DE2141613C3 - Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer PrägewalzeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze, bei dem auf einen Walzenkern ein
Überzug aus elastischem Kunststoff mit im wesentlichen zylindrischer Außenfläche aufgebracht wird, in der
eine Vielzahl von reliefartigen Formationen erzeugt wird, wobei der Kunststoff nachgiebiger und von
geringerer Härte als das Material des Walzenkerns ist
Ein solches Verfahren ist aus der DE-AS 11 62 065
bekannt geworden. Der dabei verwendete Walzenkern ist aus Metall und zylindrisch, d. h, der Walzenkern
selber weist keinerlei Eintiefungen oder Erhebungen auf. Auch der Überzug aus elastischem Kunststoff
besitzt eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche. Die bekannte Prägewalze arbeitet in einem Prägekalander
mit einer weiteren Prägewalze als Walzenpaar zusammen, dessen nahtlose Walzenmäntel ineinanderpassende
Profilierungen aufweisen, die das Prägemuster bilden. Der bekannte Prägekalander soll eine saubere
und unverzerrte Wiedergabe eines bestimmten Prägemusters auf einer durchlaufenden Kunststoffbahn
gewährleisten.
Es ist möglich, durch die Verwendung von bestimmten reliefartigen Formationen auf der Vorderseite und
auf der Rückseite eines blattförmigen Plastikmaterials bzw. einer Kunststoffolie, also durch entsprechende
Gestaltung der Außenflächen zweier zusammen arbeitender Prägewalzen, ungewöhnliche und anziehende
optische Muster herzustellen, wobei die reliefartigen Formationen auf der Vorder- und auf der Rückseite in
Phase oder außer Phase bezüglich ihrer axialen Ausrichtungen längs wenigstens einer Achse des
blattförmigen Plastikmaterials liegen. Die reliefartigen Formationen auf der Vorderseite können beispielsweise
eine linsenförmige Gestalt haben, während die reliefartigen Formationen auf der Rückseite des blattförmigen
Plastikmaterials reflektierend ausgebildet und eine linsenförmige oder prismatische Form haben können.
Die Anordnung der liKsenförmigen und der reflektierenden reliefartigen Formationen in Phase oder außer
Phase bezüglich ihrer axialen Ausrichtung längs wenigstens einer Oberflächenrichtung des blattförmigen
Materials liefert veränderliche optische Effekte, welche auf Änderungen des Lichteinfallswinkels der
durch die linsenförmigen Formationen auf die abgeschrägten Seitenwandungen der reflektierenden Formationen
fokussierten Lichtstrahlen beruhen, welche den Hauptteil der auf sie fallenden Lichtstrahlen
reflektieren. Das In-Phase- oder Außer-Phase-Liegen bezüglich der optischen Ausrichtung läßt sich erreichen
durch eine Verwendung von solchen Mustern der reliefartigen Formationen auf den beiden Oberflächen,
bei denen wenigstens eine Achse im Vergleich zu der entsprechenden Achse des anderen Musters schräg
verläuft Eine andere Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, daß die Fonnationen auf den beiden
Seiten unterschiedliche Mittelpunktabstände zwischen den einzelnen Erhebungen der Formationen aufweisen,
ίο oder daß Muster mit verschiedenen Achsen für die
Formationen verwendet werden, um damit eine Variation der Winkel zu erzeugen.
Ferner sind bereits optische Muster auf bzw. in blattförmigem Plastikmaterial bekannt, bei denen die
Periode, in der die linsenartigen und die reflektierenden reliefartigen Formalionen in Phase oder außer Phase
hinsichtlich der Deckung der senkrechten Achsen liegen, längs einer Achse des Musters in wenigstens
einigen Bereichen des blattförmigen Materials größer als die Periode für das In- oder Außer-Phase-Liegen der
Ausrichtung längs einer anderen Achse des Musters. Dies führt dazu, daß durch die Änderungen in der
Periode Bereiche erzeugt werden, in denen die linsenartigen und die reflektierenden Formationen über
eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Formationen im wesentlichen den gleichen Grad von senkrechter
Achsenausrichtung längs einer Achse des Musters und in wenigstens einigen Bereichen des Materials aufweisen.
Diese Periodenänderungen und die ausgedehnten Bereiche, in denen eine Ausrichtung der senkrechten
Achsen vorliegt, erzeugen Bänder von hell reflektierenden Bereichen und von nur schwach reflektierenden
Bereichen, welche bei Betrachtung ein Moire-Muster bilden. Die Abweichungen können dazu verwendet
werden, um bandartige visuelle Muster, Muster in Form von offenen Knoten, astlochartige Muster usw. zu
erzeugen.
Bisher mußten die beiden zusammenarbeitenden Prägewalzen unterschiedlich ausgebildet sein oder mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden, um die gewünschten optischen Muster zu erzielen,
wenn beide Seiten des blatt- bzw. bandförmigen Kunststoffmaterials gleichzeitig mit reliefartigen Formationen
versehen wurden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Verfahren der eingangs genannten
Art zu schaffen, mit welchem sich Prägewalzen herstellen lassen, deren Außenfläche Bereiche unterschiedlicher
Festigkeit aufweisen, um eine geregelte Deformation dieser Außenflächen im Prägewalzenspalt
zu ermöglichen, in welchem sich das zu prägende, blattförmige Plastikmaterial befindet, bzw. durch
welchen es hindurchtritt, derart, daß Verzerrungen des Prägemusters auftreten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der Herstellung des Walzenkerns zunächst eine
gleichmäßige Schicht aus elastomerem, synthetischem Kunstharz auf einen inneren Kern aufgebracht und
anschließend zur Bildung einer Täler und Erhebungen aufweisenden Oberfläche des Walzenkerns Teile dieser
Schicht entfernt werden.
Man erhält somit einen zusammengesetzten Überzug von im wesentlichen zylindrischer Gestalt auf dem
inneren Kern, der z. B. aus Metall bestehen kann.
r> Da das äußere, weichere Kunstharz naturgemäß in den Tälern der darunterliegenden, auf den inneren Kern aufgebrachten, härteren Kunstharzschicht dicker ist als auf den Erhebungen derselben, ist die Oberflächennach-
r> Da das äußere, weichere Kunstharz naturgemäß in den Tälern der darunterliegenden, auf den inneren Kern aufgebrachten, härteren Kunstharzschicht dicker ist als auf den Erhebungen derselben, ist die Oberflächennach-
giebigkeit des zusammengesetzten Oberzugs bzw. der
Gesamtumhüllung jeweils im Gebiet der Täler größer als im Gebiet der Erhebungen.
Dadurch ergibt sich, auch wenn die beiden zusammenarbeitenden
Prägewalzen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit laufen und im übrigen eine derselben eine
glatte, harte Prägewalze ist, allein durch die Unterschiede des Elastizitätsverhaltens verschiedener Prägebereiche
der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Prägewalze bzw. Prägewalzen eine
unterschiedliche Verschiebung dieser Bereiche in Drehrichtung, so daß sich somit auf besonders einfache
und zweckmäßige Weise die gewünschten Moire-Muster oder dergl. in verschiedenster Ausführung erhalten
lassen. Dabei sind die jeweiligen Verschiebungen umso stärker, je größer der Druck im Walzenspalt ist
Bei der Herstellung des Walzenkerns kann dabei so vorgegangen werden, daß der innere Walzenkern,
beispielsweise ein Metallzylinder, in eine zylindrische Gußform eingesetzt wird, welche einen größeren
Innendurchmesser als der innere Kern aufweist, so daß ein ringförmiger Raum gebildet wird und das Eingießen
von Kunstharz ermöglicht Dieses Kunstharz wird anschließend Bedingungen ausgesetzt, die sein Erhärten
und Verbinden mit dem inneren Kern bewirken.
Besonders vorteilhaft ist es, die Verfahrensschritte des Aufbringes des Überzugs aus elastischem Kunststoff
und die Bildung der reliefartigen Formationen gleichzeitig durchzuführen, indem man den Walzenkern mit der
bereits die Täler und Erhebungen aufweisenden Oberfläche seines Überzugs aus elastischem Kunststoff
in eine weitere, der ersten ähnliche Gußform einbringt, welche wiederum einen Ringraum bildet und im übrigen
an ihrer Innenfläche entsprechende Strukturen aufweist, welche die Ausbildung der reliefartigen Formationen in
der Außenfläche bewirkt. Diese reliefartigen Formationen sind vorzugsweise Ausnehmungen mit linsenförmigem
Querschnitt
Zum Erhalt der erwünschten Unterschiede im Härtewert der Oberflächenbeschichtung der Walzen
können verschiedene Typen von Kunstharzen verwendet werden. Zu diesen Materialien gehören Silikongummis,
Polyurethane und synthetische Gummis wie Polybutadiene sowie Mischpolymerisate aus Butadien
und anderen äthylenisch ungesättigten Monomeren wie Styrol, Acrylonitryl, Acrylate und Methacrylate, Polyisopren,
Äthylen-Propylen, Terpolymere usw. Im allgemeinen sollten die Kunstharze, die für die innere, relativ
harte Schicht verwendet werden, Härtewerte vor. 80 bis 120 »Shore A«-Einheiten, die relativ nachgiebige
äußere Schicht sollte einen Härtewert von 40 bis 80 »Shore A«-Einheiten aufweisen. Die Unterschiede in
den Härten zwischen den beiden Schichten sollten wenigstens 10 »Shore A«-Einheiten, bevorzugt 20 bis
40 »Shore A«-Einheiten, betragen. In der Praxis wurde ein Silikonharz mit einer Härte von ungefähr 92 »Shore
A«-Einheiten wirksam in Kombination mit einem Silikonharz mit einer Härte von ungefähr 65 »Shore
A«-Einheiten verwendet, um die zusammengesetzte Überzugsschicht zu bilden. Die Kunstharze, welche sich
als besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Lebensdauer,
die erwünschte Festigkeit, das Schmelzvermögen und die Temperaturbeständigkeit erwiesen haben, sind
die Silikonharze.
Die Dicke des zusammengesetzten Kunsthariüberzugs, der aus den beiden Schichten besteht, kann
ebenfalls variieren, wobei sich eine Gesamtdicke von ungefähr 1,6 bis 25,4 mm als wünschenswert herausgestellt
hat Die äußere, relativ nachgiebige Schicht soll wenigstens 0,4 mm Dicke aufweisen, um die Tiefe der
Reliefstrukturen aufnehmen zu können und um eine gut abgebundene Oberflächenschicht an den Spitzen der
Erhebungen zu bilden. Eine Dicke jedoch von über 3,2 mm oberhalb der Erhebungen führt zu einer zu stark
nachgiebigen Beschaffenheit des zusammengesetzten Überzuges und überdeckt die Wirkung der festeren
inneren Schicht Als bevorzugter Wert für die Dicke der
to nachgiebigeren äußeren Schicht sollten 0,8 bis 1,6 mm verwendet werden. Im Normalfall beträgt die Dicke der
inneren Schicht den Differenzwert zwischen der Dicke des gesamten Überzugs und der Dicke der äußeren
Schicht Auf einigen Gebieten der Walze kann jedoch
is die gesamte innere Schicht zur Erzeugung der
erwünschten Härtecharakteristik entfernt werden, so daß die Dicke des gesamten Überzugs gleich der Dicke
der äußeren Schicht in diesem Gebiet wird.
Aufsprühen, Eintauchen, Aufwalzen und auf andere Weise erzeugt werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft
erwiesen, die innere Schicht in der bereits beschriebenen Weise mittels einer Gußform zu bilden. Falls
erwünscht, kann die Matrize, d.h. die Gußform eine Oberflächengestalt aufweisen, welche bei dem Aushärten
und Hartwerden des Überzuges in diesem die Erhebungen und Täler erzeugt Das erzeugte Muster
muß nicht notwendigerweise ein abstraktes sein, es kann anstatt dessen z. B. ein Name oder eine beliebige
Das Muster in der Außenfläche des auf den Walzenkern aufgebrachten Überzugs, also die reliefartigen
Formationen, kann durch Gießen, wie bereits beschrieben, umgekehrte Prägung oder spanabhebende
Bearbeitung hergestellt werden. Die reliefartigen Formationen der Außenfläche zur Erzeugung der
Reliefstruktur im band- oder blattförmigen Kunststoffmaterial können unterschiedlich ausgebildet sein. In
diesem Fall sollten sie jedoch in der Lage sein, in Verbindung mit den Reliefstrukturen, die auf der
anderen Oberfläche des band- oder blattförmigen Kunststoffmaterials durch die mit der ersten Prägewalze
zusammenarbeitende Prägewalze gebildet werden, für die visuelle Betrachtung ein Muster zu bilden.
Vorzugsweise weisen diese Formationen die Form von Linsen auf, die gegenüber der Oberfläche des band-
oder blattförmigen Materials, auf der sie gebildet sind, entweder konvex oder konkav sind. Am geeignetsten
erweisen sich solche linsenartigen Ausbildungen, die
so konvex gegenüber der Oberfläche des band- oder blattförmigen Kunststoffmaterials sind, so daß die
konkav verlaufen.
erfindungsgemäße Verfahren Prägewalzen liefert, die eine Überzugsschicht aufweisen, die in ihrer Festigkeit
oder in ihren Härtegraden variiert, so daß eine Verschiebung hinsichtlich des Abstandes zwischen den
durch sie auf dem Kunststoffbandmaterial erzeugten Reliefstrukturen leicht und in geregelter Weise bewirkt
werden kann. Die Prägewalzen erweisen sich für eine künstlerische Gestaltung von Bereichen verschiedener
Härtegrade derart geeignet, daß einzigartige und hochinteressante optische Effekte erzielt werden
können.
Die Zeichnung dient der weiteren Erläuterung der Erfindung, darin zeigt
F i g. 1 eine Teilaufsicht eines geprägten Bandmate-
F i g. 1 eine Teilaufsicht eines geprägten Bandmate-
rials aus Kunststoff;
F i g. 2 einen Längsschnitt in erheblich vergrößertem Maßstab an einer Stelle in Längsrichtung des in F i g. 1
gezeigten Bandmaterials;
F i g. 3 eine geschnittene Teilansicht einer Prägewalze mit einer zusammengesetzten Überzugsschicht, welche
gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, aus der jedoch die eine Prägung bewirkenden Ausnehmungen
nicht ersichtlich sind;
F i g. 4 eine ähnliche Ansicht wie in F i g. 3, jedoch mit erheblich vergrößertem Maßstab, aus der die auf der
Oberfläche der Walze angebrachten Prägeausnehmungen ersichtlich sind;
Fig.5 eine Teilansicht des Walzenkernstücks im Schnitt, auf welchem eine einzige und gleichförmige
Schicht eines Kunstharzes aufgebracht ist;
F i g. 6 eine Aufsicht auf die in F i g. 5 gezeigte Walze im verkleinerten Maßstab, nachdem die Harzschicht zur
Entfernung von Teilen derselben ausgeschnitten worden ist;
F i g. 7 eine Teilansicht im Schnitt der in F i g. 6 dargestellten Walze längs der Linie 7-7 derselben in
vergrößertem Maßstab.
Es wird zuerst auf F i g. 1 und 2 Bezug genommen. Ein Stück Bandmaterial bestimmter Länge, das in F i g. 1 mit
dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, weist optisch ein ΜοΪΓέ-Muster auf, das durch Änderungen in der
Ausrichtung der senkrechten Achsen linsenförmiger Reliefstrukturen auf den beiden Oberflächen des
Bandmaterials herrührt Aus Fig.2, welche einen erheblich vergrößerten Querschnitt des Bandmaterials
10 von F i g. 1 darstellt, ist ersichtlich, daß die linsenförmigen Reliefstrukturen 12, 12' auf den beiden
Oberflächen des bogenförmigen Materials 10 im allgemeinen eine kugelartige Gestalt aufweisen, wobei
der Stegteil 14 zwischen ihnen zwecks klarerer Darstellung etwas übertrieben dargestellt ist Der
Abstand A zwischen den Mitten der Reliefstrukturen 12 auf einer Seite des Bandmaterials 10 ist größer als der
Abstand B zwischen den Mitten der Relief strukturen 12' auf der anderen Oberfläche des Bandmaterials, und
zwar in wenigstens einigen Gebieten desselben, so daß die Reliefstrukturen 12,12' auf den beiden Oberflächen
längs wenigstens einiger der Achsen des Musters der Reliefstrukturen in Phase oder außer Phase bezüglich
der Ausrichtung der senkrechten Achsen liegen. Die mangelnde Übereinstimmung in der Deckung der
senkrechten Achsen wird durch die Strecke C an wenigstens einem Punkt von F i g. 2 dargestellt Durch
Variation der Abstände zwischen den Reliefstrukturen auf der einen Oberfläche gegenüber den Reliefstrukturen
auf der änderen Oberfläche erhält man ein sich änderndes optisches Muster, das bei entsprechender
Ausbildung und Streuung des moirfe-artige Erscheinungsbild
von F i g. 1 ergibt Zur Herstellung derartiger Musterungen im Prägeverfahren werden Prägewalzen
benötigt, wie sie durch die Erfindung geschaffen werden.
Eine Prägewalze, die gemäß der Erfindung hergestellt
ist, ist in F i g. 3 und 4 dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet Ein zylindrisches Kernstück
42 aus Stahl trägt einen zusammengesetzten Überzug, welcher eine innere Schicht 44 enthält Die
Schicht 44 wird von einem Kunststoff mit relativ hoher Festigkeit bzw. einem hohen Härtewert gebildet Über
diese innere Schicht 44 erstreckt sich eine äußere Schicht 46, welche aus einem synthetischen Kunststoffmaterial
besteht, das relativ nachgiebig ist oder einen niedrigen Härtewert aufweist. Die äußere Schicht 46
weist eine Vielzahl von nahe nebeneinander angebrachten kleinen, kugelförmig ausgebildeten Ausnehmungen
52 auf (s. F i g. 4), welche darin ausgebildet sind und die Anordnung der linsenförmigen Reliefstrukturen 12 des
Bandmaterials 10, wie es in F i g. 1 und 2 dargestellt ist, widerspiegeln.
Die innere Schicht 44 weist, wie hieraus ersichtlich,
Die innere Schicht 44 weist, wie hieraus ersichtlich,
ίο eine nicht gleichförmige Dicke und Ausbildung auf, so
daß eine Reihe von Erhebungen 48 und Tälern 50 mit unterschiedlicher Höhe und Tiefe darin längs des
Umfanges und über die axiale Länge der Walze 40 gebildet werden. Dies führt dazu, daß die äußere Schicht
is 46 des nachgiebigeren KunststolFfmaterials eine unterschiedliche
Tiefe aufweist Hierdurch erhält der zusammengesetzte Überzug Härtewerte, welche sich
über die Oberfläche der Walze 40 von Bereich zu Bereich ändern. Es zeigt sich ferner, daß die Breite der
Täler 50 und der Erhebungen 48 unterschiedlich ist um Bereiche unterschiedlicher Ausdehnung mit einer
gegebenen Dicke der entsprechenden Schichten 44 und 46 zu bilden. Die Seitenflächen der Erhebungen 48 und
der Täler 50 sind im allgemeinen geneigt so daß die Breite zwischen den Erhebungen 48 an der äußeren
Oberfläche der Walze 40 größer ist als die Breite der Täler 50 am Fuß der Erhebungen 48.
Wie aus F i g. 4 hervorgeht weist die Walze 40 eine Vielfalt von sehr kleinen, im nahen Abstand nebeneinander
angeordneten kugelförmigen Ausnehmungen 52 auf, welche in der Oberflächenschicht 46 derselben gebildet
werden und welche so ausgebildet und dimensioniert sind, daß sie die kugelförmigen Reliefstrukturen 12
erzeugen, wenn das flüssige Kunstharz in sie während des Prägeprozesses hineinfließt Die Tiefe der Ausnehmungen
52 und die minimale Dicke der Oberflächenschicht 46 werden gemeinsam dimensioniert so daß die
Ausnehmungen 52 vollständig innerhalb der Oberflächenschicht 46 angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Walze 40 wird zweckmäßig durch ein Verfahren hergestellt das schematisch durch
die einzelnen Walzenbearbeitungsstufen der Fig.5 bis
7 dargestellt ist Wie aus Fig.5 hervorgeht wird ein Kunststoffmaterial mit relativ hohen Härtewerten auf
das zylindrische Kernstück 42 aus Stahl aufgebracht um eine Schicht 44 von gleichmäßiger Dicke zu bilden.
Diese Schicht wird anschließend mittel eines Messers oder einer anderen geeigneten Vorrichtung ausgeschnitten,
so daß Erhebungen 48 und Täler 50 mit
so unterschiedlicher Breite und Tiefe sowie unterschiedlicher Gestaltung, wie aus Fig.6 und 7 hervorgeht
entstehen. Das in die Schicht 44 eingeschnitzte Muster kann zufälliger Art sein, es kann aber auch einem
Muster entsprechen, das spezifisch für das gewünschte, bei der Betrachtung entstehende Muster für das fertige
blattförmige und durch dieses Verfahren geprägte Produkt ist Nach Beendigung dieses Arbeitsvorganges
wird die Oberflächenschicht 46 aufgebracht um hierdurch eine zusammengesetzte Überzugsschicht mit
gleichmäßiger Dicke zu bilden, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist Die Prägestrukturen 52 in der Oberfläche der Walze
42 können als Teil dieses Verfahrensschrittes in der Oberflächenschicht 46 während deren Aufbringung
gebildet werden oder anschließend durch einen maschinell durchgeführten oder anderen geeigneten
Arbeitsvorgang.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze, bei dem auf einen Walzenkern ein Oberzug aus elastischem Kunststoff mit im wesentlichen zylindrischer Außenfläche aufgebracht wird, in der eine Vielzahl von reliefartigen Formationen erzeugt wird, wobei der Kunststoff nachgiebiger und von geringerer Härte als das Material des Walzenkerns ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Walzenkerns zunächst eine gleichmäßige Schicht aus elastomerem, synthetischem Kunstharz auf einen inneren Kern aufgebracht und anschließend zur Bildung einer Täler und Erhebungen aufweisenden Oberfläche des Walzenkerns Teile dieser Schicht entfernt werden.
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