DE102007026958B4 - Press tool with diffractive microstructure and method for producing such a tool and tableting press - Google Patents

Press tool with diffractive microstructure and method for producing such a tool and tableting press Download PDF

Info

Publication number
DE102007026958B4
DE102007026958B4 DE200710026958 DE102007026958A DE102007026958B4 DE 102007026958 B4 DE102007026958 B4 DE 102007026958B4 DE 200710026958 DE200710026958 DE 200710026958 DE 102007026958 A DE102007026958 A DE 102007026958A DE 102007026958 B4 DE102007026958 B4 DE 102007026958B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tool
pressing
microstructure
press
microstructures
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200710026958
Other languages
German (de)
Other versions
DE102007026958A1 (en
Inventor
Harald Walter
Christian Zschokke
Alexander Stuck
Jürgen Söchtig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
Original Assignee
Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CH432007A external-priority patent/CH699360B1/en
Application filed by Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM filed Critical Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
Publication of DE102007026958A1 publication Critical patent/DE102007026958A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102007026958B4 publication Critical patent/DE102007026958B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/06Platens or press rams
    • B30B15/065Press rams
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61JCONTAINERS SPECIALLY ADAPTED FOR MEDICAL OR PHARMACEUTICAL PURPOSES; DEVICES OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR BRINGING PHARMACEUTICAL PRODUCTS INTO PARTICULAR PHYSICAL OR ADMINISTERING FORMS; DEVICES FOR ADMINISTERING FOOD OR MEDICINES ORALLY; BABY COMFORTERS; DEVICES FOR RECEIVING SPITTLE
    • A61J3/00Devices or methods specially adapted for bringing pharmaceutical products into particular physical or administering forms
    • A61J3/007Marking tablets or the like
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61JCONTAINERS SPECIALLY ADAPTED FOR MEDICAL OR PHARMACEUTICAL PURPOSES; DEVICES OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR BRINGING PHARMACEUTICAL PRODUCTS INTO PARTICULAR PHYSICAL OR ADMINISTERING FORMS; DEVICES FOR ADMINISTERING FOOD OR MEDICINES ORALLY; BABY COMFORTERS; DEVICES FOR RECEIVING SPITTLE
    • A61J3/00Devices or methods specially adapted for bringing pharmaceutical products into particular physical or administering forms
    • A61J3/10Devices or methods specially adapted for bringing pharmaceutical products into particular physical or administering forms into the form of compressed tablets
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/20Pills, tablets, discs, rods
    • A61K9/2072Pills, tablets, discs, rods characterised by shape, structure or size; Tablets with holes, special break lines or identification marks; Partially coated tablets; Disintegrating flat shaped forms

Abstract

Presswerkzeug (1, 1a, 1b, 3) für die Herstellung von Tabletten (4), insbesondere pharmazeutischen Tabletten, durch Pressen eines Pulvergemisches (2) mit dem Presswerkzeug (1, 1a, 1b, 3), wobei während des Pressvorgangs mit dem Presswerkzeug (1, 1a, 1b, 3) eine Mikrostruktur auf die Tabletten (4) aufbringbar ist, wobei auf einer Pressoberfläche des Presswerkzeuges (1, 1a, 1b, 3) diffraktive Gitter-Mikrostrukturen (11) angeordnet sind, wobei die genannten Gitter-Mikrostrukturen (11) Dimensionen aufweisen, welche kleiner sind als die Dimensionen der einzelnen Kristallite (30) des Materials der Pressoberfläche des Presswerkzeuges (1, 1a, 1b, 3), und wobei die Gitter-Mikrostrukturen (11) im sichtbaren Spektralbereich erkennbare Beugungseffekte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitter-Mikrostrukturen (11) ein Relief mit einem im wesentlichen sinusförmigen oder gerundeten Profil aufweisen.Press tool (1, 1a, 1b, 3) for the production of tablets (4), in particular pharmaceutical tablets, by pressing a powder mixture (2) with the press tool (1, 1a, 1b, 3), with the press tool during the pressing process (1, 1a, 1b, 3) a microstructure can be applied to the tablets (4), diffractive grating microstructures (11) being arranged on a pressing surface of the pressing tool (1, 1a, 1b, 3), said grating Microstructures (11) have dimensions which are smaller than the dimensions of the individual crystallites (30) of the material of the pressing surface of the pressing tool (1, 1a, 1b, 3), and wherein the grating microstructures (11) have visible diffraction effects in the visible spectral range , characterized in that the lattice microstructures (11) have a relief with an essentially sinusoidal or rounded profile.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Presswerkzeug zur Herstellung von Tabletten mit einem optischen Sicherheitsmerkmal in Form einer diffraktiven Mikrostruktur, und ein Verfahren zum Herstellen solcher Werkzeuge, sowie eine Tablettierungspresse mit einem solchen Werkzeug.The invention relates to a pressing tool for producing tablets with an optical security feature in the form of a diffractive microstructure, and to a method for producing such tools, and to a tableting press with such a tool.

Stand der TechnikState of the art

Fälschungen, Graumarkt und illegale Reimporte sind ein großes Problem für Arzneimittel. Immer mehr Arzneimittel und Medikamente werden gefälscht, wobei dies nicht nur ein Problem in Entwicklungsländern ist, wo der Anteil der gefälschten Produkte in der Lieferkette manchmal bereits bei über 50% liegt. Das Problem besteht auch in den Industrieländern, in denen die Preise von Arzneimitteln oft viel höher sind. So werden beispielsweise aus sozialen Überlegungen die Preise für AIDS- oder Krebsmedikamente in Entwicklungsländern oft deutlich gesenkt, was jedoch die Gefahr missbräuchlicher Reimporte in Industriestaaten vergrößert.Counterfeiting, gray market and illegal re-imports are a big problem for pharmaceuticals. More and more medicines and medicines are being counterfeited, and this is not only a problem in developing countries, where the share of counterfeit products in the supply chain is sometimes over 50%. The problem also exists in industrialized countries, where drug prices are often much higher. For example, for social reasons, the prices of AIDS or cancer drugs in developing countries are often significantly reduced, but this increases the risk of improper re-imports in industrialized countries.

Zur Verhinderung von Missbrauch werden Verpackungen von Arzneimitteln mit fälschungssicheren Merkmalen versehen. Hologramme, optisch variable Tinten, Fluoreszenzfarbstoffe, spezielle Drucktechniken wie Mikrodruck und andere Sicherheitsmerkmale werden mit Klebeetiketten auf der Verpackung befestigt, auf den Karton laminiert oder direkt auf der Verpackung angebracht. Der Hauptnachteil solcher Kennzeichnungen besteht darin, dass sie vom Produkt oder der Verpackung entfernt und danach wieder verwendet oder analysiert werden können. Einige Unternehmen bringen Sicherheitsmerkmale auf die Versiegelungsfolie von Blisterverpackungen an, doch weisen diese die gleichen Nachteile auf.In order to prevent abuse, packaging of medicines is provided with counterfeit-proof features. Holograms, optically variable inks, fluorescent dyes, special printing techniques such as micro-printing and other security features are affixed to the packaging with adhesive labels, laminated to the carton or placed directly on the packaging. The main disadvantage of such labels is that they can be removed from the product or packaging and then reused or analyzed. Some companies put security features on the sealing foil of blister packs, but they have the same drawbacks.

Methoden, bei denen fälschungssichere Signaturen, wie z. B. DNA von bekannter Sequenz ( US 5,451,505 ), Moleküle mit charakteristischen Isotopenzusammensetzung, oder Mikropartikel mit charakteristischer Farblagenfolge ( US 6,455,157 ) beigefügt werden, sind äußerst kritisch, da diese Signaturen mit dem Arzneimittel zusammen eingenommen werden. Aus diesem Grund haben Zulassungs-Behörden, wie z. B. die Food and Drug Administration (FDA) in den USA, für solche Methoden bisher keine Bewilligung erteilt.Methods in which forgery-proof signatures, such. B. DNA of known sequence ( US 5,451,505 ), Molecules with a characteristic isotopic composition, or microparticles with a characteristic color layer sequence ( US 6,455,157 ) are extremely critical because these signatures are taken together with the drug. For this reason, registration authorities, such. For example, the US Food and Drug Administration (FDA) has not yet granted approval for such methods.

Einige Versuche, ein Hologramm auf essbare Produkte anzubringen, sind veröffentlicht. WO 01/10464 A1 offenbart die Beschichtung von essbaren Produkten mit einer thermisch form- und prägbaren Schicht. Da die Aufbringung dieser Schicht jedoch die Zusammensetzung sowie den Herstellungsprozess von pharmazeutischen Pillen verändert, braucht es eine neue behördliche Zulassung. Darüber hinaus ist die Erwärmung während der thermisch formenden Schritte für viele aktive Wirkstoffe problematisch.Some attempts to apply a hologram to edible products have been published. WO 01/10464 A1 discloses the coating of edible products with a thermoformable and embossable layer. However, as the application of this layer alters the composition and manufacturing process of pharmaceutical pills, it needs a new regulatory approval. In addition, heating during the thermoforming steps is problematic for many active agents.

US 4,668,523 zeigt einen anderen Ansatz, bei dem eine Polymerlösung in Kontakt gebracht wird mit einer Form mit diffraktivem Relief. Anschliessend wird das Polymer beim Trocknen gehärtet. Dieser Schritt kann durch Erhitzen beschleunigt werden. Am Ende trägt das gehärtete essbare Polymerprodukt das diffraktive Relief. Diese Methode beschränkt sich auf Polymerlösungen und ist sehr langsam. Darüber hinaus ist auch hier das Erhitzen der aktiven Wirkstoffe, die für die Herstellung pharmazeutischer Tabletten verwendet werden, problematisch. Diese Nachteile haben die Markteinführung dieser Techniken verhindert. US 4,668,523 shows another approach, in which a polymer solution is brought into contact with a shape with diffractive relief. Subsequently, the polymer is cured during drying. This step can be accelerated by heating. In the end, the cured edible polymer product carries the diffractive relief. This method is limited to polymer solutions and is very slow. In addition, heating the active ingredients used in the manufacture of pharmaceutical tablets is also problematic here. These disadvantages have prevented the market introduction of these techniques.

Aus der WO 2006/047 695 A2 ist ein Presswerkzeug bekannt, das ein Pulvergemisch zu einer Tablette verpresst und während des Pressvorgangs in die Tablette eine diffraktive Gitter-Mikrostruktur einprägt. Auf einer Pressoberfläche des Presswerkzeugs ist eine Reihe von parallelen Linien mit etwa 500 Linien pro Millimeter eingraviert. Diese Linienanordnung erzeugt beim Verpressen der Tablette ein Beugungsmuster, das die Form des Buchstabens „Y” hat.From the WO 2006/047 695 A2 For example, a pressing tool is known which compresses a powder mixture into a tablet and impresses a diffractive grid microstructure into the tablet during the pressing process. On a pressing surface of the pressing tool is a series of parallel lines engraved with about 500 lines per millimeter. This line arrangement generates a diffraction pattern when pressing the tablet, which has the shape of the letter "Y".

In der WO 01/10464 A1 ist ein Pressstempel beschrieben, der erst nach dem Verpressvorgang zum Einsatz kommt. Dieser Pressstempel trägt einen zusätzlichen Werkzeugaufsatz, der eine diffraktive Gitter-Mikrostruktur aufweist, die in eine zusätzliche Ummantelung der bereits fertig verpressten Tablette eingeprägt wird.In the WO 01/10464 A1 is a press stamp described which comes after the pressing process used. This ram carries an additional tool attachment, which has a diffractive grating microstructure, which is embossed in an additional shell of the already finished compressed tablet.

In der US 2004/0 163 441 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks beschrieben, bei dem eine diffraktive Gitter-Mikrostruktur allein über einen Prägevorgang mittels Pressstempel in das Werkstück eingebracht wird. Die dort verwendete Mikrostruktur weist senkrechte Wände auf.In the US 2004/0 163 441 A1 a method for producing a workpiece is described in which a diffractive grating microstructure is introduced into the workpiece solely by means of a stamping process by means of a press die. The microstructure used there has vertical walls.

Zum Stand der Technik wird ferner auf die WO 2006/027 688 A1 und die US 2005/0 232 130 A1 verwiesen, aus denen ein mit einer diffraktiven Gitter-Mikrostruktur versehenes Presswerkzeug bzw. ein Herstellverfahren für einen Pressstempel bekannt sind. The prior art is further on the WO 2006/027688 A1 and the US 2005/0232130 A1 referenced, from which a provided with a diffractive grating microstructure pressing tool or a manufacturing method for a press die are known.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Presswerkzeug sowie eine Tablettierungspresse zur Verfügung zu stellen, mit welchem Tabletten mit integriertem Sicherheitsmerkmal hergestellt werden können, welche im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie herkömmliche Tabletten aufweisen und ohne erhöhte Temperaturen während des Herstellungsprozesses produziert werden können, und dies ohne Verlängerung des Produktionsprozesses gegenüber den herkömmlichen Verfahren, wobei die Ablösung der fertigen Tablette von dem Presswerkzeug erleichtert sein soll. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem solche Werkzeuge hergestellt werden können.The object of the present invention is to provide a pressing tool and a tableting press, with which tablets with integrated security feature can be produced, which have substantially the same composition as conventional tablets and can be produced without elevated temperatures during the manufacturing process, and this without lengthening the production process over the conventional methods, wherein the detachment of the finished tablet is to be facilitated by the pressing tool. Another object of the invention is to provide methods by which such tools can be made.

Unter dem Begriff Tablette ist in diesem Zusammenhang nicht nur Tabletten und Pillen gemeint, die zum Schlucken, Lutschen, Kauen oder Zergehenlassen im Mund vorgesehen sind, sondern auch andere medikamentöse Darreichungsformen wie Zäpfchen/Suppositorien oder Produkte, welche vor der Einnahme in Flüssigkeiten aufgelöst werden. Ebenfalls mitgemeint sind neben pharmazeutischen Tabletten auch nicht-pharmazeutische Produkte wie beispielsweise Bonbons oder Süßstofftabletten.By the term tablet is meant in this context not only tablets and pills intended for swallowing, sucking, chewing or gulping in the mouth, but also other medicinal forms such as suppositories or suppositories or products which are dissolved in liquids prior to ingestion. Also contemplated are, in addition to pharmaceutical tablets, non-pharmaceutical products such as candies or sweetener tablets.

Diese und andere Aufgaben werden gelöst durch ein Presswerkzeug nach Patentanspruch 1, eine Tablettierungspresse nach Patentanspruch 9 sowie durch Verfahren zur Herstellung solcher Werkzeuge, gemäß den Patentansprüchen 11 und 16. Bevorzugte Varianten sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.These and other objects are achieved by a pressing tool according to claim 1, a tabletting press according to claim 9 and by methods of manufacturing such tools according to claims 11 and 16. Preferred variants are given in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Presswerkzeug besteht aus einer Pressform und zwei Pressstempeln. Die dem zur Tablette zu verpressenden Pulvergemisch zugewandte Oberfläche der Pressform und/oder eines oder beider Pressstempel ist mit einer diffraktiven Mikrostruktur versehen. Während des Pressvorgangs, genauer gesagt während dem Kompressions- und Verdichtungsprozess, wird diese diffraktive Mikrostruktur auf die Oberfläche der Pulverpartikel abgebildet. Eine mit einem solchen erfindungsgemäßen Presswerkzeug hergestellte Tablette weist auf Ihrer Oberfläche eine dauerhafte, diffraktive Mikrostruktur auf, welche im optischen Spektralbereich wahrnehmbare Beugungs-Effekte erzeugt, und so als Sicherheitsmerkmal dient. Die mikrostrukturierte Fläche kann auch makroskopisch strukturiert sein, um beispielsweise Logos, Markennamen etc. zu formen. Das Sicherheitsmerkmal kann nicht von der Tablette entfernt werden, und kann auch nicht nachträglich auf gefälschte Produkte übertragen werden.An inventive pressing tool consists of a mold and two press dies. The surface of the press mold facing the powder mixture to be compressed for the tablet and / or one or both of the press dies is provided with a diffractive microstructure. During the pressing process, more specifically during the compression and compression process, this diffractive microstructure is imaged onto the surface of the powder particles. A tablet produced with such a pressing tool according to the invention has on its surface a permanent, diffractive microstructure, which produces perceptible diffraction effects in the optical spectral range, and thus serves as a security feature. The microstructured surface can also be structured macroscopically, for example, to form logos, brand names, etc. The security feature can not be removed from the tablet and can not be subsequently transferred to counterfeit products.

Die erfindungsgemäßen Werkzeuge können in herkömmlichen Tablettierungsmaschinen eingesetzt werden. Zur Herstellung der Tabletten können die herkömmlichen Temperaturen, Druckstärken und Prozessgeschwindigkeiten von bekannten Tablettenpressen beibehalten werden. Insbesondere genügt eine Kompressionszeit pro Tablette von weit unter 100 ms. Die Herstellung der Tabletten ist somit kompatibel mit den bestehenden und qualifizierten Tablettenherstellungsverfahren, und ist somit kostengünstig.The tools according to the invention can be used in conventional tabletting machines. To prepare the tablets, the conventional temperatures, pressures and processing speeds of known tablet presses can be maintained. In particular, a compression time per tablet of far less than 100 ms is sufficient. The preparation of the tablets is thus compatible with the existing and skilled tablet manufacturing processes, and thus is inexpensive.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Im Folgenden wird die Erfindung unter Mithilfe von Zeichnungen näher erklärt.The invention will be explained in more detail below with the aid of drawings.

1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung des Tablettenpressprozesses. 1 shows a simplified schematic representation of the tablet pressing process.

2 zeigt einen schematischen Querschnitt von diffraktiven Mikrostrukturen auf der Oberfläche von Tabletten. Hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, mit (a) rechteckig, (b) sinusförmig und (c) dreieckig geformten Gitterlinien; 2 shows a schematic cross section of diffractive microstructures on the surface of tablets. Prepared by the method according to the invention, having (a) rectangular, (b) sinusoidal and (c) triangular shaped grid lines;

3 zeigt eine Aufnahme einer gepressten Tablette mit einer diffraktiven Mikrostruktur, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. 3 shows a recording of a pressed tablet with a diffractive microstructure, prepared by the method according to the invention.

3a zeigt eine schematische Darstellung von erfindungsgemäßen Tabletten mit Mikrostrukturen in Vertiefungen. 3a shows a schematic representation of tablets according to the invention with microstructures in wells.

3b zeigt die schematische Darstellung eines Lesegeräts zur Authentifizierung von erfindungsgemäßen Tabletten. 3b shows the schematic representation of a reader for authentication of tablets according to the invention.

4 zeigt (a) eine Aufnahme eines mikrostrukturierten Presswerkzeugs zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren und (b) ein SEM-Bild (SEM = Scanning Electron Microscope) einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Tablette. 4 shows (a) a picture of a microstructured pressing tool for use in the method according to the invention, and (b) a scanning electron microscope (SEM) picture of a tablet produced by the method according to the invention.

5 zeigt schematisch die Schritte des Ionenätzverfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Presswerkzeugs: (a) Holographiebelichtung, (b) Chromschiefbedampfung, (c) Trockenätzen, (d) fertig mikrostrukturierte Presswerkzeugoberfläche. 5 schematically shows the steps of the ion etching process for producing a pressing tool according to the invention: (a) holographic exposure, (b) chromium asphoric deposition, (c) dry etching, (d) finished microstructured die surface.

6 zeigt ein Beispiel einer Spannungs-/Dehnungskurve. 6 shows an example of a stress / strain curve.

7 zeigt eine Aufnahme einer mittels Kaltprägung mikrostrukturierten Aluminiumplatte. 7 shows a picture of a microstructured by cold stamping aluminum plate.

8 zeigt die schematische Darstellung eines Hämmerprozesses zur Abbildung einer diffraktiven Mikrostruktur auf einer Presswerkzeugoberfläche. 8th shows the schematic representation of a Hämmerprozesses for imaging a diffractive microstructure on a pressing tool surface.

Pulvergemische für pharmazeutische TablettenPowder mixtures for pharmaceutical tablets

Die meisten Tabletten werden durch Verpressen einer Pulvermischung in einer Pressform hergestellt. Werden aktive Pulver und Füllstoffe lediglich gemischt und anschließend direkt zu Tabletten gepresst, spricht man von direkter Tablettierung. Dieser Prozess ist hauptsächlich ein Hochdruckformprozess.Most tablets are made by compressing a powder mixture in a mold. If active powders and fillers are merely mixed and then pressed directly into tablets, this is called direct tableting. This process is mainly a high pressure molding process.

Die zu verpressende Mischung besteht aus Partikeln verschiedener Größe, wobei die Größenverteilung der Partikel für den Tablettenpressprozess kritisch ist. Tabelle 1 zeigt ein Beispiel einer typischen Mischung inkl. Hilfsstoffen zur Herstellung einer pharmazeutischen Tablette. Tabelle 2 zeigt die dazugehörige typische Partikel-Größenverteilung. Tabelle 1 Anteil Gew.% Substanz 72.75 Laktose-Monohydrat 24 25 Mikrokristalline Cellulose 1.00 Aerosil (Kolloid-Kieselerde, getrocknet) 1.00 Magnesium-Stearat 1.00 Natrium-Salicylat (exemplarischer aktiver Wirkstoff) Tabelle 2 Durchmesser der Partikel in μm Anteil in Gew.% < 75 15–25 75–150 30–50 150–250 15–25 250–500 5–15 > 500 < 2 The mixture to be compressed consists of particles of different sizes, the size distribution of the particles being critical for the tablet pressing process. Table 1 shows an example of a typical mixture including excipients for the preparation of a pharmaceutical tablet. Table 2 shows the associated typical particle size distribution. Table 1 Share% by weight substance 72.75 Lactose monohydrate 24 25 Microcrystalline cellulose 1:00 Aerosil (colloidal silica, dried) 1:00 Magnesium stearate 1:00 Sodium salicylate (exemplary active ingredient) Table 2 Diameter of the particles in μm Share in% by weight <75 15-25 75-150 30-50 150-250 15-25 250-500 5-15 > 500 <2

Laktose und Cellulose sind die am weitesten verbreiteten Binder und Füllstoffe bei direkten Tablettierungsprozessen. Diese Substanzen sind besonders dazu geeignet, mit einer diffraktiven Mikrostruktur versehen zu werden.Lactose and cellulose are the most widely used binders and fillers in direct tabletting processes. These substances are particularly suitable for being provided with a diffractive microstructure.

Der Pulvertransport in den Tablettenpressapparaturen erfolgt durch die Schwerkraft. Somit ist ein gutes Rieselverhalten zwingend. Aerosil verbessert den Pulverfluss.The powder transport in the tablet press apparatuses takes place by gravity. Thus, a good trickling behavior is mandatory. Aerosil improves powder flow.

Magnesium-Stearat wird als Gleitmittel eingesetzt. Gleitmittel funktionieren, indem sie sich über die Oberfläche des Pulvers verteilen. Sie verringern die Reibungskräfte zwischen dem Pulver und den Presswerkzeugen, und verhindern so, dass die Tablette am Presswerkzeug haften bleibt.Magnesium stearate is used as a lubricant. Lubricants work by spreading over the surface of the powder. They reduce the frictional forces between the powder and the pressing tools, thus preventing the tablet from sticking to the pressing tool.

Der Pulvermischung können Dekompositionswirkstoffe beigefügt werden, um die Dekomposition, also die Auflösung in Wasser, zu verbessern. Die Dekompositionszeit von Pillen wird typischerweise in Wasser bei 37°C gemessen. Manchmal wird ein Farbstoff hinzugefügt, jedoch sind nur wenige Farbstoffe zur Verwendung in Medikamenten zugelassen. Praktisch alle pharmazeutischen Tabletten sind deshalb matt weiß. Einige sind knallrot oder hellblau. Somit haben alle im direkten Tablettierungsprozess hergestellten Tabletten eine leuchtende und/oder lichtstreuende Oberfläche. Decomposition agents can be added to the powder mixture to improve the decomposition, ie the dissolution in water. The decomposition time of pills is typically measured in water at 37 ° C. Sometimes a dye is added but only a few dyes are approved for use in medicines. Virtually all pharmaceutical tablets are therefore matt white. Some are bright red or light blue. Thus, all tablets produced in the direct tableting process have a luminous and / or light-scattering surface.

Für den Pressprozess sind Partikel kritisch, die größer als 500 μm bzw. kleiner als 75 μm sind. Erstere vermindern die mechanische Stabilität der gepressten Tablette, und letztere sind problematisch für den Partikelfluss während des Auffüllens des Hohlraumes des Presswerkzeugs. Somit muss der Anteil dieser Partikel möglichst klein gehalten werden. insgesamt kann festgestellt werden, dass praktisch alle im Tablettenpressprozess verwendeten Pulverpartikel deutlich größer sind als die in die Oberfläche einzubringenden diffraktiven Mikrostrukturen, welche typischerweise Strukturen kleiner als 5 μm aufweisen. Um eine unerwünschte chemische Veränderung der Inhaltsstoffe während der Herstellung der Tabletten zu verhindern, sollte die Temperatur vorteilhaft 50°C, und noch besser 40°C, nicht überschreiten. Bevorzugt beträgt die Temperatur zwischen 15°C und 35°C, bzw. Raumtemperatur.For the pressing process particles are critical, which are greater than 500 microns or less than 75 microns. The former reduce the mechanical stability of the pressed tablet, and the latter are problematic for the flow of particles during the filling of the cavity of the pressing tool. Thus, the proportion of these particles must be kept as small as possible. Overall, it can be stated that virtually all powder particles used in the tablet pressing process are significantly larger than the diffractive microstructures to be introduced into the surface, which typically have structures smaller than 5 μm. In order to prevent undesirable chemical changes of the ingredients during the preparation of the tablets, the temperature should advantageously not exceed 50 ° C, and more preferably 40 ° C. Preferably, the temperature is between 15 ° C and 35 ° C, or room temperature.

Parameter der diffraktiven MikrostrukturenParameters of diffractive microstructures

Das zuverlässige und dauerhafte Einbringen und der Erhalt typischer diffraktiver Mikrostrukturen mit einer Periode Λ von ca. 1–2 μm und einer Tiefe t in der Größenordnung von 200–300 nm, wie sie beispielsweise in 2 dargestellt sind in die Oberfläche einer Tablette während des direkten Tablettierungsprozesses ist schwierig. Die Pulvermischungen sind natürlich nicht dafür gedacht, mikrostrukturiert zu werden, und die Größe der Mikrostrukturen ist viel geringer als die Dimension der Partikel. Aus diesem Grund muss die Oberfläche der Partikel selbst mikrostrukturiert werden. Und schließlich ist der Tablettierungsprozess nicht zuletzt so schnell, dass die Zeit für die Mikrostrukturierung extrem kurz ist. Um dies erreichen zu können, müssen gewisse Parameter der diffraktiven Mikrostruktur optimiert werden, insbesondere die als Prägemuster wirkende diffraktive Mikrostruktur auf der Werkzeugoberfläche. Die ermittelten besonders gut geeigneten Parameterbereiche der Mikrostrukturen für erfindungsgemäße Tabletten sind in Tabelle 2a zusammengefasst. Tabelle 2a Parameter geeigneter Bereich bevorzugter Bereich besonders bevorzugter Bereich Periode Λ 300–5000 nm 800–2500 nm 1200–2500 nm Tiefe t 80–1000 nm 100–500 nm 150–300 nm Form rechteckige, sinus-förmige, dreieckige oder gerundete Formen sinusförmige oder gerundete Formen sinusförmige oder gerundete Formen The reliable and permanent introduction and preservation of typical diffractive microstructures with a period Λ of about 1-2 microns and a depth t in the order of 200-300 nm, as for example in 2 are shown in the surface of a tablet during the direct tableting process is difficult. Of course, the powder blends are not intended to be microstructured, and the size of the microstructures is much smaller than the dimension of the particles. For this reason, the surface of the particles themselves must be microstructured. Last but not least, the tableting process is so fast that the time for microstructuring is extremely short. In order to achieve this, certain parameters of the diffractive microstructure have to be optimized, in particular the diffractive microstructure acting as an embossing pattern on the tool surface. The determined particularly suitable parameter ranges of the microstructures for tablets according to the invention are summarized in Table 2a. Table 2a parameter suitable area preferred range particularly preferred range Period Λ 300-5000 nm 800-2500 nm 1200-2500 nm Depth t 80-1000 nm 100-500 nm 150-300 nm shape rectangular, sinusoidal, triangular or rounded shapes sinusoidal or rounded shapes sinusoidal or rounded shapes

Eine Herausforderung beim Tablettierungsprozess besteht darin, zu vermeiden, dass die aus der Oberfläche der erfindungsgemässen Tablette herausragenden diffraktiven Mikrostrukturen abgebrochen werden. Mikrostrukturen, welche aus linearen Gitterlinien bestehen (1d-Gitter) sind geeigneter als Punktgitter (2d-Gitter), da die Linien eine mechanische größere Stabilität aufweisen als die Punkte. Gekreuzte Gitter mit der Form eines Lochrasters sind dank der Stabilität der verbundenen Gitterlinien ähnlich geeignet.A challenge in the tabletting process is to avoid breaking off the diffractive microstructures protruding from the surface of the tablet according to the invention. Microstructures consisting of linear grid lines (1d gratings) are more suitable than point gratings (2d gratings) because the lines have mechanical greater stability than the points. Crossed gratings with the shape of a grid of holes are similarly suitable thanks to the stability of the connected grid lines.

Die Mikrostrukturierung vergrößert die Oberfläche des Presswerkzeugs und somit die Kontaktfläche zwischen dem Presswerkzeug und der gepressten Tablette. Dies führt zu einer verstärkten Adhäsion und kann somit die Ablösung der fertigen Tablette vom Werkzeug stören. Um diesen Effekt zu minimieren, weist die Mikrostruktur vorteilhaft eine gerundete oder eine dreieckige Form auf, z. B. ein sinusförmiges Gitter (2(b), (c)). Weniger ideal sind Mikrostrukturen mit senkrechten Wänden, wie in 2(a). Darüber hinaus sollte die Tiefe t der Mikrostrukturen so niedrig wie möglich sein. Jedoch braucht es für einen sichtbaren diffraktiven Effekt eine Mindesttiefe t von ca. 80 nm. Die Diffraktionseffizienz eines sinusförmigen Gitters ist beispielsweise maximal, wenn die Gittertiefe 0,3–0,4 Gitterperioden entspricht. Darüber hinaus muss die Mikrostruktur tiefer sein als die Gleitmittelschicht zwischen der Oberfläche des Presswerkzeugs oder der Pressformwand und der Tablettenmasse, Die meisten Gleitmittel haben eine laminare Struktur mit Gleitebenen, die sich leicht parallel zur Oberfläche des Presswerkzeugs oder der Pressform bewegen. Aus diesem Grund werden Mikrostrukturen, die nur in diese Gleitlage eingebracht werden, leicht abgerissen.The microstructuring increases the surface of the pressing tool and thus the contact surface between the pressing tool and the pressed tablet. This leads to increased adhesion and can thus interfere with the detachment of the finished tablet from the tool. To minimize this effect, the microstructure advantageously has a rounded or triangular shape, e.g. B. a sinusoidal grid ( 2 B) , (c)). Less ideal are microstructures with vertical walls, as in 2 (a) , In addition, the depth t of the microstructures should be as low as possible. However, for a visible diffractive effect, a minimum depth t of about 80 nm is needed. The diffraction efficiency of a sinusoidal grating is for example maximal when the grating depth corresponds to 0.3-0.4 grating periods. In addition, the microstructure must be deeper than the lubricant layer between the surface of the die or the mold wall and the tablet mass. Most lubricants have a laminar structure with slip planes that move slightly parallel to the surface of the die or die. For this reason, microstructures that are introduced only in this sliding layer, easily demolished.

Herstellung von Tabletten mit diffraktiven Mikrostrukturen Production of tablets with diffractive microstructures

1 zeigt schematisch den Herstellungsprozess einer Tablette. Das zu verpressende Pulver 2, ein Gemisch der pulverförmigen Bestandteile, wird in eine Pressform 3 eingebracht. Zwei axial gefluchtet angeordnete Pressstempel 1a, 1b üben axial mechanische Kräfte aus, wodurch die Tablette entsteht. Die auf die Tablette einzubringende diffraktive Mikrostruktur befindet sich auf der Oberfläche des Pressstempels 1a, 1b und/oder auf der Innenwand der Pressform 3. Ist die Wand der Pressform 3 mit einem linearen diffraktiven Gitter als Mikrostruktur versehen, sind die Gitterlinien vorzugsweise parallel zur axialen Bewegungsrichtung der Pressstempel-Werkzeuge angeordnet, um den Auswurf der fertigen Tablette 4 zu unterstützen. Dennoch ist es hinsichtlich der im Pressprozess auftretenden mechanischen Spannungen einfacher, die Mikrostruktur auf den Pressstempeln 1a, 1b anzubringen. 1 shows schematically the manufacturing process of a tablet. The powder to be pressed 2 , a mixture of the powdered ingredients, is placed in a mold 3 brought in. Two axially aligned press punches 1a . 1b exert axial mechanical forces, creating the tablet. The diffractive microstructure to be introduced on the tablet is located on the surface of the press ram 1a . 1b and / or on the inner wall of the mold 3 , Is the wall of the mold 3 provided with a linear diffractive grating as a microstructure, the grid lines are preferably arranged parallel to the axial direction of movement of the press die tools to eject the finished tablet 4 to support. Nevertheless, it is easier with respect to the mechanical stresses occurring in the pressing process, the microstructure on the press dies 1a . 1b to install.

Das Pulver füllt den Hohlraum in der Pressform 3, welcher vom unteren Pressstempel 1b verschlossen wird, siehe 1(a). Das Volumen der Pressform definiert die Pulvermenge, die zur Tablette gepresst wird. Dieses Volumen kann durch die Position des unteren Pressstempels 1b während des Füllens des Hohlraums eingestellt werden. Die Kompressionskraft liegt typischerweise zwischen 5–25 kN. Moderne Rotationspressen erreichen maximale Kompressionskräfte von bis zu 160 kN. Während des Pressvorgangs finden zwei zusammenhängende Phänomene gleichzeitig statt: Kompression und Konsolidation (K. Marshall, ”Tablet press fundaments”, Tablets & Capsules 2005, S. 6–11). Ersteres führt zu einer Reduzierung des Massenvolumens, letzteres bewirkt eine Erhöhung der mechanischen Stärke der Masse. Wird nun also Kraft auf das Pulver ausgeübt, verringert sich zuerst dessen Volumen, da die Luft zwischen den Partikeln verdrängt wird, siehe 1(b). Diese Phase wird „Umpackphase” genannt, und ist beschränkt durch das Erreichen der höchstmöglichen Packungsdichte und/oder durch Reibung an Kontaktpunkten der Pulver-Partikel. Danach werden die meisten Materialien bis zur Plastizitätsgrenze elastisch deformiert, siehe 1(c). Diese Phase nennt man „Quetschphase”. Durch die Volumenreduktion können die Partikel auch Sprödbrüche erleiden. Daran anschließend können die Komponenten plastisch und/oder viskoelastisch deformiert werden.The powder fills the cavity in the mold 3 , which from the lower punch 1b is closed, see 1 (a) , The volume of the mold defines the amount of powder that is pressed into the tablet. This volume can be determined by the position of the lower punch 1b be adjusted during filling of the cavity. The compression force is typically between 5-25 kN. Modern rotary presses achieve maximum compression forces of up to 160 kN. During the pressing process two coherent phenomena take place simultaneously: compression and consolidation (K. Marshall, "Tablet press fundamentals", Tablets & Capsules 2005, p. 6-11). The former leads to a reduction of the mass volume, the latter causes an increase in the mechanical strength of the mass. So if force is exerted on the powder, its volume first decreases, because the air is displaced between the particles, see 1 (b) , This phase is called "repacking phase" and is limited by achieving the highest possible packing density and / or by friction at contact points of the powder particles. Thereafter, most materials are elastically deformed to the plastic limit, see 1 (c) , This phase is called "squeezing phase". Due to the volume reduction, the particles can also suffer brittle fractures. Subsequently, the components can be plastically and / or viscoelastically deformed.

Die diffraktive Mikrostruktur wird hauptsächlich durch diese plastische bzw. viskoelastische Deformation in die Tablettenoberfläche eingebracht. Viele zum Tablettenpressen verwendete Materialien, wie z. B. einige als Bindemittel verwendete Polymere, zeigen viskoelastisches Verhalten. Wird die Oberfläche der Partikel mit einem plastischen Material beschichtet, kann die Plastizität eines Pulvers weiter verbessert werden. Partikel können mit einem Binder wie beispielsweise Polyvinylpyrrolidon (PVP) teilbeschichtet werden, z. B. in feuchter Granulation, wodurch die Kompressibilität der Partikel verbessert wird. Aufgrund von Partikel-Partikel-Wechselwirkungen wird die mechanische Widerstandskraft der Tablettierungsmasse immer stärker, je größer die angewandte Presskraft ist. Bei Partikel-Partikel-Wechselwirkungen werden an den Partikeloberflächen Bindungen gebildet, da die Anzahl Berührungspunkte zunimmt. Je nach chemischer Zusammensetzung sind die Bindungen ionische oder kovalente Bindungen, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und van-der-Waals Kräfte. Oft ist eine Mischung dieser Bindungen vorhanden. Zusätzlich kann es zu einer Verfestigung flüssiger Filme kommen. Die Verfestigung flüssiger Filme kann auf zwei Arten erfolgen. Erstens, wenn Reibungswärme an den Berührungspunkten dazu führt, dass ein Inhaltsstoff mit tiefem Schmelzpunkt erweicht oder schmilzt, wodurch die mechanische Spannung an dieser Stelle abgebaut wird. Der Inhaltsstoff verhärtet sich dann über eine Schmelzverbindung wieder. Zweitens kann sich ein Inhaltsstoff an Berührungspunkten mit hoher Spannung in dem an der Oberfläche eines Partikels vorhandenen Flüssigkeitsfilm lösen. Auch hier wird die mechanische Spannung abgebaut und das Material rekristallisiert sich, um eine Bindung zu bilden. Erfolgt die Verhärtung nahe der Oberfläche des mikrostrukturierten Presswerkzeugs, unterstützt der erweichte, geschmolzene oder gelöste Inhaltsstoff die Replikation der diffraktiven Mikrostruktur.The diffractive microstructure is introduced into the tablet surface mainly by this plastic or viscoelastic deformation. Many materials used for tablet pressing, such as. For example, some polymers used as binders show viscoelastic behavior. If the surface of the particles is coated with a plastic material, the plasticity of a powder can be further improved. Particles may be partially coated with a binder such as polyvinylpyrrolidone (PVP), e.g. B. in wet granulation, whereby the compressibility of the particles is improved. Due to particle-particle interactions, the mechanical strength of the tabletting compound becomes stronger as the applied pressing force increases. In particle-particle interactions bonds are formed on the particle surfaces as the number of points of contact increases. Depending on the chemical composition, the bonds are ionic or covalent bonds, dipole-dipole interactions, and van der Waals forces. Often there is a mixture of these bonds. In addition, solidification of liquid films may occur. The solidification of liquid films can be done in two ways. First, when frictional heat at the points of contact causes a low melting point ingredient to soften or melt, thereby relieving the stress at that point. The ingredient then hardens again via a fusion bond. Second, an ingredient may dissolve at high voltage touch points in the liquid film present on the surface of a particle. Again, the stress is relieved and the material recrystallizes to form a bond. If the hardening occurs near the surface of the microstructured pressing tool, the softened, molten or dissolved ingredient will aid in the replication of the diffractive microstructure.

Am Ende des Tablettenpressprozesses wird der Druck weggenommen, 1(d), und die fertige Tablette 4 ausgeworfen, 1(e). Die anschließende elastische Rückformung muss gering gehalten werden, um eine hohe mechanische Stabilität der Tablette zu erreichen. Dazu wird die Rezeptur entsprechend optimiert.At the end of the tablet pressing process, the pressure is removed 1 (d) , and the finished tablet 4 ejected, 1 (e) , The subsequent elastic recovery must be kept low in order to achieve a high mechanical stability of the tablet. The recipe is optimized accordingly.

Für Tabletten mit diffraktiven Mikrostrukturen in ihren Oberflächen bedarf es also einer Rezeptur, welche alle Anforderungen der Tablettenherstellung erfüllt und immer noch eine genügend hohe plastische Deformierbarkeit aufweist, um die Mikrostruktur einbringen zu können. Wie bereits erwähnt, bestehen die zu pressenden Pulver aus einer Mischung verschiedener Substanzen mit unterschiedlichen Funktionen. Der Anteil der plastisch deformierbaren Materialien in der Rezeptur muss so groß wie möglich gewählt sein, wobei jedoch die Anforderungen des Endprodukts wie auch der FDA nach wie vor erfüllt sein müssen. Der Anteil mikrokristalliner Cellulose oder plastischer Bindemittel wie PVP kann z. B. vergrößert werden, oder diese Materialien werden anstelle von äquivalenten, jedoch plastisch weniger deformierbaren Hilfsstoffen verwendet.Tablets with diffractive microstructures in their surfaces thus require a formulation which fulfills all the requirements of tablet production and still has sufficiently high plastic deformability in order to be able to introduce the microstructure. As already mentioned, the powders to be pressed consist of a mixture of different substances with different functions. The proportion of plastically deformable materials in the formulation must be as large as possible, but the requirements of the final product as well as the FDA still have to be met. The proportion of microcrystalline cellulose or plastic binder such as PVP can, for. Example, or these materials are used in place of equivalent, but plastically less deformable excipients.

Moderne industrielle Tablettenpressen sind Hochleistungs-Maschinen, die Tabletten bei sehr hohen Geschwindigkeiten herstellen können. Die Produktionsgeschwindigkeit modernster Einfachrotationspressen beträgt ungefähr 30'000 bis 300'000 Tabletten pro Stunde. Darüber hinaus müssen sie eine extreme Zuverlässigkeit und Genauigkeit bieten, da alle Tabletten strengen Spezifikationen bezüglich Dicke, Gewicht, Härte und Form erfüllen müssen. Die Maschinen sowie alle ihre Bestandteile müssen GMP (Good Manufacturing Process) und FDA-konform sein. Modern industrial tablet presses are high performance machines that can manufacture tablets at very high speeds. The production speed of state-of-the-art single-rotary presses is approximately 30,000 to 300,000 tablets per hour. In addition, they must offer extreme reliability and accuracy, as all tablets must meet strict specifications regarding thickness, weight, hardness and shape. The machines and all their components must be GMP (Good Manufacturing Process) and FDA compliant.

In Tabelle 3 sind Beispiele für geschwindigkeitsspezifische Daten für verschiedene Tablettenpressen aufgeführt. Weitere Ausführungen findet man in N. A. Armstrong, ”Considerations of Compression Speed in Tablet Manufacture”, Pharmaceutical Technology, September 1990, S. 106–114. Die kurze Presszeit genügt, um das pulverförmige Rohmaterial in eine harte Tablette zu pressen. Tabelle 3 Typ der Presse Geschwindigkeit pro Pressform Absenkzeit für die letzten 5 mm Haltezeit Exzentrisch 85 Tabletten/min. 68.6 ms 0 ms Kleine Rotationspresse 44 Tabletten/min 61.4 ms 10 84 ms Grosse Rotationspresse 100 Tabletten/min 26.7 ms 3.94 ms Grosse Rotationspresse 121 Tabietten/min. 19.1 ms 3 16 ms Table 3 shows examples of speed-specific data for different tablet presses. Further comments can be found in NA Armstrong, "Considerations of Compression Speed in Tablet Manufacture," Pharmaceutical Technology, September 1990, pp. 106-114. The short pressing time is enough to press the powdery raw material into a hard tablet. Table 3 Type of press Speed per mold Lowering time for the last 5 mm hold time eccentric 85 tablets / min. 68.6 ms 0ms Small rotary press 44 tablets / min 61.4 ms 10 84 ms Large rotary press 100 tablets / min 26.7 ms 3.94 ms Large rotary press 121 tabs / min. 19.1 ms 3 16 ms

Die Absenkzeit plus die Haltezeit ist etwa gleich oder etwas weniger lang wie die Zeit, um in Roll-to-Roll-Prozessen (R2R) diffraktive Mikrostrukturen in Polymerfolien heisszuprägen. Solche R2R-Prozesse werden z. B. zur Herstellung von Hologrammen für Banknotensicherheit eingesetzt und arbeiten mit Polymer-Zuführgeschwindigkeiten von ca. 100 m/min. Das Polymersubstrat, die Prozessparameter sowie die Temperatur werden für eine gute Replikation der Mikrostruktur optimiert.The settling time plus the hold time is about the same or a little less than the time to heat-roll diffractive microstructures in polymer films in roll-to-roll processes (R2R). Such R2R processes are z. B. used for the production of holograms for banknote security and work with polymer feed rates of about 100 m / min. The polymer substrate, the process parameters and the temperature are optimized for a good replication of the microstructure.

Analog dazu wird der Pressprozess im erfindungsgemäßen Verfahren an die Anforderungen der Mikrostrukturierung angepasst. Die meisten pharmazeutischen Pillen haben eine runde Form. Dies erleichtert den Produktionsprozess, da das Presswerkzeug rotationssymmetrisch ist und während des Pressprozesses frei rotieren kann. Für die Einbringung der diffraktiven Mikrostruktur ist es jedoch von Vorteil, wenn eine Rotation der Pressstempel verhindert wird, um die auftretenden Scherkräfte, insbesondere während der Ablösung des Werkzeugs von der Tablette, zu vermindern, denn während sich die Pressstempel von der Oberfläche der Tabletten wegbewegen, können aufgrund elastischer Rückformung die Tablette und die Werkzeugoberflächen für kurze Zeit in Kontakt bleiben.Analogously, the pressing process in the method according to the invention is adapted to the requirements of microstructuring. Most pharmaceutical pills have a round shape. This facilitates the production process, since the pressing tool is rotationally symmetrical and can rotate freely during the pressing process. For the introduction of the diffractive microstructure, however, it is advantageous if rotation of the press dies is prevented in order to reduce the occurring shear forces, in particular during the detachment of the tool from the tablet, because as the press dies move away from the surface of the tablets, Due to elastic recovery, the tablet and the tool surfaces may remain in contact for a short time.

Schutz der mikrostrukturierten Tablettenoberfläche vor mechanischer BeschädigungProtecting the microstructured tablet surface from mechanical damage

Zum Schutz der Mikrostruktur während des ganzen Produktlebenszyklus vor mechanischen Einwirkungen, insbesondere vor abrasiven Kräften, kann beispielsweise der Kontakt der mikrostrukturierten Fläche mit andern Flächen minimiert werden, indem die diffraktive Mikrostruktur 11 in eine makroskopische Vertiefung 12 in der Oberfläche der Tablette 4 angeordnet wird (siehe 3a).For example, in order to protect the microstructure from mechanical stresses during the entire product life cycle, in particular from abrasive forces, the contact of the microstructured surface with other surfaces can be minimized by the diffractive microstructure 11 into a macroscopic depression 12 in the surface of the tablet 4 is arranged (see 3a ).

Solche makroskopischen Vertiefungen 12 sind beim herkömmlichen direkten Tablettierungsprozess üblich. Sie werden hauptsächlich für Marketingzwecke gebraucht, um z. B. das Logo des Unternehmens etc. zu zeigen. Ist die Vertiefung 12 tief und klein genug, so dass die schärfste Kante einer anderen Pille die mikrostrukturierte Fläche nicht berühren kann (siehe 3a), ist die diffraktive Struktur vor mechanischen Beschädigungen gut geschützt. Auch in Sammelbehältern, Sortiermaschinen oder in Aufbewahrungsflaschen kann keine Abrasion stattfinden. Weniger tiefe Vertiefungen bieten einen weniger guten Schutz, sind zuweilen jedoch aufgrund von Designanforderungen unumgänglich.Such macroscopic pits 12 are common in the conventional direct tableting process. They are mainly used for marketing purposes, z. B. to show the logo of the company, etc. Is the depression 12 deep and small enough so that the sharpest edge of another pill can not touch the microstructured surface (see 3a ), the diffractive structure is well protected against mechanical damage. Even in storage containers, sorting machines or in storage bottles, no abrasion can take place. Less deep wells provide less good protection, but sometimes are unavoidable due to design requirements.

Die mikrostrukturierten Tabletten können alternativ oder zusätzlich auch mit einer zusätzlichen Schutzschicht beschichtet werden, ohne den diffraktiven Effekt zu zerstören, vorausgesetzt, die Schutzschicht ist im sichtbaren Spektralbereich transparent und hat einen Brechungsindex, der nicht demjenigen des Materials entspricht, das die Mikrostruktur trägt. Eine solche Beschichtung schützt die diffraktive Mikrostruktur ebenfalls. Ist der Brechungsindex dieser Beschichtung höher, die Dicke unterhalb von 1 μm und die Gitterperiode der Mikrostruktur unter 500 nm, dann können diffraktive Farbeffekte nullter Ordnung realisiert werden. Diese Farbeffekte sind äußerst fälschungssicher und leicht zu erkennen.The microstructured tablets may alternatively or additionally also be coated with an additional protective layer without destroying the diffractive effect, provided that the protective layer is transparent in the visible spectral range and has a refractive index which does not correspond to that of the material carrying the microstructure. Such a coating also protects the diffractive microstructure. If the refractive index of this coating is higher, the thickness is less than 1 μm, and the grating period of the microstructure is less than 500 nm, zero-order diffractive color effects can be realized. These color effects are extremely tamper-proof and easy to spot.

Beispiel einer erfindungsgemäßen pharmazeutische Tablette mit einer diffraktiven Mikrostruktur Example of a pharmaceutical tablet according to the invention with a diffractive microstructure

Ein gemäß Tabelle 1 zusammengesetztes Pulvergemisch wurde in einer Einfachrotationspresse des Typs 1200i der Firma Fette, Deutschland, mit 24 Pressstempelpaaren zu Tabletten komprimiert. Die Pressstempel hatten einen Durchmesser von 11,8 mm und eine hartverchromte Oberfläche. In die hartverchromte Oberfläche wurde eine diffraktive Mikrostruktur mit einer Periode von 1.4 um und einer Tiefe von ca. 500 nm ionengeätzt, siehe 4(a). Sichtbare diffraktive Effekte in Tabletten mit einem Gewicht von 540 mg wurden mit einer Presskraft von 25 kN und einer Produktionsgeschwindigkeit von 30'000 Tabletten pro Stunde erreicht. 3 zeigt eine der hergestellten Tabletten. Die diffraktive Mikrostruktur erzeugt einen eindeutig sichtbaren Schriftzug „CSEM”. Die erzeugten Beugungseffekte können natürlich mit der schwarzweißen Aufnahme in 3 nicht dargestellt werden. Die Härte der Tablette liegt bei 154 N, was in Bezug auf die Auflösbarkeit der Tablette ein zufrieden stellender Wert ist. 4(b) zeigt ein SEM-Bild der mikrostrukturierten Oberfläche einer solchen Tablette. Die diffraktive Mikrostruktur ist deutlich sichtbar.A composite according to Table 1 powder mixture was compressed in a simple rotary press of the type 1200i the company Fette, Germany, with 24 pairs of compression punches to tablets. The punches had a diameter of 11.8 mm and a hard chromed surface. In the hard chromium-plated surface, a diffractive microstructure was ion-etched with a period of 1.4 μm and a depth of approximately 500 nm, see 4 (a) , Visible diffractive effects in tablets weighing 540 mg were achieved with a press force of 25 kN and a production rate of 30,000 tablets per hour. 3 shows one of the tablets produced. The diffractive microstructure produces a clearly visible lettering "CSEM". The generated diffraction effects can of course with the black and white shot in 3 not shown. The hardness of the tablet is 154 N, which is a satisfactory value in terms of the solubility of the tablet. 4 (b) shows an SEM image of the microstructured surface of such a tablet. The diffractive microstructure is clearly visible.

Authentifizierung von erfindungsgemäßen TablettenAuthentication of tablets according to the invention

Falls erfindungsgemäße Tabletten eine helle und/oder leuchtende Farbe aufweisen, kann dieser starke Hintergrund das Erkennen eines Regenbogeneffekts der diffraktiven Mikrostrukturen erschweren. Da die üblichen Pulverkomponenten im sichtbaren Spektralbereich einen Brechungsindex von ungefähr 1,5 haben, wird nur ein kleiner Prozentsatz des auf die Tablettenoberfläche einfallenden Lichts in die erste oder höhere Beugungsordnungen zurückgebeugt. Die Winkelverteilung des gebeugten Lichts ist gegeben durch: Λ(sinθm – sinθl) = mλ wobei θm der Reflexionswinkel der m-ten Beugungsordnung, θl der Einfallswinkel und λ die Wellenlänge des Lichts ist (siehe 2(a)).If tablets according to the invention have a bright and / or luminous color, this strong background may make it more difficult to detect a rainbow effect of the diffractive microstructures. Since the usual powder components in the visible spectral range have a refractive index of approximately 1.5, only a small percentage of the light incident on the tablet surface is deflected back into the first or higher orders of diffraction. The angular distribution of the diffracted light is given by: Λ (sin m m - sin l 1 ) = mλ where θ m is the reflection angle of the m-th diffraction order, θ 1 is the angle of incidence and λ is the wavelength of the light (see 2 (a) ).

Da Beugungseffekte höherer Ordnung schwächer sind, ist ein Erkennen des typischen Beugungsmusters für einen Laien eventuell nicht ganz einfach. Die tiefe reflektierte Intensität ist jedoch kein Nachteil, da starke diffraktive Farbeffekte den Endverbraucher irritieren könnten. Viele Patienten schrecken vor stark gefärbten Pillen zurück. Andererseits kann die Sichtbarkeit des Beugungs-Effekts leicht durch eine geeignete Beleuchtung bei einem optimierten Einfallswinkel erhöht werden. Dies macht den Effekt zu einem so genannten Sicherheitsmerkmal zweiter Stufe. In der Arzneimittelindustrie sind Sicherheitsmerkmale zweiter oder dritter Stufe weit verbreitet, da die Unternehmen ihren Endverbrauchern nicht unbedingt zu erkennen geben wollen, dass Fälschungen ein Problem darstellen. Unter Beleuchtung mit beispielsweise einer weißen LED leuchtet der Regenbogeneffekt der diffraktiven Mikrostruktur bei einem gewissen Betrachtungswinkel auf. Eine geübte Person kann mit Hilfe eines solchen Verifizierungsgeräts das Vorhandensein der diffraktiven Mikrostruktur in weniger als einer Sekunde überprüfen.Since higher-order diffraction effects are weaker, recognizing the typical diffraction pattern for a layman may not be easy. However, the deep reflected intensity is not a disadvantage, as strong diffractive color effects could irritate the end user. Many patients are afraid of heavily colored pills. On the other hand, the visibility of the diffraction effect can be easily increased by suitable illumination at an optimized angle of incidence. This makes the effect a so-called second-level security feature. Second- or third-level security is widely used in the pharmaceutical industry as companies do not necessarily want to tell their end-users that counterfeiting is a problem. Under illumination with, for example, a white LED, the rainbow effect of the diffractive microstructure lights up at a certain viewing angle. A skilled person can verify the presence of the diffractive microstructure in less than a second using such a verification device.

Die Überprüfung des Vorhandenseins einer diffraktiven Mikrostruktur ist eine qualitative Authentifizierung. Eine einfache und schnelle Methode zur quantitativen Prüfung diffraktiver Mikrostrukturen besteht darin, die Strukturen mit dem Strahl aus einer Laserdiode (z. B. λ = 650 nm) in einem festgelegten Einfallswinkel zu beleuchten. Der Laserstrahl wird gemäß der oben angegebenen Formel in die verschiedenen Beugungsordnungen gebeugt. Da die Laserwellenlänge λ sowie der Einfallswinkel θl bekannt sind, kann die Periode Λ der Mikrostruktur ermittelt werden, indem der Beugungswinkel mindestens einer Ordnung gemessen wird. Dies geschieht z. B. mit Hilfe eines tragbaren Lesegeräts, welches eine Vertiefung aufweist, in der die Pille fixiert wird und die einen festgelegten Einfallswinkel des Laserstrahls gewährleistet (siehe 3b). Die gebeugten Laserstrahlen werden durch ein Array von Photodioden aufgefangen, und die Periode der Mikrostruktur wird aufgrund der Positionen der gebeugten Strahlen berechnet. Solche mobilen Lesegeräte können beispielsweise in Apotheken oder durch Zollbehörden eingesetzt werden.The verification of the existence of a diffractive microstructure is a qualitative authentication. A simple and rapid method for quantitatively examining diffractive microstructures is to illuminate the structures with the beam from a laser diode (eg λ = 650 nm) at a fixed angle of incidence. The laser beam is diffracted according to the formula given above into the different diffraction orders. Since the laser wavelength λ and the incident angle θ 1 are known, the period Λ of the microstructure can be determined by measuring the diffraction angle of at least one order. This happens z. B. by means of a portable reader, which has a recess in which the pill is fixed and which ensures a fixed angle of incidence of the laser beam (see 3b ). The diffracted laser beams are captured by an array of photodiodes, and the period of the microstructure is calculated based on the positions of the diffracted beams. Such mobile readers can be used for example in pharmacies or by customs authorities.

Herstellen eines erfindungsgemäßen PresswerkzeugsProducing a pressing tool according to the invention

Das Material des Werkzeugs, das die Mikrostruktur trägt, muss sehr hart sein, um eine lange Lebensdauer zu garantieren. Gleichzeitig muss es jedoch möglich sein, die Mikrostruktur in seine Oberfläche einzubringen. Geeignete Materialien sind z. B. gehärteter Stahl, hartverchromter Stahl, Wolframkarbid oder Molybdänkarbid. All diese Materialien sind von der FDA genehmigt und können für die Pressstempel oder die Pressformen verwendet werden. Diese Materialien sind jedoch mit den herkömmlichen holographischen und lithographischen Techniken nicht kompatibel. Sie können jedoch mit anderen Verfahren mikrostrukturiert werden, die nachfolgend beschrieben werden.The material of the tool carrying the microstructure must be very hard to guarantee a long life. At the same time, however, it must be possible to introduce the microstructure into its surface. Suitable materials are for. As hardened steel, hard chromium-plated steel, tungsten carbide or molybdenum carbide. All of these materials are approved by the FDA and can be used for the press dies or dies. However, these materials are not compatible with conventional holographic and lithographic techniques. However, they can be microstructured with other methods, which are described below.

Ionenätzen ion etching

Gehärteter Stahl, Stahl mit Hartchrombeschichtung, Wolframkarbid oder Molybdänkarbid kann mit einer speziellen Ionenätztechnik mikrostrukturiert werden. Diese Technik umfasst folgende Schritte, welche in 5(a) bis (d) schematisch dargestellt sind:

  • 1. Eine dünne, lichtempfindliche Schicht 20, ein so genannter Photoresist, wird auf die Oberfläche des Presswerkzeuges aufgetragen, welche mikrostrukturiert wird. In 5(a) ist dies ein Pressstempel 1. Die Beschichtung wird in einem speziellen Raum ohne Blau- und UV-Strahlung vorgenommen. Geeignete Photoresist-Materialien sind z. B. ma-N440 (MRT) Microposit S1800 (Röhm & Haas) und AZ1500 (Clariant). Die optimale Dicke der Schicht 20 liegt im Bereich von 300 nm bis 2000 nm. Die Beschichtung kann, falls das Werkzeug angemessen fixiert wird, durch Spin-Coaten (Convac 1001 s) oder durch Spray-Coaten (EFD MicroCoat MC780S) erfolgen. Letzteres muss für eine gute Homogenität im gewünschten Dickebereich optimiert sein. Nach der Beschichtung wird bei 100 bis 120°C während 1–60 min (je nach Dicke und Material der Schicht) gehärtet (sog. Soft Bake).
  • 2. Als nächstes wird die Photoresist-Schicht 20 in einem holographischen Belichtungs-Aufbau mit zwei interferierenden Laserstrahlen 21 belichtet (siehe 5(a)). Gekreuzte Gitter werden durch zwei orthogonale Belichtungen realisiert. Die integrierte Leistung wird durch eine Photodiode kontrolliert und hängt vom Photoresist-Material und den gewünschten Gitterparametern ab. Der Laser ist beispielsweise ein HeCd-Laser mit einer Wellenlänge λ = 441.6 nm. Je nach Einfallswinkel Θ der beiden Strahlen sowie den optischen Komponenten des verwendeten Holographie-Aufbaus sind Gitterperioden Λ von 270 nm bis zu 16'000 nm möglich, A = λ/(2n sin Θ). n ist der Brechungsindex des Materials, durch welches die Laserstrahlen die Photoresistoberfläche beleuchten. Findet die Beleuchtung in Luft statt, ist n = 1. Um die Form der Gitterfläche zu definieren, können Schattenmasken benutzt werden. Auf diese Weise können z. B. Logos, Markennamen etc. realisiert werden.
  • 3. Nach der Belichtung wird die Photoresist-Schicht in einer geeigneten Entwicklungslösung entwickelt. Dafür können z. B. der Grundentwickler S303 (Microposit) oder Konzentrat (Microposit) verwendet werden. Die Entwicklungszeit hängt von den herzustellenden Gitterparametern ab. Sofort nach der Entwicklung wird das Werkzeug in ein Stoppbad mit reinem Wasser gelegt. Die Temperaturen beider Bäder liegen bei 30°C und werden auf ±0.2°C kontrolliert. Am Ende des Entwicklungsschrittes verfügt die Photoresist-Schicht auf dem Pillenpresswerkzeug über ein Gitter mit der gewünschten Periode und Tiefe (siehe 5(b)). Die Form kann wie gezeigt sinusförmig oder auch komplexer sein.
  • 4. Um das Gitter in der Werkzeugoberfläche trockenätzen zu können, muss ein Kontrast in der Ätzrate von mindestens 2:1 realisiert werden. Dies wird erreicht, indem eine Metallhaube, vorzugsweise eine Chromhaube, mit einer Massendicke von 10 nm bis 200 nm auf die erhöhten Stellen des Gitters auf der Photoresist-Schicht 20 aufgetragen wird. Die optimale Dicke hängt von der Gittertiefe und -periode ab. Das Tablettenpresswerkzeug mit der entwickelten Photoresist-Schicht 20 wird so in einer Vakuumkammer (Balzers BAK550) angeordnet, dass die aufgedampften Atome die Vertiefungen des Gitters nicht erreichen können. Diese Schiefbedampfung wird in 5(b) schematisch dargestellt. Der Einfallswinkel α der Metallatome liegt dabei je nach Gittertiefe und -periode zwischen 3° bis 45°. Falls nötig wird die Schiefbedampfung von zwei oder mehr Seiten her vorgenommen, um symmetrische Metallkappen zu erhalten.
  • 5. Nun wird die Photoresist-Schicht 20 geöffnet, womit eine Maske 22 resultiert. Wie in 5(c) gezeigt, werden die Teile des Polymer-Resistmaterials ohne Chromkappen mit O2-Plasma (Oxford-RIE) geätzt. Die kinetische Energie der reaktiven Sauerstoffionen liegt im Bereich von 500 eV. Die Ätzrate hängt darüber hinaus vom Druck in der Vakuumkammer ab. Das Ende dieses Öffnungsschrittes wird durch ein Endpunktdetektionssystem festgestellt, welches auf Laser-Interferometrie basiert.
  • 6. Die geöffnete Maske 22 wird anschliessend dazu benutzt, die Gitterstruktur 11 durch einen weiteren Trockenätzschritt in die Werkzeugoberfläche zu transferieren. Diese Ätzung in die harte Oberfläche des Pillenpresswerkzeugs erfolgt durch Beschießung mit Argon-Ionen (Veeco RF 350) mit einer kinetischen Energie in der Größenordnung von 500 eV. Bei 500 eV ist die Energie niedrig genug, um eine hohe Eindringtiefe der Quellionen in die Probe zu verhindern, ohne jedoch die Ätzrate zu vermindern. In Tabelle 4 werden für verschiedene Elemente und Verbindungen typische Ätzraten r für eine solche Argon-Beschießung bei einer Ionenstromdichte von 1 mA/cm2, einer kinetischen Energie der Ionen von 500 eV und bei senkrechtem Beschuss aufgelistet.
Tabelle 4 Element oder Verbindung Argon-Atzrate r [nm/min] Al 73 C 44 Cr 58 Cu 110 Fe 53 Mo 54 Ni 66 Si 38 SiC 35 SiO2 40 Ta 42 TaC 10 Ti 38 V 37 W 38 Zr 62 Hardened steel, hard chromium-plated steel, tungsten carbide or molybdenum carbide may be microstructured using a special ion etching technique. This technique includes the following steps, which are in 5 (a) bis (d) are shown schematically:
  • 1. A thin, photosensitive layer 20 , a so-called photoresist, is applied to the surface of the pressing tool, which is microstructured. In 5 (a) This is a press stamp 1 , The coating is done in a special room without blue and UV radiation. Suitable photoresist materials are for. Ma-N440 (MRI) Microposit S1800 (Rohm & Haas) and AZ1500 (Clariant). The optimal thickness of the layer 20 is in the range of 300 nm to 2000 nm. If the tool is adequately fixed, the coating can be done by spin coating (Convac 1001s) or by spray coating (EFD MicroCoat MC780S). The latter must be optimized for good homogeneity in the desired thickness range. After coating, hardening takes place at 100 to 120 ° C. for 1-60 minutes (depending on the thickness and material of the layer) (so-called soft bake).
  • 2. Next, the photoresist layer 20 in a holographic exposure setup with two interfering laser beams 21 exposed (see 5 (a) ). Crossed grids are realized by two orthogonal exposures. The integrated power is controlled by a photodiode and depends on the photoresist material and the desired lattice parameters. The laser is, for example, a HeCd laser with a wavelength λ = 441.6 nm. Depending on the angle of incidence Θ of the two beams and the optical components of the holography structure used, grating periods Λ of 270 nm to 16,000 nm are possible, A = λ / (2n sin Θ). n is the refractive index of the material through which the laser beams illuminate the photoresist surface. If lighting is in air, n = 1. Shadow masks can be used to define the shape of the grid surface. In this way, for. B. logos, brand names, etc. can be realized.
  • 3. After exposure, the photoresist layer is developed in a suitable developing solution. For z. For example, the basic developer S303 (Microposit) or concentrate (Microposit) can be used. The development time depends on the grid parameters to be produced. Immediately after development, the tool is placed in a stop bath of pure water. The temperatures of both baths are at 30 ° C and are controlled at ± 0.2 ° C. At the end of the development step, the photoresist layer on the pill press tool has a grid of the desired period and depth (see 5 (b) ). The shape may be sinusoidal or more complex as shown.
  • 4. In order to be able to dry etch the grid in the tool surface, a contrast in the etching rate of at least 2: 1 must be realized. This is achieved by placing a metal cap, preferably a chrome cap, with a bulk thickness of 10 nm to 200 nm on the raised areas of the grating on the photoresist layer 20 is applied. The optimum thickness depends on the grid depth and period. The tablet press tool with the developed photoresist layer 20 is placed in a vacuum chamber (Balzers BAK550) so that the vapor deposited atoms can not reach the wells of the grid. This slate evaporation is in 5 (b) shown schematically. The angle of incidence α of the metal atoms is between 3 ° and 45 °, depending on the grating depth and period. If necessary, the oblique evaporation from two or more sides is made to obtain symmetrical metal caps.
  • 5. Now the photoresist layer is 20 opened, bringing a mask 22 results. As in 5 (c) The parts of the polymer resist material without chromium caps are etched with O 2 plasma (Oxford-RIE). The kinetic energy of the reactive oxygen ions is in the range of 500 eV. The etch rate also depends on the pressure in the vacuum chamber. The end of this opening step is detected by an endpoint detection system based on laser interferometry.
  • 6. The opened mask 22 is then used to the grid structure 11 to transfer into the tool surface by another dry etching step. This etch into the hard surface of the pellet press tool is by bombardment with argon ions (Veeco RF 350) with a kinetic energy of the order of 500 eV. At 500 eV, the energy is low enough to prevent a high penetration of the source ions into the sample, but without reducing the etch rate. Table 4 lists typical etch rates r for such elements and compounds for such argon bombardment at an ion current density of 1 mA / cm 2 , a kinetic energy of the ions of 500 eV, and normal bombardment.
Table 4 Element or connection Argon etch rate r [nm / min] al 73 C 44 Cr 58 Cu 110 Fe 53 Not a word 54 Ni 66 Si 38 SiC 35 SiO 2 40 Ta 42 TaC 10 Ti 38 V 37 W 38 Zr 62

Ist die gewünschte Gittertiefe erreicht, wird das restliche Chrom und Photoresist-Material entfernt und zurück bleibt die fertige, mikrostrukturierte Oberfläche des erfindungsgemäßen Presswerkzeugs (siehe 5(d)).Once the desired grid depth has been reached, the remaining chromium and photoresist material is removed, leaving behind the finished, microstructured surface of the press tool according to the invention (see 5 (d) ).

Für eine kostengünstige Herstellung der diffraktiven Mikrostrukturen auf den erfindungsgemäßen Presswerkzeugen werden bei den zeitaufwendigsten Schritten, der Schiefbedampfung und Trockenätzung, mehrere solche Werkzeuge parallel hergestellt.For cost-effective production of the diffractive microstructures on the pressing tools according to the invention, a plurality of such tools are produced in parallel in the time-consuming steps of oblique deposition and dry etching.

Mit der genannten Ionenätzmethode lassen sich auch beschichtete Presswerkzeuge mikrostrukturieren, wie beispielsweise galvanische Hartchrombeschichtungen. 4(a) zeigt ein Bild eines erfindungsgemäßen Pressstempels 1a mit einer galvanisch abgeschiedenen Hartchromoberfläche. in die Oberfläche wurde gemäß der oben beschriebenen Methode eine diffraktive Mikrostruktur 11 eingebracht. 4(b) zeigt ein SEM-Bild der mikrostrukturierten Oberfläche einer mit diesem Presswerkzeug gepressten Tablette.With the ion etching method mentioned, coated pressing tools can also be microstructured, such as galvanic hard chrome coatings. 4 (a) shows an image of a press ram according to the invention 1a with a galvanically deposited hard chrome surface. into the surface became a diffractive microstructure according to the method described above 11 brought in. 4 (b) shows an SEM image of the microstructured surface of a pressed tablet with this pressing tool.

Prägungembossing

Eine weitere Methode zur Einbringung einer diffraktiven Mikrostruktur auf einen erfindungsgemäßen Presstempel besteht darin, die gewünschte Mikrostruktur durch ein Prägungsverfahren mit Hilfe eines Hauptwerkzeugs in die Oberfläche der erfindungsgemäßen Presswerkzeuge einzuhämmern. Dieses Hauptwerkzeug kann mit der obenstehend beschriebenen Ionenätzmethode mikrostrukturiert werden.Another method for introducing a diffractive microstructure on a pressing die according to the invention is to hammer the desired microstructure into the surface of the pressing tools according to the invention by means of an embossing process with the aid of a main tool. This main tool can be microstructured by the ion etching method described above.

Es ist bekannt, makroskopische Strukturen, wie z. B. Fahrgestellnummer oder Markennamen, in Metall einzuhämmern. Solche Strukturen sind im kleinsten Fall typischerweise einige Millimeter gross. Die benötigte Genauigkeit der Strukturierung ist gering, da die einzige Anforderung darin besteht, die Zahlen und Buchstaben lesen zu können. Das Einhämmern diffraktiver Mikrostrukturen mit Perioden in der Größenordnung von 1 μm in erfindungsgemäßen Presswerkzeugen ist natürlich erheblich komplizierter. Die erforderliche Genauigkeit ist sehr hoch, um den Interferenzeffekt der Mikrostrukturen zu erhalten. Darüber hinaus sind die Mikrostrukturen kleiner als die inneren Strukturen von Metallen (Körnergröße), und die Werkzeuge sind aus sehr harten Metalllegierungen gefertigt.It is known macroscopic structures such. For example, chassis number or brand name, hammer in metal. Such structures are typically a few millimeters in the smallest case. The required accuracy of the structuring is low, since the only requirement is to be able to read the numbers and letters. The hammering of diffractive microstructures with periods in the order of 1 .mu.m in pressing tools according to the invention is of course considerably more complicated. The required accuracy is very high in order to obtain the interference effect of the microstructures. In addition, the microstructures are smaller than the internal structures of metals (grain size), and the tools are made of very hard metal alloys.

Für ein leichteres Verständnis dieser Methode werden nachfolgend einige charakteristische mechanische Eigenschaften von Metallen zusammengefasst. Metalle neigen dazu, wegen der Stärke der metallischen Bindung hohe Schmelzpunkte zu haben. Die Bindungsstärke ist von Metall zu Metall verschieden und hängt unter anderem von der Anzahl Elektronen ab, die jedes Atom in das sogenannte freie Elektronengas abgibt. Darüber hinaus hängt sie von der Packungsdichte ab. Jedes Metall besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Körnern bzw. Kristalliten, also perfekt geordneten mikrokristallinen Gebieten. Der durchschnittliche Durchmesser solcher Körner liegt typischerweise zwischen 10 μm und 100 μm. An den Korngrenzen, auch Dislokationen genannt, sind die Atome falsch ausgerichtet. Spezialbehandlungen ermöglichen kleinere Korngrößen und somit härtere Metalle.To facilitate understanding of this method, some characteristic mechanical properties of metals are summarized below. Metals tend to have high melting points because of the strength of the metallic bond. The bond strength differs from metal to metal and depends, among other things, on the number of electrons that each atom emits into the so-called free electron gas. In addition, it depends on the packing density. Each metal consists of a large number of individual grains or crystallites, ie perfectly ordered microcrystalline regions. The average diameter of such grains is typically between 10 μm and 100 μm. At the grain boundaries, also called dislocations, the atoms are misaligned. Special treatments enable smaller particle sizes and thus harder metals.

Wirkt auf ein Metall eine kleine mechanische Spannung, beginnen einzelne Metalllagen übereinander zu gleiten. Sobald die Spannung abgebaut wird, fallen die Atome wieder zurück in ihre Ursprungsposition (elastische Verformung). Ist die Spannung größer, gleiten die Atome in eine neue Position; das Metall ist dauerhaft verformt (plastische Deformation). Durch die Bewegung der Dislokationen führt sie zur Aufbrechung einer beschränkten Anzahl atomarer Bindungen. Die Kraft, die dazu benötigt wird, die Bindungen aller Atome in einer Kristallebene gleichzeitig aufzubrechen, ist sehr groß. Die Bewegung der Dislokationen erlaubt es Atomen in Kristallebenen jedoch, bei viel geringeren Spannungen aneinander vorbeizugleiten. Da die zur Bewegung benötigte Energie entlang der dichtesten Kristallebenen am geringsten ist, haben die Dislokationen innerhalb eines Metallkornes eine bevorzugte Bewegungsrichtung. Dies führt zu Gleitverschiebungen entlang paralleler Ebenen innerhalb des Kornes. Der Durchmesser solcher Gleitlinien liegt typischerweise im Bereich von 10 nm bis 1000 nm. Diese Gleitlinien gruppieren sich und formen Gleitlinienstreifen. Letztere sind unter einem optischen Mikroskop bereits sichtbar. Wie untenstehend beschrieben werden wird, unterstützen die Gleitlinien und Gleitlinienstreifen die Replikation von Mikrostrukturen. Die Verschiebung der Atomlagen übereinander wird durch Korngrenzen behindert, die auf eine unpassende Konstellation der Atomreihen zurückzuführen sind. Das bedeutet, dass je mehr Korngrenzen ein Metallstück aufweist, d. h. je kleiner die einzelnen Kristallkörner sind, desto härter ist das Metall. Da die Korngrenzen Gebiete sind, wo die Atome keinen guten Kontakt zu einander haben, neigen Metalle dazu, an Korngrenzen zu brechen. Somit wird das Metall durch eine Erhöhung der Anzahl Korngrenzen nicht nur härter, sondern auch brüchiger. Je härter ein Metall ist, desto schwieriger ist es zu verformen. In Tabelle 5 sind Vickers Härtegrade (HV), die Materialdichte ρ sowie der Elastizitätsmodul oder Young'sche Modul E für verschiedene Materialien (nicht nur Metalle und Legierungen) aufgeführt. Tabelle 5 Material ρ [g/cm3] Härtegrad [HV] E [GPa] σy [MPa] σu [MPa] Diamant (C) 3.52 10060 1000 - - Polykristalliner Diamant/ diamantenähnlicher Kohlenstoff DLC (C) 2.8–4.1 3000–12000 150–800 - - Kubisches Bornitrid (c-BN) 3.48 4500 680 - 50 Siliziumcarbid (SiC) 3.22 3300 480 - 140 Borcarbid (B4C) 2.5 3200 450 - 380 Titancarbid (TiC) 4.93 3200 460 - 330 Vanadiumcarbid (VC) 5.4 2940 420 - - Aluminiumnitrid (AlN) 3.2 2500 350 - 500 Wolframcarbid (W2C) 15.6 2400 ≈700 - 530 Titannitrid (TiN) 5.22 2100 260 - - Korund (Al2O3) 3.97 2060 ≈400 - 320 Molybdäncarbid (Mo2C) 8.2 1950 550 - - Tantalcarbid (TaC) 13.9 1800 ≈340 - - Siliziumnitrid (Si3N4) 3.2 1400–1700 ≈340 - 580 Zirkonoxid (ZrO2) 5.6 1400–1600 240 - 1000 Chrom (Cr) 6.9–7.2 750–1050 289 360 690 Gehärteter Nickel 7.9–81 600–950 214 - - Gehärteter Stahl ≈7.8 500-900 190–214 520 860 Nickel 8.91 550 214 940 1010 Ungehärteter Stahl ≈7.8 100–500 190–214 365 900 Aluminium 2.7 25 ≈70 260 290 If a small mechanical stress acts on a metal, individual metal layers begin to slide over one another. Once the tension is released, the atoms fall back to their original position (elastic deformation). When the tension is greater, the atoms slide into a new position; the metal is permanently deformed (plastic deformation). The movement of the dislocations leads to the disruption of a limited number of atomic bonds. The power required to simultaneously break the bonds of all the atoms in a crystal plane is very large. The movement of the dislocations, however, allows atoms in crystal planes to pass each other at much lower voltages. Since the energy needed to move along the densest crystal planes is lowest, the dislocations within a metal grain have a preferred direction of motion. This results in sliding displacements along parallel planes within the grain. The diameter of such slip lines is typically in the range of 10 nm to 1000 nm. These slip lines cluster and form slip strips. The latter are already visible under an optical microscope. As will be described below, the slip lines and slip lines support the replication of microstructures. The shift of the atomic layers on top of each other is hampered by grain boundaries, which are due to an inappropriate constellation of the atomic series. This means that the more grain boundaries a piece of metal has, ie the smaller the individual crystal grains, the harder the metal. Since the grain boundaries are areas where the atoms do not make good contact with each other, metals tend to break at grain boundaries. Thus, by increasing the number of grain boundaries, the metal is not only harder but also more brittle. The harder a metal is, the harder it is to deform. Table 5 lists Vickers hardness (HV), material density ρ, and modulus of elasticity or Young's modulus E for various materials (not just metals and alloys). Table 5 material ρ [g / cm 3 ] Hardness [HV] E [GPa] σ y [MPa] σ u [MPa] Diamond (C) 3:52 10060 1000 - - Polycrystalline diamond / diamond-like carbon DLC (C) 2.8-4.1 3000-12000 150-800 - - Cubic boron nitride (c-BN) 3:48 4500 680 - 50 Silicon carbide (SiC) 3.22 3300 480 - 140 Boron carbide (B 4 C) 2.5 3200 450 - 380 Titanium carbide (TiC) 4.93 3200 460 - 330 Vanadium carbide (VC) 5.4 2940 420 - - Aluminum nitride (AlN) 3.2 2500 350 - 500 Tungsten carbide (W 2 C) 15.6 2400 ≈700 - 530 Titanium nitride (TiN) 5.22 2100 260 - - Corundum (Al 2 O 3 ) 3.97 2060 ≈400 - 320 Molybdenum carbide (Mo 2 C) 8.2 1950 550 - - Tantalum carbide (TaC) 13.9 1800 ≈340 - - Silicon nitride (Si 3 N 4 ) 3.2 1400-1700 ≈340 - 580 Zirconium oxide (ZrO 2 ) 5.6 1400-1600 240 - 1000 Chrome (Cr) 6.9-7.2 750-1050 289 360 690 Hardened nickel 7.9-81 600-950 214 - - Hardened steel ≈7.8 500-900 190-214 520 860 nickel 8.91 550 214 940 1010 Unhardened steel ≈7.8 100-500 190-214 365 900 aluminum 2.7 25 ≈70 260 290

Der Elastizitätsmodul ist unabhängig vom Härtegrad. Der Härtegrad ist ein Maß, bei dem die plastische Deformation durch mechanische Spannung beginnt. Der Young'sche Modul E = dσ/dε ist die Steigung des linearen Teils der Spannungs-/Dehnungskurve σ(ε). 6 zeigt ein Beispiel einer solchen Kurve für ein duktiles Material wie beispielsweise Stahl. Je grösser der Widerstand eines Materials gegen elastische Deformation ist, desto grösser ist der Wert des Young'schen Moduls. Über der elastischen Grenze (40) erfolgt die plastische Deformation. Die Streckgrenze σy misst den Widerstand zur plastischen Deformation. Jede Spannungserhöhung über die Streckgrenze (40) hinaus verursacht eine dauerhafte Verformung des Materials. In dieser so genannten Fliesszone ist die Deformation selbst bei kleinen Spannungserhöhungen relativ groß. Diesen durch eine sehr kleine Steigung der Spannungs-/Dehnungskurve charakterisierten Prozess bezeichnet man oft als „perfekte Plastizität”. Nach dem Fliessen wird die Spannung bis zur Bruchfestigkeit oder ultimativen Zugspannung σu erhöht, bei der das Material bricht (41). Bei brüchigen Materialien existiert die Fliesszone praktisch gar nicht. Brüchige Materialien haben im Vergleich zu duktilen Materialien oft relativ hohe Young'sche Module und ultimative Zugspannungen. In Tabelle 5 sind Maximalwerte für σy bzw. σu aufgeführt. Alle Werte in Tabelle 5 sind lediglich Referenzwerte. Die Daten von richtigen Proben können erheblich davon abweichen. Insbesondere Werte von Beschichtungen solcher Materialien hängen unter anderem von den Prozessparametern und vom Wachstumsmechanismus ab.The modulus of elasticity is independent of the degree of hardness. The degree of hardness is a measure in which the plastic deformation begins by mechanical stress. The Young's modulus E = dσ / dε is the slope of the linear part of the stress / strain curve σ (ε). 6 shows an example of such a curve for a ductile material such as steel. The greater the resistance of a material to elastic deformation, the greater the value of the Young's modulus. Above the elastic limit ( 40 ) the plastic deformation takes place. The yield strength σ y measures the resistance to plastic deformation. Any increase in stress over the yield strength ( 40 ) causes a permanent deformation of the material. In this so-called flow zone, the deformation is relatively large even with small increases in voltage. This process, characterized by a very small slope of the stress / strain curve, is often referred to as "perfect plasticity". After flow, the stress is increased to the breaking strength or ultimate tensile stress σ u at which the material breaks ( 41 ). With brittle materials, the flow zone practically does not exist. Brittle materials often have relatively high Young's moduli and ultimate tensile stresses compared to ductile materials. Table 5 shows maximum values for σ y and σ u , respectively. All values in Table 5 are only reference values. The data of proper samples may differ significantly. In particular, values of coatings of such materials depend, among other things, on the process parameters and the growth mechanism.

Um die diffraktive Mikrostruktur mit einem Hauptwerkzeug in ein erfindungsgemäßes Presswerkzeug einhämmern zu können, müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein:

  • 1. Die Härte des Hauptwerkzeugs muss größer sein als diejenige des Presswerkzeugs.
  • 2. Der Young'sche Modul muss für beide so hoch wie möglich sein, um die elastische Deformation zu minimieren.
  • 3. Die angewandte Spannung muss höher als die Streckgrenze, jedoch tiefer als die ultimative Zugspannung des Presswerkzeugs sein. Außerdem muss sie niedriger sein als die Streckgrenze (falls vorhanden) und die ultimative Zugspannung des Hauptwerkzeugs.
In order to be able to hammer the diffractive microstructure with a main tool into a pressing tool according to the invention, the following conditions must be met:
  • 1. The hardness of the main tool must be greater than that of the pressing tool.
  • 2. The Young's modulus must be as high as possible for both to minimize elastic deformation.
  • 3. The applied stress must be higher than the yield strength but lower than the ultimate tensile stress of the press tool. In addition, it must be lower than the yield strength (if any) and the ultimate tensile stress of the main tool.

Gegebenenfalls kann das Presswerkzeug oder dessen Oberfläche nach dem Einhämmern der Mikrostruktur durch eine anschließende Wärmebehandlung oder Ionen-Implantation gehärtet werden.Optionally, the crimping tool or its surface may be hardened after hammering the microstructure by subsequent heat treatment or ion implantation.

8 zeigt schematisch auf, wie die Mikrostrukturen des Hauptwerkzeugs beim Prägeschritt durch das Füllen der Hohlräume durch die Gleitebenen in den Metallkörnern auf das Presswerkzeug repliziert werden. 8th Figure 12 shows schematically how the microstructures of the main tool are replicated on the die in the stamping step by filling the cavities with the slip planes in the metal grains.

Um ein Presswerkzeug mit einer galvanisch hartverchromten Oberfläche mikrostrukturieren zu können, ist beispielsweise ein Hauptwerkzeug aus Wolframkarbid notwendig, und eine Prägekraft von ca. 400–500 MPa. Alternativ dazu kann das Hauptwerkzeug auch aus gehärtetem Stahl bestehen, mit einer Beschichtung z. B. aus Wolframkarbid, Si3N4 oder ZrO2, welche die Mikrostruktur trägt. Letztere Variante ist kostengünstiger, da nur die Beschichtung aus dem sehr harten und bruchresistenten Material bestehen muss. 7 zeigt ein Beispiel einer derart mit einem Prägeverfahren hergestellten Mikrostruktur auf einer Metalloberfläche. Ein Block Aluminium 61 mit einer Dicke von ca. 4 mm wurde mit einem runden Nickel-Shim 60 mit einem Durchmesser von ca. 12 mm mikrostrukturiert. Der Nickel-Shim 60 liegt in 7 auf dem Metallblock 61. Der Shim weist ein diffraktives Gitter mit einer Periode von 1400 nm und einer Tiefe von ungefähr 300 nm auf, welches spiegelverkehrt die vier Buchstaben CSEM zeigt. Dieser Shim wurde bei Raumtemperatur mit einem Druck von 3 Tonnen während ca. 0,5 Sek. auf den Aluminiumblock gedrückt. Wie aus 7 ersichtlich ist, wurde die diffraktive Mikrostruktur gut auf dem Aluminiumblock nachgebildet.For example, in order to be able to microstructure a pressing tool with a hard chromium-plated surface, a tungsten carbide main tool is necessary, and an embossing force of approximately 400-500 MPa. Alternatively, the main tool also made of hardened steel, with a coating z. As tungsten carbide, Si 3 N 4 or ZrO 2 , which carries the microstructure. The latter variant is more cost-effective, since only the coating must consist of the very hard and break-resistant material. 7 shows an example of a microstructure on a metal surface produced in this way using an embossing method. A block of aluminum 61 with a thickness of about 4 mm was made with a round nickel shim 60 microstructured with a diameter of about 12 mm. The nickel shim 60 located in 7 on the metal block 61 , The shim has a diffraction grating with a period of 1400 nm and a depth of about 300 nm, which shows the four letters CSEM in mirror image. This shim was pressed at room temperature with a pressure of 3 tons for about 0.5 sec. On the aluminum block. How out 7 As can be seen, the diffractive microstructure was well imitated on the aluminum block.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1a, 1b1, 1a, 1b
Pressstempelpress die
22
Pulvermischungpowder mixture
33
Pressformmold
44
Tablettetablet
1010
Gitterliniegrid line
1111
Gitter-MikrostrukturLattice microstructure
1212
Vertiefungdeepening
2020
Photoresist-SchichtPhotoresist layer
2121
Interferierende LaserstrahlungInterfering laser radiation
2222
Maskemask
3030
Körner, KristalliteGrains, crystallites
4040
Elastische GrenzeElastic border
4141
Bruchfracture
5050
Laserlaser
5151
Photodiodenphotodiodes
6060
Nickel-ShimNickel shim
6161
Metallblockmetal block
ΛΛ
Periodeperiod
tt
Tiefedepth
θm.theta..sub.M
Reflexionswinkel der m-ten BeugungsordnungReflection angle of the mth diffraction order
θiθi
Einfallswinkelangle of incidence
mm
Beugungsordnungdiffraction order

Claims (19)

Presswerkzeug (1, 1a, 1b, 3) für die Herstellung von Tabletten (4), insbesondere pharmazeutischen Tabletten, durch Pressen eines Pulvergemisches (2) mit dem Presswerkzeug (1, 1a, 1b, 3), wobei während des Pressvorgangs mit dem Presswerkzeug (1, 1a, 1b, 3) eine Mikrostruktur auf die Tabletten (4) aufbringbar ist, wobei auf einer Pressoberfläche des Presswerkzeuges (1, 1a, 1b, 3) diffraktive Gitter-Mikrostrukturen (11) angeordnet sind, wobei die genannten Gitter-Mikrostrukturen (11) Dimensionen aufweisen, welche kleiner sind als die Dimensionen der einzelnen Kristallite (30) des Materials der Pressoberfläche des Presswerkzeuges (1, 1a, 1b, 3), und wobei die Gitter-Mikrostrukturen (11) im sichtbaren Spektralbereich erkennbare Beugungseffekte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitter-Mikrostrukturen (11) ein Relief mit einem im wesentlichen sinusförmigen oder gerundeten Profil aufweisen.Pressing tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ) for the production of tablets ( 4 ), in particular pharmaceutical tablets, by pressing a powder mixture ( 2 ) with the pressing tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ), during the pressing process with the pressing tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ) a microstructure on the tablets ( 4 ) is applied, wherein on a pressing surface of the pressing tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ) diffractive grating microstructures ( 11 ), said grating microstructures ( 11 ) Have dimensions which are smaller than the dimensions of the individual crystallites ( 30 ) of the material of the pressing surface of the pressing tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ), and wherein the grating microstructures ( 11 ) have visible diffraction effects in the visible spectral range, characterized in that the grating microstructures ( 11 ) have a relief with a substantially sinusoidal or rounded profile. Presswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostrukturen (11) nur auf einem Teil der Pressoberfläche vorhanden sind.Crimping tool according to claim 1, characterized in that the microstructures ( 11 ) are present only on a part of the press surface. Presswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitter-Mikrostrukturen (11) lineare Gitter oder Lochraster-Gitter sind.Crimping tool according to claim 1 or 2, characterized in that the grating microstructures ( 11 ) are linear gratings or pitch grid. Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodenlänge Λ der Gitter-Mikrostruktur (11) zwischen 300 nm und 5000 nm beträgt.Press tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the period length Λ of the grid microstructure ( 11 ) is between 300 nm and 5000 nm. Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe t des Reliefs zwischen den Gitterlinien (10) der Gitter-Mikrostruktur (11) mindestens 80 nm beträgt, bevorzugt 300 nm, und besonders bevorzugt 400 nm.Press tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the depth t of the relief between the grid lines ( 10 ) of the lattice microstructure ( 11 ) is at least 80 nm, preferably 300 nm, and particularly preferably 400 nm. Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe t des Reliefs zwischen den Gitterlinien (10) der Gitter-Mikrostruktur (11) maximal 1000 nm beträgt.Press tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that the depth t of the relief between the grid lines ( 10 ) of the lattice microstructure ( 11 ) is at most 1000 nm. Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe t des Reliefs zwischen den Gitterlinien (10) der Gitter-Mikrostruktur (11) zwischen 0.3 und 0.4 Periodenlängen Λ der Gitter-Mikrostruktur (11) beträgt.Press tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that the depth t of the relief between the grid lines ( 10 ) of the lattice microstructure ( 11 ) between 0.3 and 0.4 period lengths Λ of the lattice microstructure ( 11 ) is. Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Presswerkzeug ein Pressstempel (1, 1a, 1b) ist.Press tool according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the pressing tool is a pressing punch ( 1 . 1a . 1b ). Tablettierungspresse mit mindestens einem Presswerkzeug (1, 1a, 1b, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Tableting press with at least one pressing tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ) according to one of claims 1 to 8. Tablettierungspresse nach Anspruch 9, wobei die Tablettierungspresse eine Rotationspresse ist.The tableting press of claim 9, wherein the tableting press is a rotary press. Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen (11) auf der Oberfläche eines Werkzeuges, insbesondere eines Presswerkzeuges (1, 1a, 1b, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die Schritte: – Aufbringen einer Photoresist-Schicht (20) auf der Oberfläche; – Belichten der Photoresist-Schicht (20) mit einer Mikrostruktur; – Entwickeln der Photoresist-Schicht (20) – Übertragen der Mikrostruktur auf der Photoresist-Schicht (20) auf die Oberfläche des Werkzeugs mittels Trockenätzen; und – Entfernen der Photoresist-Schicht (20).Process for the production of microstructures ( 11 ) on the surface of a tool, in particular a pressing tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ) according to any one of claims 1 to 8, comprising the steps of: - applying a photoresist layer ( 20 ) on the surface; Exposing the photoresist layer ( 20 ) with a microstructure; Developing the photoresist layer ( 20 ) - Transferring the microstructure on the photoresist layer ( 20 ) on the surface of the tool by dry etching; and - removing the photoresist layer ( 20 ). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Belichten der Photoresist-Schicht (20) durch interferierende Laserstrahlen (21) erfolgt.A method according to claim 11, characterized in that the exposure of the photoresist layer ( 20 ) by interfering laser beams ( 21 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Schattenmaske eine makroskopische Struktur der Mikrostruktur (11) erzeugt wird. Method according to claim 11 or 12, characterized in that by means of a shadow mask a macroscopic structure of the microstructure ( 11 ) is produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Trockenätzen auf die vorstehenden Teile der Mikrostruktur der Photoresist-Schicht (20) eine Metallhaube aufgebracht wird, bevorzugt durch Schiefbedampfung.Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that, before the dry etching (the projecting parts of the microstructure of the photoresist layer 20 ) A metal cap is applied, preferably by Schiefevampfung. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Trockenätzen die nicht mit Metall bedeckten Anteile der Photoresist-Schicht (20) durch ein Sauerstoffplasma entfernt werden.A method according to claim 14, characterized in that prior to the dry etching the non-metal-coated portions of the photoresist layer ( 20 ) are removed by an oxygen plasma. Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen (11) auf der Oberfläche eines Presswerkzeugs (1, 1a, 1b, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für die Herstellung von Tabletten (4), insbesondere pharmazeutische Tabletten, durch Pressen eines Pulvergemisches (2) mit dem Presswerkzeug (1, 1a, 1b, 3), wobei während des Pressvorgangs mit dem Presswerkzeug (1, 1a, 1b, 3) eine Mikrostruktur auf die Tabletten (4) aufbringbar ist, wobei die Mikrostrukturen (11) mit einem die inverse Form der Mikrostrukturen (11) tragenden Hauptwerkzeug in die Oberfläche des Werkzeugs (1, 1a, 1b, 3) eingeprägt werden.Process for the production of microstructures ( 11 ) on the surface of a pressing tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ) according to one of claims 1 to 8 for the production of tablets ( 4 ), in particular pharmaceutical tablets, by pressing a powder mixture ( 2 ) with the pressing tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ), during the pressing process with the pressing tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ) a microstructure on the tablets ( 4 ), the microstructures ( 11 ) with one the inverse form of the microstructures ( 11 ) carrying main tool into the surface of the tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ). Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte in Vickers-Härtegraden der die Mikrostrukturen (11) tragende Oberfläche des Hauptwerkzeugs grösser ist als die des Werkzeugs (1, 1a, 1b, 3).A method according to claim 16, characterized in that the hardness in Vickers degrees of hardness of the microstructures ( 11 ) carrying surface of the main tool is greater than that of the tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ). Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die während des Einprägens der Mikrostruktur (11) angewandte mechanische Spannung grösser ist als die Streckgrenze und niedriger als die ultimative Zugspannung des Materials des Werkzeuges (1, 1a, 1b, 3), und gleichzeitig niedriger als die Streckgrenze und die ultimative Zugspannung des Materials des Hauptwerkzeuges.Method according to claim 16, characterized in that during the impressing of the microstructure ( 11 ) applied stress is greater than the yield strength and lower than the ultimate tensile stress of the material of the tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ), and at the same time lower than the yield strength and the ultimate tensile stress of the material of the main tool. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einprägen der Mikrostruktur (11) die mikrostrukturierte Oberfläche des Werkzeugs (1, 1a, 1b, 3) gehärtet wird.Method according to one of claims 16 to 18, characterized in that after the impressing of the microstructure ( 11 ) the microstructured surface of the tool ( 1 . 1a . 1b . 3 ) is hardened.
DE200710026958 2006-06-13 2007-06-12 Press tool with diffractive microstructure and method for producing such a tool and tableting press Expired - Fee Related DE102007026958B4 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US81295706P 2006-06-13 2006-06-13
US60/812,957 2006-06-13
CH432007A CH699360B1 (en) 2007-01-12 2007-01-12 Tablet, useful for pharmaceutical preparation, comprises a many individual powder particles, where a part of the tablet surface is a diffractive microstructure, which are impressed into the surface of the individual powder particles
CH0043/07 2007-01-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007026958A1 DE102007026958A1 (en) 2008-01-17
DE102007026958B4 true DE102007026958B4 (en) 2014-10-09

Family

ID=38825431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200710026958 Expired - Fee Related DE102007026958B4 (en) 2006-06-13 2007-06-12 Press tool with diffractive microstructure and method for producing such a tool and tableting press

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007026958B4 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4668523A (en) * 1985-03-06 1987-05-26 Eric Begleiter Holographic product
US5451505A (en) * 1989-05-22 1995-09-19 Hoffmann-La Roche Inc. Methods for tagging and tracing materials with nucleic acids
WO2001010464A1 (en) * 1999-08-05 2001-02-15 Dimensional Foods Corporation Edible holographic products, particularly pharmaceuticals and methods and apparatus for producing same
US6455157B1 (en) * 1998-11-21 2002-09-24 Simons Druck & Vertrieb Gmbh Method for protecting and marking products by using microparticles
US20040163441A1 (en) * 2000-04-28 2004-08-26 Alcove Surfaces Gmbh Stamping tool, casting mold and methods for structuring a surface of a work piece
US20050232130A1 (en) * 2002-06-05 2005-10-20 Tdk Corporation Production method for photoresist master, production method for optical recording medium-producing stamper, stamper, phtoresist master, stamper intermediate element and optical recroding medium
WO2006027688A1 (en) * 2004-09-09 2006-03-16 Csem Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Sa Marking articles
WO2006047695A2 (en) * 2004-10-27 2006-05-04 Mcneil-Ppc, Inc. Dosage forms having a microreliefed surface and methods and apparatus for their production

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4668523A (en) * 1985-03-06 1987-05-26 Eric Begleiter Holographic product
US5451505A (en) * 1989-05-22 1995-09-19 Hoffmann-La Roche Inc. Methods for tagging and tracing materials with nucleic acids
US6455157B1 (en) * 1998-11-21 2002-09-24 Simons Druck & Vertrieb Gmbh Method for protecting and marking products by using microparticles
WO2001010464A1 (en) * 1999-08-05 2001-02-15 Dimensional Foods Corporation Edible holographic products, particularly pharmaceuticals and methods and apparatus for producing same
US20040163441A1 (en) * 2000-04-28 2004-08-26 Alcove Surfaces Gmbh Stamping tool, casting mold and methods for structuring a surface of a work piece
US20050232130A1 (en) * 2002-06-05 2005-10-20 Tdk Corporation Production method for photoresist master, production method for optical recording medium-producing stamper, stamper, phtoresist master, stamper intermediate element and optical recroding medium
WO2006027688A1 (en) * 2004-09-09 2006-03-16 Csem Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Sa Marking articles
WO2006047695A2 (en) * 2004-10-27 2006-05-04 Mcneil-Ppc, Inc. Dosage forms having a microreliefed surface and methods and apparatus for their production

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007026958A1 (en) 2008-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007026969B4 (en) Process for producing a diffractive grating microstructure on the surface of a tablet
EP2026741B1 (en) Pharmaceutical tablets with diffractive microstructure and compression tools for producing such tablets
RU2413962C2 (en) Marking articles
US8715725B2 (en) Secure tracking of tablets
EP2211843B1 (en) Pharmaceutical moire pill
US8323623B2 (en) Pharmaceutical moiré pill
DE102007026958B4 (en) Press tool with diffractive microstructure and method for producing such a tool and tableting press
DE102007026957B4 (en) Pharmaceutical tablets with diffractive microstructure
CH699360B1 (en) Tablet, useful for pharmaceutical preparation, comprises a many individual powder particles, where a part of the tablet surface is a diffractive microstructure, which are impressed into the surface of the individual powder particles
BRPI0713265A2 (en) pharmaceutical tablets, compression tool for tablet production, tablet press, method for producing microstructures on the surface of a tool
EP4067103B1 (en) Method of manufacturing an optically variable security element
US10363221B2 (en) Manufacturing solid pharmaceutical dosage forms with visible micro- and nanostructured surfaces and micro- and nanostructured pharmaceutical dosage form
AU2008314615B2 (en) Manufacturing solid pharmaceutical dosage forms with visible micro-and nanostructured surfaces and micro-and nanostructured pharmaceutical dosage form
EP4067104A1 (en) Method of manufacturing an optically variable security element
WO2022199884A1 (en) Optically variable security element, production process and embossing arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R082 Change of representative

Representative=s name: SCHAUMBURG & PARTNER PATENTANWAELTE GBR, DE

Representative=s name: SCHAUMBURG UND PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE

Representative=s name: SCHAUMBURG & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE

R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee