выступов ответного валка беспрепятственно и без зазоров смыкаются с соответствующими негативными и позитивными выступами приводного валка при заданном тиснении фольгового материала, обеспечивая на фольге однородно сомкнутый тисненый многогранный профиль и профилируя каждый позитивный и негативный выступ на приводном валке в виде многогранника с n углами с поверхностью, предназначенной для создания на тисненой поверхности фольге соответствующей индивидуально отражающей свет области, причем у каждого позитивного выступа его поверхность соответствует его верхней стороне, а у каждого негативного выступа его поверхность соответствует его нижней стороне.
В предпочтительном варианте осуществления, на этапе профилирования, у позитивных выступов поверхности на верхних сторонах принадлежат к первой группе из множества поверхностей, причем каждая из поверхностей предназначена для выполнения на тисненой поверхности фольги соответствующей индивидуально отражающей свет области, которая отражает в соответствующих различных направлениях, и аналогично, у негативных выступов поверхности нижних сторон принадлежат ко второй группе из множества поверхностей, причем каждая из поверхностей предназначена для выполнения на тисненой поверхности фольги соответствующей индивидуально отражающей свет области, которая отражает в соответствующих различных направлениях.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления на этапе профилирования у позитивных выступов поверхность доходит до поверхности валка.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления приводной валок и ответный валок содержат сталь и съемно установлены в сменном блоке системы тиснения.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления приводной валок передает свое движение ответному валку посредством зубчатых колес.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления способ дополнительно содержит выбор первой группы боковых поверхностей многогранных структур с n углами, каждая из которых проходит от нижней стороны негативного выступа до верхней стороны позитивного выступа, при этом каждая из них параллельна друг другу и первой плоскости, и создают микрорельеф на каждой боковой поверхности из первой группы, аналогичный первому светорассеивающему элементу.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления способ дополнительно включает выбор второй группы боковых поверхностей многогранных структур с n углами, каждая из которых проходит от нижней стороны негативного выступа до верхней стороны позитивного выступа, и каждая из которых параллельна друг другу и второй плоскости, при этом вторая плоскость пересекается с первой плоскостью, и создают микрорельеф на каждой боковой поверхности из второй группы, аналогичный второму светорассеивающему элементу.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления первая группа боковых поверхностей представляет собой первый шаблон, а вторая группа боковых поверхностей представляет второй шаблон, при этом, когда тисненый фольговый материал освещается под определенным первым углом и наблюдается под соответствующим вторым углом, можно наблюдать первое изображение от первого шаблона, а когда тисненый фольговый материал освещен под определенным третьим углом, отличным от первого угла, и наблюдается под соответствующим четвертым углом, можно наблюдать второе изображение от второго шаблона.
Во втором аспекте изобретение обеспечивает валковую установку для тиснения индивидуально отражающих свет областей на фольговом материале, содержащую пару из первого валка и второго валка, определяющих зону контакта валков, в которой происходит подача указанного материала, причем каждый валок снабжен, по меньшей мере в определенном периметре, множеством позитивных и негативных выступов, расположенных в шахматном порядке, причем позитивные и негативные выступы чередуются в осевом и радиальном направлениях. Позитивные выступы приводного валка вместе с чередующимися соответствующими негативными выступами на ответном валке образуют во время работы валков и в зоне контакта валков первую прямую линию, по существу параллельную осевому направлению, а негативные выступы приводного валка вместе с чередующимися соответствующими позитивными выступами на ответном валке образуют во время работы валков и в зоне контакта валков вторую прямую линию, по существу параллельную осевому направлению. Каждый позитивный выступ проходит от базовой поверхности своего валка к верхней стороне позитивного выступа в направлении от оси вращения своего валка, а каждый негативный выступ проходит от базовой поверхности своего валка до нижней стороны негативного выступа в направлении к оси вращения своего валка. Во время тиснения, выполняемого приводным валком и ответным валком, и в зоне контакта валков каждый выступ приводного валка окружен со всех боковых сторон выступами ответного валка. На валке каждый позитивный или негативный выступ, не расположенный в определенном периметре, соответственно смещен по оси относительно смежных по периферии позитивных или негативных выступов на этом же валке. Кроме того, множество позитивных и негативных выступов ответного валка беспрепятственно и без зазоров смыкаются с соответствующими негативными и позитивными выступами приводного валка при заданном тиснении фольгового материала, что позволяет получить на фольге однородно сомкнутый тисненый многогранный профиль. Каждый позитивный и негативный выступ на приводном валке имеет форму многогранника с n углами, поверхность которого предназначена для создания на тисненой поверхности фольги соответствующей индивидуально отражающей свет области, причем у каждого позитивного выступа его поверхность соответствует его верхней стороне, а у каждого негативного выступа его поверхность соответствует его нижней стороне.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет лучше понято после ознакомления с описанием предпочтительных вариантов осуществления и рассмотрения чертежей, на которых:
на фиг. 1 показан шаблон тиснения для текстиля из уровня техники, в котором контактируют края, а не боковые поверхности;
на фиг. 2а и 2b показан выполненный в шахматном порядке шаблон тиснения и план расположения выступов шахматного шаблона в соответствии с уровнем техники, где во время тиснения поверхности структур двух валков, не показанных на чертежах, с использованием этого шаблона приходят в контакт при тиснении;
на фиг. 3 показан пример зубцов, наблюдаемых сверху и используемых для сатинирования, как известно из уровня техники;
на фиг. 4 показан пример зубцов, наблюдаемых сверху и используемых для создания эффектов затенения в соответствии с уровнем техники;
на фиг. 5 показан вид в разрезе зубцов по фиг. 3 и 4, когда эти зубцы перемежаются друг с другом, как при тиснении согласно уровню техники;
на фиг. 6 показан примерный вариант осуществления поверхности валка согласно изобретению, вид сверху и трехмерный вид;
на фиг. 7 в верхней части (а) показана небольшая поверхность примера фольги, тисненой с использованием тиснильных структур, показанных на фиг. 6, а в нижней части (о) показано оптическое отражение на вытисненных структурах;
на фиг 8а схематически показан пример согласно изобретению соответствующих тиснильных структур на валке и ответном валке, которые можно использовать для тиснения структур, создающих затенение в радиальных направлениях, а на фиг. 8b показаны в разрезе профили тиснения на фольге во время тиснения;
на фиг. 9 схематично показан еще один пример согласно изобретению соответствующих тиснильных структур на валке и ответном валке, которые могут создавать затенение в одном радиальном направлении;
на фиг. 10 показан фрагмент тисненого изделия из фольги, тисненного с использованием тиснильных структур, показанных на фиг. 8;
на фиг. 11а и 11b показан предпочтительный вариант осуществления тиснильных структур согласно изобретению;
на фиг. 12 показан пример системы тиснения для осуществления тиснения посредством тиснильных структур в соответствии с изобретением;
на фиг. 13 показан в аксонометрии еще один пример системы тиснения с устройством быстрой замены валков;
на фиг. 14а и 14b показаны два режима отражения на многогранной поверхности, воспроизводимые путем тиснения фольги: а) направленное отражение на плоской поверхности и б) рассеянное отражение на поверхности с рассеивающим элементом;
на фиг. 15 показан пример создания полного изображения с помощью рассеивающих элементов на многогранных базовых структурах согласно изобретению;
на фиг. 16 показаны виды в плане квадрата и креста, которые воспроизводятся на фиг. 15;
на фиг. 17 представлена иллюстрация примера вытисненных в фольге структур согласно изобретению; и
на фиг. 18а-18с показана тисненая фольга, наблюдаемая под разными углами направленного освещения.
Осуществление изобретения
На фиг. 6 показан пример варианта осуществления поверхности 60 валка в соответствии с изобретением, вид сверху - в левой части фиг. 6 и трехмерный аксонометрический вид - в правой части фиг. 6. Поверхность 60 валка на фиг. 6 развернута для более легкого чтения, но на валке (не показан на фиг. 6) поверхность 60 валка изогнута и ориентирована в осевом направлении, представленном в виде оси d-d' слева на фиг. 6. Поверхность 60 валка, как показано, может быть только частью фактической полной поверхности, причем полная поверхность не показана на фиг. 6.
Поверхность 60 валка находиться на приводном валке, который взаимодействует с ответным валком для тиснения фольгового материала, подаваемого в зону контакта валков между приводным валком и ответным валком (не показано на фиг. 6).
Поверхность 60 валка содержит множество позитивных выступов Р и Р' и негативных выступов N и N'. Позитивные выступы Р и негативные выступы N расположены в первом шахматном порядке 61, причем позитивные и негативные выступы чередуются в осевом направлении d-d' и радиальном направлении r-r'. Аналогично, позитивные выступы Р' и негативные выступы N' находятся во втором шахматном порядке 62, при этом позитивные и негативные выступы чередуются в осевом направлении d-d' и радиальном направлении r-r'.
Первый шахматный порядок 61 частично ограничен, по существу, плоской поверхностью S, которая окружена позитивными выступами Р и негативными выступами N. Поверхность S свободна от любых позитивных выступов Р и негативных выступов N и во время тиснения посредством ответного валка (не показан на фиг. 6) не производит тиснения фольгового материала. Первый шахматный порядок 61 может проходить по краям, отходя от поверхности S с каждой стороны до определенного периметра в осевом и/или радиальном направлении, при этом определенный периметр может быть поверхностью большего очертания, представляющей собой, например, логотип (не показан на фиг. 6). Альтернативно, первый шахматный порядок 61 может также проходить в радиальном направлении r и противоположном осевом направлении r', пока он не охватит всю периферию приводного валка. Первый шахматный порядок 61 может также проходить в осевых направлениях d и/или d' до тех пор, пока он не достигнет с каждой стороны осевого конца приводного валка (не показано на фиг. 6) в зависимости от требуемого дизайна тиснения на фольговом материале.
Второй шахматный порядок 62 ограничен L-образным периметром, который, например, составляет 6 выступов в осевом направлении d-d' и 4 выступа в радиальном направлении r-r', при этом каждая полка L-образной формы имеет ширину в 2 выступа. L-образный периметр окружен поверхностью S.
Для каждого соответствующего первого и второго шахматных порядков 61 и 62 позитивные выступы Р и Р' приводного валка образуют с чередующимися соответствующими негативными выступами на ответном валке (не показан на фиг. 6) при работе валков и в зоне контакта валков соответствующие прямые линии, по существу, параллельные осевому направлению d-d'.
Аналогично, для каждого соответствующего первого и второго шахматных порядков 61 и 62 негативные выступы N и N' приводного валка образуют с чередующимися соответствующими позитивными выступами ответного валка (не показан на фиг. 6) при работе валков и в зоне контакта валков соответствующие прямые линии, по существу, параллельные осевому направлению г-г'.
Каждый позитивный выступ Р проходит от базовой поверхности приводного валка, которая на фиг. 6 и, как лучше видно в ее правой части, соответствует поверхности 64, лежащей под блоками Р и покрывающей блоки N, в данном конкретном примерном варианте осуществления эта поверхность лежит под поверхностью S, до верхней стороны 63 позитивного выступа Р в направлении от оси вращения приводного валка (не показан на фиг. 6). Каждый негативный выступ N проходит от базовой поверхности приводного валка до нижней стороны негативного выступа (на фиг. 6 это не видно) в направлении к оси вращения приводного валка.
Аналогично, каждый позитивный выступ Р' проходит от базовой поверхности приводного валка, которая на фиг. 6 и, как лучше видно в ее правой части, соответствует поверхности S, до верхней стороны 63 позитивного выступа Р' в направлении от оси вращения приводного валка (не показан на фиг. 6). Каждый негативный выступ N' проходит от базовой поверхности приводного валка до нижней стороны негативного выступа (на фиг. 6 это не видно) в направлении коси вращения приводного валка.
На фиг. 6 форма позитивных выступов Р и негативных выступов N обобщенно представлена в виде блока с прямоугольной стороной. Для фактических тиснильных выступов форма будет выполнена так, чтобы удовлетворять нужному эстетическому результату, и может представлять собой многогранник с п углами с поверхностью, предназначенной для создания на тисненой поверхности фольги (не показано на фиг. 6) соответствующей светоотражающей области, причем у каждого позитивного выступа его поверхность соответствует его верхней стороне, а у каждого негативного выступа его поверхность, соответствует его нижней стороне.
Хотя форма позитивных выступов Р' имеет вид столбика с овальным периметром, это также не является реальной предполагаемой формой, а только обобщенной формой, причем столбик выбран только для отличия от позитивного выступа Р и указывает, что форма позитивных выступов Р' может отличаться от формы позитивных выступов Р. Иначе говоря, форма позитивных выступов Р' может быть многогранником с n углами - таким же или отличным от позитивного выступа Р - с его поверхностью, предназначенной для создания на тисненой поверхности фольги (не показана на фиг. 6) соответствующей индивидуально отражающей свет области, при этом у каждого позитивного выступа Р' его поверхность соответствует его верхней стороне, а у каждого негативного выступа N' его поверхность соответствует его нижней стороне (не показано на фиг. 6). Овальная поверхность структуры, обозначенная N', соответствует основанию негативных выступов N' на фиг. 6, при этом фактическая протяженность выступа не видна, так как он направлен в поверхность приводного валка (не представлено на фиг. 6).
2
Порядок величин для структур в шаблоне тиснения на фиг. 6, например, размер поверхности, содержащей один из обобщенных позитивных выступов Р или негативных выступов N, составляет приблизительно 100×100 мкм. Точные размеры не имеют значения для настоящего объяснения; оно предназначено только для обозначения порядка величины размеров выступов согласно изобретению.
На фиг. 7(a) показан фрагмент поверхности примерного фольгового материала 71, тисненного с использованием тиснильной структуры 60, показанной на фиг. 6, более конкретно, позитивных выступов Р и негативных выступов N' из второго шахматного порядка 62, которые, разумеется, не показаны на фиг. 7(a). Поверхность 70 фольгового материала 71 содержит вытисненные элементы 72, полученные в результате взаимодействия позитивных выступов Р' приводного валка и соответствующих негативных выступов ответного валка. Поверхность 70 дополнительно содержит вытисненные элементы 73, которые представлены только вытисненным отверстием углубления на поверхности 70, причем фактическая структура проходит под поверхностью 70, как показано на фиг. 7(a), являющиеся результатом взаимодействия негативных выступов N' приводного валка и соответствующих позитивных выступов ответного валка. Форма вытисненных структур 72 и 73 соответствует форме позитивных и негативных выступов Р и N' по фиг. 6 и, таким образом, представлена здесь только обобщенной формой, которая не отражает фактические формы, заявленные в изобретении. Как пояснялось при рассмотрении фиг. 6, фактические формы вполне соответствуют n-угольному многограннику.
На фиг. 7(a) также в общих чертах представлены вытисненные поверхности 74, полученные в результате тиснения поверхностью 65 позитивных выступов Р. Следует отметить, что, поскольку поверхности 74 представлены только в общих чертах, они могут быть не параллельны поверхности 70, а проходить под углом к этой поверхности 70. Поверхности негативных выступов, приводящие к вытисненным структурам 73 не видны на фиг. 7(a), поскольку они расположены внизу вытисненной структуры 73, сформированной в виде углублений ниже поверхности 70.
На фиг. 7(b) показан еще меньший фрагмент поверхности примерного фольгового материала 71 с двумя вытисненными структурами 72, полученными в результате тиснения позитивными выступами Р', и одной вытисненной структурой 73, полученной в результате тиснения негативным выступом N'. Эти две вытисненные структуры 72 имеют на своей верхней стороне тисненые поверхности 74, которые предназначены для отражения света, падающего на фольговый материал. Вытисненная структура 73 имеет на своей нижней стороне тисненую поверхность, которая предназначена для отражения света, падающего на фольговый материал, однако эта поверхность не видна на фиг. 7(b). На фиг. 7(b) показан принцип оптического отражения от поверхности вытисненных структур 72, при этом закон отражения действует относительно перпендикуляра h, взятого от поверхности, но также и для поверхности в нижней части вытисненной структуры 73. Небольшой наклон структур и/или фольги фактически заставляет поверхности вытисненных структур 72 и эти поверхности вытисненных структур 73 отражать свет соответствующим образом. Нетисненая свободная поверхность 70 просто создает эффект глубины.
Поверхностями являются светоотражающие области тисненого фольгового материала, предназначенные для отражения падающего света. Это является свойством вытисненных структур в результате их формы в виде многогранников с n углами, что явно не показано на фиг. 6, 7(а) и 7(b), поскольку там представлены только обобщенные структуры в качестве заменителей фактических структур согласно настоящему изобретению. Кроме того, на фиг. 7(b) фактически показано отражение только для светового пучка, входящего под углом, выбранным только в качестве примера.
На фиг. 8(a) согласно изобретению схематически показан пример соответствующих тиснильных структур на приводном валке 83 и ответном валке 84, которые можно использовать для тиснения структур N1, Р1, N2, Р2, N3, Р3, N4, Р4 на фольговом материале 80, при этом результирующие вытисненные структуры на фольговом материале создают затенение в радиальных направлениях, когда свет попадает на тисненый фольговый материал 80 (на фиг. 8(a) затенение не показано). Тиснильные структуры имеют форму n-угольных многогранников.
На приводном валке 83 серия позитивных выступов Р1, Р2, Р4, Р4 чередуется с серией негативных выступов N1, N2, N3, N4, причем все негативные и позитивные выступы выровнены по осевому направлению d-d'. Позитивные выступы Р1, Р2, Р3 и Р4 на своей верхней стороне имеют поверхности SP1, SP2, SP3 и SP4, предназначенные для тиснения светоотражающих поверхностей R1, R2, R3, R4 на фольговом материале 80, как показано на виде в разрезе тисненого фольгового материала 80 на фиг. 8(b). Аналогично, негативные выступы N1, N2, N3 и N4 имеют на нижней стороне поверхности SN1, SN2, SN3 и SN4, предназначенные для тиснения светоотражающих поверхностей RR1, RR2, RR3 и RR4 на фольговом материале 80, как показано на виде в разрезе тисненого фольгового материала 80 на фиг. 8(b).
Ответный валок 84 содержит негативные выступы СР1, СР2, СР3, СР4, соответствующие позитивным выступам Р1, Р2, Р3, Р4, соответственно, и позитивные выступы CN1, CN2, CN3, CN4, соответствующие негативным выступам N1, N2, N3, N4, соответственно.
Приводной валок 83 и ответный валок 84 показаны разделенными друг с другом фольговым материалом 80, подлежащим тиснению между двумя валками. Во время тиснения приводной валок 83 и ответный валок 84 движутся навстречу друг другу, образуя зону контакта валков, не показанную на фиг. 8(a), в которую можно подавать фольговый материал 80. Негативные и позитивные выступы на приводном валке 83 соответственно переплетаются с позитивными и негативными выступами ответного валка 84, чтобы тиснить структуры, соответствующие выступам на фольговом материале 80. Во время тиснения множество позитивных и негативных выступов ответного валка беспрепятственно и без зазоров смыкаются с соответствующими негативными и позитивными выступами приводного валка, что позволяет получить однородно совмещенный тисненый многогранный профиль на фольговом материале 80.
На фиг. 8(b) показаны тисненые профили от позитивных выступов Р1, Р2, Р3, Р4 и негативных выступов N1, N2, N3, N4, то есть позитивные выступы CN1, CN2, CN3, CN4, в фольговом материале 80 во время тиснения на виде в разрезе по линии 81 и 82, представленной на фиг. 8(a). Фольговый материал 80 показан жирной линией, представляющей толщину фольгового материала 80. Пунктирная линия 85 представляет средний уровень базовой поверхности приводного валка 83 и ответного валка 84 по всем выступам.
В одном из частных вариантов осуществления, в котором светоотражающие поверхности R1, R2, R3, R4, RR1, RR2, RR3, RR4 имеют угол 45° со средней поверхностью тисненого фольгового материала, при этом свет, падающий в первом направлении, перпендикулярном фольговому материалу, отражается в направлении, параллельном средней поверхности тисненого фольгового материала (не показано на фиг. 8(a) и 8(b)).
На фиг. 9 в соответствии с настоящим изобретением схематически показан еще один пример соответствующих тиснильных структур на приводном валке 93 и ответном валке 94, которые могут создавать затенение в одном радиальном направлении, когда свет падает на тисненый ими фольговый материал и отражается от него, а точнее отражается от индивидуально отражающих свет областей, полученных посредством тиснильных структур (на фиг. 9 фольговый материал не показан). Приводной валок 93 на своей поверхности имеет негативные выступы N в форме многогранника с n углами, точнее клиновидные выступы N, проникающие в поверхность приводного валка 93. Следует отметить, что в этом примере поверхности, предназначенные для тиснения индивидуально отражающих свет областей, проходят от самой нижней части выступа до поверхности валка. Приводной валок дополнительно содержит позитивные выступы Р, которые чередуются с негативными выступами N и образуют шахматный порядок- на фиг. 9 показан только один ряд из него, вследствие чего выступы выровнены в осевом направлении d-d'. Позитивные выступы Р выдаются от средней поверхности приводного валка 93.
На фиг. 9 также показан соответствующий порядок позитивных и негативных выступов Р1 и N1 на ответном валке 93, расположенных таким образом и имеющих такие размеры, что во время подачи фольгового материала, подлежащего тиснению, в зону контакта валков, образованную приводным валком 93 и ответным валком 94 (на фиг. 9 фольговый материал и зона контакта валков не показаны), множество позитивных и негативных выступов Р1, N1 ответного валка 94 беспрепятственно и без зазоров совмещаются с соответствующими негативными выступами N и позитивными выступами Р приводного валка 93, что обеспечивает на фольговом материале однородно совмещенный многогранный профиль.
На фиг. 10 показан фрагмент фольгового материала 100, тисненного с использованием структур, аналогичных показанным на фиг. 8(a). Вытисненные структуры содержат выступы 101, на чертеже по фиг. 10 показанные сверху, и выступы 102, на фиг. 10 показанные внизу, под поверхностью фольгового материала. Ось d-d' соответствует аксиальной оси тиснильных валков, используемых для тиснения фольгового материала - на фиг. 10 валки не показаны.
На фиг. 11(a) и 11(b) показан предпочтительный вариант осуществления тиснильных структур в соответствии с изобретением. На фиг. 11(a) показан вид в разрезе приводного валка 1100 и его ответного валка 1101, причем эти два валка расположены таким образом, что позитивные выступы 1102 приводного валка
1100 расположены для тиснения напротив негативных выступов 1103 ответного валка 1101, а негативные выступы 1103 приводного валка 1100 расположены для тиснения напротив позитивного выступа 1102 ответного валка 1101. На фиг. 11(a) показано, что расстояние 1104 между приводным валком 1100 и ответным валком
1101 заполняют фольговым материалом, подлежащим тиснению, при этом намечена конечная толщина фольгового материала, подлежащего тиснению. Поверхности позитивных выступов 1102 представляют собой квадраты с длиной стороны Х1, в то время как поверхности негативных выступов 1103 представляют собой квадраты с длиной стороны V1, при этом X1<V1. Величина Х1 намеренно сделано меньшей по сравнению с величиной V1, чтобы учесть толщину фольгового материала и обеспечить беспрепятственное и без зазоров смыкание выступов приводного валка 1100 с выступом ответного валка 1101.
На фиг. 11(a) пунктирной линией 1105 также показан средний уровень поверхности приводного валка 1100. Высота позитивного выступа 1102, измеренная от этой пунктирной линии 1105, равна глубине негативного выступа 1103, измеренной от этой пунктирной линии 1105. Сумма высоты и глубины, указанная в настоящем документе, обычно составляет порядка 40 мкм, что аналогично не сжатой толщине фольгового материала, подлежащего тиснению.
Расстояние, разделяющее две поверхности негативных выступов 1103, обозначено Х2.
На фиг. 11(b) на виде сверху показан шахматный порядок позитивных и негативных выступов 1102 и 1103 на поверхности приводного валка. Для удобства чтения чертежа, показано по одному из позитивных и негативных выступов с их соответствующей поверхностью, то есть с квадратной поверхностью с величинами сторон Х1 и V1, соответственно.
В результате тиснения посредством тиснильных структур, показанных на фиг. 11(a) и 11(b), тисненый фольговый материал содержит пирамидальные структуры, верхняя часть которых является усеченной. Следовательно, свет, попадающий на поверхность, содержащую такие вытисненные структуры, обычно отражается с меньшей интенсивностью, чем от поверхности, с вытисненными целыми пирамидальными структурами.
На фиг. 12 показан примерный вариант осуществления устройства согласно изобретению для тиснения фольгового материала с обеих сторон (на фиг. 12 фольговый материал не показан). Устройство содержит пару из первого валка 1200 и второго валка 1201, при этом первый валок 1200 приводится в действие посредством приводного механизма 1202 и передает приводное усилие на второй валок 1201 посредством зубчатых колес 1203, расположенных на конце каждого валка. Тип приводного механизма 1202 и конструкция зубчатых колес 1203 для передачи приводного усилия являются только примерными и могут изменяться, оставаясь в пределах объема настоящего изобретения. Например, может быть так, что зубчатые колеса не используются, а привод осуществляется за счет взаимодействия друг с другом выступов обоих тиснильных валков (не показано на фиг. 12). Фольговый материал, подлежащий тиснению с обеих сторон (на фиг. 12 фольговый материал не показан), предназначен для вставления в зону контакта 1204 валков. Поверхности первого валка 1200 и второго валка 1202 снабжены тиснильными структурами, как поясняется в настоящем описании, например, как в варианте осуществления, показанном на фиг. 6 у первого валка 1200, и соответствующей противоположной структурой у второго валка 1202.
Первый валок 1200 и второй валок 1201 могут содержать сталь и могут быть установлены съемным образом в сменном блоке системы тиснения.
На фиг. 13 показан еще один примерный вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением для тиснения фольгового материала с обеих сторон (на фиг. 13 фольговый материал не показан) в виде быстропереоборудуемого устройства 1300. Быстропереоборудуемое устройство 1300 включает в себя корпус 1301 с двумя установочными элементами 1302 и 1303 для приема держателей 1304 и 1305 каждого валка. Держатель 1304 валка служит для крепления пуансонного тиснильного валка 1306, который приводится в действие посредством привода (не показан на фиг. 13), а держатель 1305 валка служит для крепления матричного тиснильного валка 1307. Держатель 1304 валка может быть вставлен в установочный элемент 1302, а держатель 1305 валка - в установочный элемент 1303. Корпус 1301 закрывается с помощью торцевой пластины 1308.
В настоящем примере пуансонный тиснильный валок приводится в действие приводным матричным тиснильным валком 1306 в каждом случае посредством зубчатых колес 1309 и 1310, которые расположены на конце валков. Для обеспечения требуемой высокой точности синхронизации зубчатые колеса изготовлены очень точно. Также возможны другие средства синхронизации, например, электродвигатели.
При вставлении в установочные элементы ось валка (не показана на фиг. 13) пуансонного тиснильного валка 1306 удерживается с возможностью вращения в игольчатом подшипнике 1312 в держателе 1304 валка, а с другой стороны - в шариковом подшипнике (также не показанном на фиг. 13). Эти два конца (на фиг. 13 показан только один конец 1315) держателя 1304 валка удерживаются в соответствующих отверстиях 1316 и 1317 в корпусе или в торцевой пластине. Для точного и однозначного введения и позиционирования держателя валка в корпус нижняя часть корпуса содержит Т-образный паз 1318, который соответствует Т-образной шпонке 1319 в нижней части держателя валка. Ось 1320 валка матричного тиснильного валка 1307 установлена с одной стороны, на чертеже - слева, в стенке 1321 держателя 1305 валка, а с другой стороны - во второй стенке 1322 держателя валка. Края 1323 крышки 1324 держателя валка выполнены в виде шпонок, которые можно вставить в соответствующий Т-образный паз 1325 в корпусе 1301. Здесь, одна боковая стенка 1321 входит в соответствующее отверстие 1326 в стенке корпуса.
На фиг. 14(a) и 14(b) показан еще один предпочтительный пример вытисненных структур, полученных из формы многогранника с n углами в результате применения инструментов для тиснения согласно изобретению. В левой части фиг. 1 (а) и 14(b) представлены трехмерные виды, тогда как в правой части представлены двумерные виды. В вытисненных структурах, полученных в результате тиснения посредством приводного валка и ответного валка (не показаны на фигу. 14(a) и 14(b)), позитивные выступы имеют верхнюю сторону, представленную белыми квадратами без текстуры. Негативные выступы представлены квадратами, имеющими текстуру. Как показано на фиг. 14(a), поперечная боковая поверхность 1401 проходит со стороны позитивного выступа и со стороны негативного выступа, соединяя верхнюю сторону с нижней стороной.
Как будет показано на фиг. 14-18, модулирование степени отражательной способности отражающих поверхностей вытисненных структур, например, множества сторон 1401, имеющихся на вытисненных структурах, может использоваться для формирования оптического отраженного изображения на иных равномерно отражающих вытисненных поверхностях 1401, подобных показанной на фиг. 14(a), путем объединения множества модулированных степеней отражательной способности отражающих поверхностей с использованием светорассеивающего элемента 1402 поверхности, показанного на фиг. 14(b), в (регулярную) матрицу 1509 (см. фиг. 15) светорассеивающих элементов 1501 и 1502. На фиг. 15 представлен больший фрагмент фольги с вытисненными структурами, слева - двумерный вид сверху, а справа - трехмерный вид.
Вернемся теперь к фиг. 14(a) и 14(b), где плоские грани, используемые для получения боковой поверхности 1401, являются частью позитивных и негативных выступов, которые можно найти на пуансонном / матричном инструменте для тиснения (не показан на фиг. 14(a) и 14(b)), используемые для тиснения вытисненных структур по фиг. 14(a) и 14(b). Плоские грани могут быть соответственно возмущены светорассеивающим элементом, таким как выпуклый / вогнутый или выполненный иным образом элемент, который может быть выгравирован во время изготовления самого инструмента «пуансон/матрица» (не показано на фиг. 14(a) и 14 (b)). Такой выпуклый/вогнутый элемент или иным образом выполненный элемент предназначен для тиснения светорассеивающего элемента 1402, который действует как светорассеивающая неровность для пучка направленного света 1403, который направлен на сторону 1401, содержащую светорассеивающий элемент 1402. Высота указанного светорассеивающего элемента на практике может лежать в диапазоне 1-50 мкм. Что касается, например, высоты 50 мкм, то оптическая конструкция светорассеивающего элемента может определяться требованиями конкретно требующегося эффекта отражения, доступной входной интенсивности, контрастности и т.д., и находиться в равновесии с воспринимаемой человеческим глазом интенсивностью света, благодаря чему соблюдаются правила стандартного геометрического проектирования оптики.
При освещении пучком направленного света 1403 от источника 1404 света боковой поверхности 1401 без какого-либо светорассеивающего элемента 1402, как показано на фиг. 14(a), свет непосредственно отражается в виде отраженного светового пучка 1406 в направлении предполагаемого наблюдателя 1405, то есть освещение попадает на невозмущенную поверхность, при этом соблюдаются следующие условия: источник 1404 света, наблюдатель 1405, направленное освещение 1403 и отраженный световой пучок 1406 находятся в одной плоскости наблюдения 1408. С другой стороны, если направленный свет 1403, излучаемый источником 1404 света, попадает на светорассеивающий элемент 1402, выполненный в виде рассеивающего элемента, как показано на фиг. 14(b), то отраженный световой пучок рассеивается, как показано стрелками 1407, до высокой степени, и только очень малая доля света вернется к наблюдателю 1405. Размер и форма светорассеивающего элемента 1402 могут влиять на степень рассеивания и, следовательно, могут использоваться для модуляции отражательной способности в значениях «серой шкалы». Как показано на фиг. 15, полное отраженное изображение создается путем размещения множества таких одиночных светорассеивающих элементов 1501 и 1502, аналогичных светорассеивающему элементу 1402, в регулярном или иррегулярном шаблоне матрицы 1509 структур. Отображение полного отраженного изображения можно четко наблюдать только с одного четко определенного направления с четко определенным углом падения освещения, как показано, например, на фиг. 17а-17b.
Распространяя светорассеивающие элементы, как обсуждалось со ссылками на фиг. 14 и 15, на несколько отражающих граней элементарных тиснильных структур, можно создать эффект перевернутого изображения. Этот эффект также хорошо известен под названием «оптически вариативный прибор» (OVD, от англ. Optical Variable Device). Как показано на фиг. 15, базовые элементы квадрата и креста 1501 и 1502, соответственно, также схематично и раздельно показаны на фиг. 16 в плане для лучшего понимания, при этом квадрат обозначен 1601, а крест 1602 - наложены друг на друга за счет выполнения у тиснильных инструментов надлежащей гравировки только на соответствующих боковых гранях структур (тиснильные инструменты на фиг. 15 не показаны). В зависимости от освещения и направления наблюдения (не показано на фиг. 15), будет видна одна или другая форма.
На фиг. 17(a) в виде трехмерного фрагмента изображен еще один пример вытисненных в фольге структур. Вытисненные структуры расположены по регулярной схеме, которая показана в двумерном представлении на фиг. 17(b), и содержат вытисненные светорассеивающие элементы 1701, 1702, 1703 и 1704. На фиг. 18(a)-18(c) схематически показаны три разных случая сочетания направления освещения и места наблюдения при освещении вытисненных структур по фиг. 17(a): отражающие плоскости для изображений, соответствующих светорассеивающим элементам 1702, 1703 и 1704 соответственно последовательно освещены направленным освещением 1804 по фиг. 18(a), 18(b) и 18(c). Кроме того, положение и направление 1805 наблюдения и направленное освещение 1804 должны образовывать плоскость 1808 наблюдения, чтобы обеспечивать формирование визуального изображения. Эти сочетания можно легко обеспечить путем наклона и/или поворота тисненого материала 1809 и, следовательно, путем изменения углов и направлений освещения и обзора, как схематически представлено в нижней части фиг. 18(a)-18(c). Например, на фиг. 18(a) тисненый материал 1809 освещают под определенным первым углом 1810 к тисненому материалу и наблюдают под соответствующим вторым углом 1811, чтобы увидеть изображение, создаваемое светорассеивающими элементами 1702. На фиг. 18(b) тисненый материал 1809 освещают под определенным третьим углом 1812, который отличается от первого угла, и наблюдают под соответствующим четвертым углом 1813, чтобы увидеть изображение, создаваемое светорассеивающими элементами 1703. Аналогично, на фиг. 18(c) определенные углы освещения и наблюдения приняты, чтобы наблюдать изображение, создаваемое светорассеивающими элементами 1704.
Ограничивающим элементом формирования изображения является контраст, необходимый для создания эффекта визуального затенения светорассеивающим элементом, например, светорассеивающим элементом 1402 на фиг. 14(b):
- с увеличением числа граней на тиснильной структуре размер каждой отдельной грани (1) может уменьшиться, и, следовательно, разница между полностью отражающими и рассеивающими вариантами уменьшается. Предельный вариант с бесконечным числом граней, т.е. с полукупольно аппроксимированной многогранной структурой, допускает почти бесконечное число различных мест модуляции отражательной способности, т.е. таких как светорассеивающий элемент 1402, но почти без разделения отражающей области по граням.
- Освещение должно быть направленным, чтобы создать высокую степень контрастности отраженного изображения. Ненаправленное освещение рассеивает свет на другие, невостребованные плоскости отражения и, следовательно, может мешать формированию четкого изображения.
- Угловое рассогласование между направлением освещения, например, 1403, и углом наблюдения также уменьшает отраженный световой пучок, например, 1406, попадающий в глаз наблюдателя, например, 1405, и, следовательно, автоматически уменьшает контраст наблюдаемого изображения.
- Более крупные базовые тиснильные структуры обычно создают более крупные отражающие поверхности, но, с другой стороны, увеличивают зернистость изображения. Мелкие рельефные рисунки требуют меньших тиснильных структур при нанесении на одну и туже базовую поверхность.
Комбинация всех четырех негативно влияющих эффектов будет определять конечное качество и контрастность изображения, сформированного путем модуляции отражений на отдельных гранях тиснильной структуры.
Механические допуски
Шаблон тиснения в соответствии с изобретением предназначен для мелкого тиснения.
Мелкое тиснение может определяться механическими допусками, которые применимы к выполнению мелких тиснильных структур на валках, то есть к позитивным и негативным выступам. Точнее, в случае мелкого тиснения контур тиснильных структур на валках может иметь общее линейное отклонение в осевом или радиальном направлении менее+1-7 мкм и/или ошибку радиального угла менее 0,4°.
Допуски для структур с мелким тиснением применимы, например, к выполнению структур Р в виде позитивных выступов и структур N в виде негативных выступов конфигурации тиснения, показанной на фиг. 6. Строгие допуски можно понимать как результат улучшения качества при изготовлении валков. Допуск может зависеть от качества поверхностей валков. Поэтому для поверхности предпочтительно использовать относительно твердый материал. Например, допуски изготовления могут быть обеспечены при выполнении валков из металла или твердого металла, с поверхностью, выполненной из твердого металла. Другой пример подходящей комбинации материалов включает в себя валок, выполненный из керамического материала или металла и покрытый керамической поверхностью. Материал для валков, указанный в качестве примера, в частности, подходит для изготовления в области допусков для мелкого тиснения. Обработка таких материалов обычно требует короткоимпульсных лазеров. Обычно предпочтительно покрывать поверхность тиснильных валков подходящим защитным слоем.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления валок, имеющий длину 150 мм, измеренную в осевом направлении, и диаметр 70 мм, будет демонстрировать ошибки позиционирования выступов, которые могут отклоняться от требуемого положения на
- +/- 7 мкм в радиальном направлении, и в идеале
- •+/- 7 мкм в осевом направлении,
при этом высота позитивного выступа или глубина негативного выступа составляет порядка 0,1 мм, и эта высота имеет допуск +/-5 мкм. Для угла двух наклонных боковых поверхностей, которые являются смежными, одна - с позитивным выступом, а другая - с негативным выступом на ответном валке, составляющего, например, 80°, требуется обеспечение допуска менее 5°. Таким образом, валки, изготовленные этим способом, будут иметь максимальную линейную ошибку +/- 7 мкм, а ошибки, возникающие в результате тиснения такими валками, будут меньше 20 мкм.
Можно только утверждать, что различием, явно требующим вмешательства, является наличие линейного отклонения между позитивным выступом и негативным выступом, составляющего приблизительно 5 мкм или более, а также углового отклонения, составляющего по меньшей мере 4°. Верхний предел различий между геометрическими структурами устанавливается требованием, чтобы валки в любом случае могли беспрепятственно взаимодействовать друг с другом.
В принципе, любое механическое или лазерное изготовление не может создавать абсолютно плоские стенки при работе со сталью из-за природных свойств стали. Это, конечно, затрудняет определение углов между стенками.
Любая предусмотренная разница на тисненой фольге, тисненой двумя соответствующими и взаимно соотносящимися структурами взаимодействующих валков, будет, наконец, зависеть от типа фольгового материала, его состава, а также от толщины материала, подлежащего тиснению.
Таким образом, например, общая линейная разница для тиснения фольги толщиной 30 мкм будет составлять приблизительно 40 мкм, но для тиснения фольги, например, толщиной 300 мкм, она будет составлять приблизительно 120 мкм относительно осевой длины тиснения, составляющей 150 мм. Затеняющие структуры
Тиснильные структуры в соответствии с изобретением могут, по меньшей мере, в предпочтительном варианте осуществления, быть выполненными с возможностью обеспечения возможности дополнительных затеняющих структур, предназначенных для создания эффекта оптического затенения, когда свет падает на тисненый материал. В общем, такая конфигурация включает в себя обеспечение, по меньшей мере, боковой поверхности позитивного и/или негативного выступа, по меньшей мере на одном валке из пары валков, с затеняющими структурами.
В уровне техники затеняющие структуры на поверхностях материала были предусмотрены в виде насечек, например, при выполнении матовых поверхностей корпусов золотых наручных часов. Например, в случае тонких пленок или фольговых материалов, используемых, например, для изготовления внутренних вкладышей упаковок, до настоящего времени было возможно создавать эффекты затенения только путем выполнения градаций или деформирования пирамид, см., например, ЕР 0925911 и ЕР 1324877. При использовании градаций по-прежнему сложно создать локальный эффект затенения, котором эффект тени не зависит от угла зрения. Одно исключение, позволяющее получить лучший контраст, заключается в удалении тиснильных структур, обычно пирамидальной структуры, - это позволяет создавать оптические поверхности логотипа.
Технология, известная как «пикселизация», включает в себя создание на поверхностях тонких пленок или фольговых материалов относительно большого числа плотно скомпонованных и случайно расположенных пикселей, которые имеют индивидуальную высоту, составляющую, например, 10 мкм от поверхности тиснения. Это позволяет предотвратить любое прямое отражение света, падающего на поверхность, вместо того чтобы поверхность действовала как зеркало. Свет, падающий на модифицированную таким образом поверхность, может даже поглощаться в зависимости от размеров пикселизации. Таким образом, это позволяет создавать очень тонкие градации, которые создают приятные эстетические эффекты.
Затеняющие структуры наносятся на боковые поверхности позитивных и негативных выступов, не препятствуя процессу мелкого тиснения. В случае, если позитивные выступы и негативные выступы соответственно имеют уплощенную верхнюю или нижнюю часть, затеняющие структуры могут быть также выполнены на уплощенной верхней или нижней поверхностях выступов.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения, затеняющие структуры могут быть установлены, например, на выбранных боковых поверхностях усеченной пирамиды 1102, показанной на фиг. 11(a).