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Vorrichtung zum Prägen von Warenbahnen aus thermoplastischem Material
sowie Verfahren zur Herstellung des Prägewerkzeuges Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Prägen der Oberfläche von#Warenbahnen und Beschichtungen
aus thermoplastischem Material sowie zur Nachbildung des chemischen Prägens im kontinuierlichen
Durchlaufverfahren und auf ein Verfahren zur Herstellung des in der Vorrichtung
nach der Erfindung zu verwendenden neuartigen Prägewerkzeuges.
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Es ist bekannt, die Oberfläche von Folien aus thermoplastischem Material
und Beschichtungen zu prägen, um beispielsweise bestimmte Muster aufzubringen, Lederimitationen
herzustellen usw Beim Prägen wird die Warenbahn zunächst über eine Heiztrommel und/oder
mittels Infrarotstrahlen erhitzt und dabei zumindest auf der Oberfläche plastisch
gemacht Die so erwärmte Bahn wird dann mittels einer ebenfalls im allgemeinen temperierten
Gravurwalze, gegen die die zu prägende Bahn gedrückt wird, in ihrer Oberfläche verformt.
Dabei hat die Gravurwalze wahlweise eine matte oder glänzende Oberfläche, was sich
entsprechend auch auf die Oberfläche der Warenbahn überträgt Die Temperatur der
Gravurwalze muß dabei so eingestellt werden, daß beim Abziehen der Warenbahn von
der Walze das Muster, also beispielsweise bei einer Lederimitation die Narbe, erhalten
bleibt, ebenso der Matt- oder Glanzausfall. Bei Abziehen der Warenbahn, die in diesem
Zustand relativ weich und plastisch ist, schrumpft oder verzieht sich diese jedoch,
wobei die Temperatur der Gravurwalze so genau eingestellt sein muß, daß beim Schrumpfen
und Verziehen ein gewisser -Satz nicht überschritten wird Bei Überschreiten dieses
Grenzwertes muß die Bahn gegebenenfalls später getempert werden.
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Die so geprägte Bahn wird anschließend wieder bis auf Wickeltemperatur
abgekühlt und gegebenenfalls aufgerollt.
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Beim herkömmlichen Prägeverfahren ist noch auf folgendes zu achten:
- je matter die Narbe und je tiefer (schmal/breit) sie werden soll, desto langsamer
muß geprägt werden.
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Ein derartiges Verfahren hat verschiedene Nachteile.
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Die Präge- bzw. Gravurwalze ist verhältnismäßig teuer und empfindlich,
was bedeutet, daß, sobald durch einen Fremdkörper die Walze beschädigt wird, sich
dies ständig wiederholend als Fehler auf der Warenbahn auswirkt, was eine Reinigung
der Walze bei laufender Produktion notwendig macht, wenn nicht nur Abfall produziert
werden soll. Gelingt die Reinigung nicht, muß die Produktion unterbrochen werden.
Die Walze wird dann ausgebaut und es wird nochmals versucht, diese zu reinigen.
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Gelingt dies auch dann nicht, muß die Walze sandgestrahlt werden,
bis die Walzenoberfläche wieder ein gleiches Aussehen erhält. Um Gravurwalzen vor
Rost zu schützen, wird die Oberfläche hartverchromt. Wird nun die Gravur d.h. die
Verchromung durch einen Fremdkörper verletzt, so muß die Walze abgedreht, neu graviert
und verchromt werden. Um den Produktionsprozeß in solchen Fällen nicht zu unterbrechen,
empfiehlt es sich von einer Gravur mehrere Walzen bereit zu halten, was außer einer
großen Lagerhaltung auch großen Kapitaleinsatz erfordert.
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Da beim Prägen mit einer Walze die Warenbahn im wesentlichen nur auf
der Oberfläche heiß und plastisch sein darf, wird diese mit einem IR-Strahler schockbehandelt.
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Dabei ist folgendes zu beachten: Die Warenbahn muß so plastisch sein,
daß die Gravur eingedrückt werden kann, die Bahn auf der Gravurwalze zunächst gut
haftet sich,aber nach einem gewissen Drehwinkel leicht von dieser trennt ohne zu
verformen, keinen Breitenschwund hat, die Schrumpfwerte im Rahmen bleiben, die Bahn
eine gute Planlage hat, der Matt-/Glanzeffekt der Vorlage entspricht, die Dicke
im Toleranzbereich bleibt und sich auf der Prägewalze kein Belag (Patina)
bildet
Ferner ist auf gleichbleibende Raumtemperatur bzw. Luftfeuchtigkeit zu achten. An
der Anlage darf keine Zugluft sein Eine Automatisierung des Prägevorgangs ist wegen
der notwendigen ständigen Überwachung praktisch nicht zu realisieren Aufgabe der
Erfindung ist es eine Vorrichtung zum Prägen der Oberfläche von Folien und Beschichtungen
vorgenannter Gattung anzugeben, bei der die vorgenannten Nachteile nicht auftreten
Die Prägevorrichtung nach der Erfindung soll dabei mit einem Prägewerkzeug ausgestattet
sein, das preiswert und robust ist, das leicht austauschbar ist und von dem die
geprägte Folie bzw. Beschichtung erst im abgekühlten Zustand abgezogen wird. Diese
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst
Auf diese Weise entfällt für den Prägevorgang die bisher übliche Gravurwalze.
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An deren Stelle tritt die Klischeebahn, die für einen kontinuierlichen
Betrieb Stoß an Stoß geklebt wird, auf die Warenbahn unter Druck laminiert und zusammen
mit dieser über Leit- und Umlenkwalzen definiert abgekühlt, von der Warenbahn abgezogen
und zur Aufwicklung gebracht wird.
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Dabei kann das Abzeihen wahlweise bei der Aufwicklung oder bei der
Endkontroll erfolgen.
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Mit einer dertigen Vorrichtung können Warenbahnen geprägt werden,
ohne daß sich die Narbe beim Abzug verformt, die Bahn hat keinen Breitenschwund,
die Schrumpfwerte sind gleich 0, die Planlage bleibt in Ordnung, der Matt-oder Glanzausfall
entspricht genau der Vorlage, die MAterialstärke ist genau definiert und es bildet
sich auch kein Belag (Patina), welcher beim temperierten Abzug entsteht.
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Der Einfluß der Raumtemperatur ist wesentlich verringert.
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Sofern wirklich durch Verschmutzung an einer Stelle der Klischeebahn
ein Fehler in der Prägung entsteht, wird dieser nur einmal auf der Bahn und nicht
etwa wie bei einer Prägewalze immer wiederkehrend wiedergegeben.
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Die Temperatur zur Zeit der Prägung kann so gewählt werden, daß die
Warenbahn im thermoplastischen Bereich keine Stabilität mehr hat. Dadurch ist es
einfach eine hitzebeständige Narbung herzustellen.
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Über die Klischeebahn wird die plastische Warenbahn, ohne daß Zug
auf diese ausgeübt würde, durch die Anlage geführt.
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Beim Prägen mit der Klischeebahn ist ein IR-Strahler nicht notwendig.
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Dadurch ist dieses Verfahren zum Prägen im Ex-Bereich geeignet, also
im Verbund mit Bedruckungsanlagen. Bis heute war es nicht möglich bei Druckgeschwindigkeit
zu prägen und im besonderen nicht ohne IR-Strahler.
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Durch Verwendung von zwei Klischeebahnen kann eine Folie sogar in
einem einzigen Durchlauf bei ausreichender Folienstärke beidseitig geprägt werden.
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Dabei kann ein Prägen mit einem Klischeeband auch unmittelbar bei
der Folienherstellung durchgeführt werden.
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Weitere Einzelheiten des Verfahrens nach der Erfindung und insbesondere
auch über den Aufbau des Klischeebandes werden im folgenden in Verbindung mit der
anliegenden Zeichnung erläutert.
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In dieser Zeichnung zeigen: Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Prägekalanders
und Fig. 2 eine Schnittdarstellung in vergrößertem Maßstab einer Prägevorrichtung.
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Dabei ist in der anliegenden Zeichnung in Fig. 1 nur schematisch ein
Prägekalander wiedergegeben, wie er dem Grundaufbau nach für die Zwecke der Erfindung
eingesetzt werden kann. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Oberfläche einer von
einem Wickel 1 abgezogenen Warenbahn mit einer Narbe versehen werden soll Hierzu
wird die Oberfläche der Warenbahn zunächst längs einer Heizwalze 2 geführt und dann
der Prägestation bestehend aus einer Führungswalze 3 und einer Andruckwalze 4 zugeführt.
In der Prägestation selbst wird ein von einem Wickel 5 abgezogenes Klischeeband
auf die mittels der Heizwalze 2 erwärmte Warenbahn gedrückt. Hierbei kann die Führungswalze
3 und/oder die Andruckwalze 4 sowie die zusätzlich vorhandenen Druckrollen 6 aufgeheizt
sein, um eine gute Plastizität der Warenbahn zu erhalten.
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Die Einheit von Warenbahn und Klischeebahn wird dann über Kühlwalzen
7, von denen lediglich zwei angedeutet sind, geführt, wobei der Zug von dem Klischeeband
selbst aufgenommen wird, das nach Abkühlen der Warenbahn unter die Plastizitätstemperatur
oder auf Raumtemperatur abgezogen und auf dem Wickel 8 aufgerollt wird, während
die oberflächengeprägte Warenbahn einem Wickel 9 zugeführt wird.
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Es darf an dieser Stelle wiederholt werden, daß selbstverständlich
im Rahmen der Erfindung auch ein gemeinsames Aufwickeln der Einheit aus Warenbahn
und Klischeebahn durchgeführt werden kann, wobei die Klischeebahn dann erst bei
der Endkontrolle von der Warenbahn abgezogen wird.
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Es wurde schon darauf hingewiesen, daß der in der Zeichnung in Fig.
1 dargestellte Kalander zur Realisierung des Verfahrens nach der Erfindung nur schematisch
wiedergegeben ist, wobei auch nur die für das Verständnis des Zusammenwirkens der
einzelnen Stationen im Kalander notwendige Umlenkwalzen dargestellt sind. Dementsprechend
sind eine Reihe von weiteren Ausbildungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.
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So kann insbesondere zum Erwärmen der Warenbahn jede andere Art der
Wärmezuführung, z.B. über Heißluft usw. eingesetzt werden. Auch die Ausbildung und
Anordnung der Kühlstation, die schematisch nur durch zwei Kühlwalzen 7 angedeutet
ist, kann in manigfacher. Weise abgewandelt werden. In jedem Fall wird erreicht,
daß die Einheit aus Klischeebahn und Warenbahn gemeinsam durch den Kalander geführt
wird und dabei die Warenbahn auf eine ausreichende Temperatur abgekühlt wird.
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Soll mit einem Kalander mit einem Aufbau nach Fig. 1 eine Warenbahn
beidseitig an der Oberfläche behandelt werden, dann kann ein zweites Klischeeband,
das beispielsweise von einem Wickel 10 abgezogen wird, im Ausführungsbeispiel auf
der Unterseite unmittelbar durch die aus den Walzen 3, 4 und 6 bestehende Prägestation
geführt werden, was aus #bersichtlichkeitsgründen nur durch den Pfeil 11 angedeutet
ist. Dieses vom Wickel 10 kommende Klischeeband wird dann nach Abkühlung der Einheit
aus Warenbahn und zwei Klischeebändern nach Verlassen der Abkühlstation, wie durch
den Pfeil 12 angedeutet, abgezogen und einem Wickel 13 zugeführt.
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Für Prägungen mit besonders großen Prägetiefen (Überhöhungen) empfiehlt
es sich gem. einer anderen Weiterbildung des Erfindungsgedankens eine Vakuumprägung
anzuwenden. Dies kann bei dem Verfahren nach der Erfindung und mit einem Kalander
im Grundaufbau nach Fig. 1 einfach dadurch erreicht werden, daß die Walze 4 und
gegebenenfalls bei einem beidseitigen Prägen die Walze 3 als Saugwalze ausgebildet
wird und in der Klischeebahn feine Perforierungen in Bereichen der großen Tiefen,
also im Bereich der späteren Überhöhungen auf der Warenbahn vorgesehen werden, wobei
dann durch den Unterdruck in diese Vertiefungen das plastische Material der Warenbahn
voll eingesaugt wird.
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Da, wie schon ausgeführt, die Warenbahn selbst sehr viel plastischer
gemacht werden kann, als bei einem Prägen mit einer Gravurwalze, weil ja Verformungen,
Breitenschwund usw.wegfallen,kann dann auch selbst bei einer Vakuumprägung mit sehr
viel höherer Geschwindigkeit gefahren werden als bei einer Prägung mit einer Gravurwalze,
weil das Fließen in die Vertiefungen schon durch die höhere Erwärmung erleichtert
wird.
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So, wie mit der Darstellung der Wickel 10 und 13 angedeutet, eine
beidseitige Prägung durchführbar ist, kann natürlich auch eine Kombination mit Bedruckung
der Warenbahn vorgesehen werden, wobei es mit dem Verfahren nach der Erfindung erstmals
möglich ist, mit Druckgeschwindigkeit auch zu prägen, da das Prägewerkzeug, wie
erläutert, bis zur Verfestigung der Warenbahn mitgeführt wird. Die Kombination einer
Druckmaschine mit einer Prägemaschine, wie erläutert, kann von dem auf dem Gebiet
tätigen Fachmann ohne Besonderheit aufgebaut werden.
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Die Fig. 2 der anliegenden Zeichnung zeigt den grundsätzlichen Aufbau
eines Klischeebandes gem. dem Vorschlag nach der Erfindung. Das Klischeeband 21
besteht aus einem relativ harten Papier mit Release-Effekt, wobei die Rückseite
mit einer streichbaren Masse 22 so ausgefüllt ist, daß eine glatte Oberfläche entsteht.
Über diese glatte Oberfläche wirken die Anpressrollen 4 bzw. 6 (Fig. 1) und sorgen
dafür, daß die unebene Bandvorderseite voll in die Oberfläche der Warenbahn gedrückt
wird.
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- L e e r s e i t e -