DE3805067C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, und außerdem befaßt sich die Erfindung mit der Verwendung der Prägewalze.

In vielen Bereichen der Technik werden thermoplastische Polymere in Form von Folien auf PVC-Basis verwendet, deren Oberfläche nicht vollständig glatt ausgebildet, sondern üblicherweise mit einer Struktur versehen sind. Insbesondere in der Elektroindustrie werden bei Gehäusen für Lautsprecher, Radios, Fernseher, Computer usw. Folien mit einer Strukturoberfläche verwendet.

Für die Herstellung solcher vorzugsweise auf PVC-Ba­ sis gefertigter Folien kommen Prägewalzen zum Einsatz. Die Prägewalzen besitzen ihrerseits eine Oberflächen­ struktur, die in bekannter Weise durch Pressen auf die plastisch verformbare Folie übertragen wird. Dies ge­ schieht dadurch, daß die Folie zwischen der Prägewalze und einer gegenüberliegenden Gummiwalze, die als Gegen­ druckwalze dient, hindurchgeführt wird, wobei die Folienoberfläche entsprechend der Oberflächenstruktur der Prägewalze eine Verformung erfährt.

Bei den Verfahren zur Herstellung von Folien werden Prägewalzen verwendet, deren Fertigung in der Praxis sehr aufwendig und nachteilig ist und bis heute von einem Graveur von Hand oder maschinell durchgeführt wird. Zunächst erfolgt die Anfertigung einer Molette als Gegenwalze. Die Molette ist eine negative Konturen­ walze, die dazu dient, die eigentliche Prägewalze her­ zustellen.

Zunächst ist die Oberfläche der Molette vollständig glatt ausgebildet, und der Graveur stellt dann z.B. von Hand durch Punzen das Oberflächenmuster auf der Molette her.

Das Punzen erfordert naturgemäß sehr viel Geschick, und es ist ohne weiteres einsehbar, daß sich ein gleich­ mäßiges Oberflächenmuster nur äußerst schwer erzeugen läßt. Zudem lassen sich nur relativ gerichtete Vertie­ fungen von Hand aufbringen. Bei besonders stark ausge­ prägten Oberflächenstrukturen wird daher zusätzlich mit einer Säure gearbeitet, um die "Löcher" auf der Oberfläche der Molette zu vertiefen.

Aus Kosten- und Zeitgründen ist die axiale Längenab­ messung der Molette übrigens begrenzt. Bei dem bekann­ ten Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze wird daher die relativ kurze als negative Konturenwalze dienende Molette als Gegenwalze mehrfach in nebenein­ anderliegenden Bereichen auf der Oberfläche der zu erzeugenden Prägewalze abgerollt, bis diese über ihre gesamte Länge mit der Oberflächenstruktur versehen ist. Hierbei besteht nun der Nachteil, daß sich zwischen den einzelnen benachbarten Bereichen sogenannte Molet­ tenübergänge bilden, die eine störende Streifenstruk­ tur nach sich ziehen können.

Abgesehen von der soweit beschriebenen aufwendigen Herstellung einer Oberflächenstruktur von Prägewalzen ergeben sich auch bei den mit einer solchen Walze ge­ formten Folien erhebliche Nachteile. So ist häufig zu beobachten, daß sich die mit einer Oberflächen­ struktur versehenen Folien nur schwer reinigen lassen, weil gelöste Schmutzpartikel nicht vollständig von der rauhen Oberfläche entfernt werden können. Dies ist unmittelbar auf die Oberflächenstruktur der Präge­ walze zurückzuführen, die sogenannten Plateaus mit scharfen Kanten zu den benachbarten Vertiefungen be­ sitzt. Ferner ist bei den bekannten Folien eine schlech­ te Kratzfestigkeit zu beobachten.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß - wenn die Fo­ lie mit Metallpigmenten eingefärbt ist - die bekannten Prägewalzen leicht Fließstrukturen (Wendeln) hervorhe­ ben, die tannenbaumartig verlaufen und sich optisch störend als Schlieren in Längsrichtung bemerkbar machen. Optisch können die Wendeln dabei auch als störende Farbunterschiede auftreten.

Durch die gattungsfremde JP-Abs 62-52 148 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze bekannt, bei welchem auf die glatte Walzenoberfläche kleine Teile eines Blasmaterials aufgesprüht werden, um feine unebene Flächen in die Oberfläche der Walze einzuformen. Über die Art des Blasmaterials sind bei dem bekannten Verfahren keine Aussagen gemacht. Die bekannte Walze dient zur Herstellung eines Zwischenfilms von Sicherheitsglas, wobei der Zwischen­ film und auch die mittels der Prägewalze geprägte Ober­ fläche des Zwischenfilms unsichtbar bleiben. Durch die strukturierte Oberfläche des Zwischenfilms soll erreicht werden, daß zwischen der betreffenden Glasscheibe des Sicherheitsglases und dem Zwischenfilm Luft eingeschlossen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze zum Prägen von thermoplastischen Polymeren, insbesondere von plastisch ver­ formbaren Folien auf PVC-Basis, zu schaffen, welches die Produktion von Folien mit optisch sauberen Ober­ flächenstrukturen erlaubt, die frei von störenden Mo­ lettenübergängen ist und sich problemlos reinigen läßt.

Dieses Ziel erreicht die Erfindung bei dem im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 angegebenen Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil beschriebenen Merkmale.

Der grundlegende Gedanke der Erfindung besteht in der Verwendung einer in neuartiger Weise hergestellten Prägewalze. Dabei wird in Abkehr zum bisherigen Stand der Technik darauf verzichtet, zuvor eine Molette als negative Konturenwalze zu fertigen, wodurch sich er­ hebliche Kosten- und Zeiteinsparungen ergeben, und wodurch die nachteiligen Molettenübergänge wegfallen.

Die Oberflächenstruktur der für die Verformung der thermoplastischen Polymere verwendeten Prägewalze wird durch ein Beschießen der zunächst glatten Ober­ fläche der Prägewalze mit kleinen harten Formkörpern erzeugt.

Insbesondere bei der Verwendung von kleinen Stahlku­ geln ergibt sich dabei eine Oberflächenstruktur der Prägewalze ohne die nachteiligen Plateaus und scharfen Kanten. Vielmehr stellen sich weiche Übergänge durch runde Kuppen und Löcher ein, so daß die entsprechende Oberflächenstruktur einer mit einer solchen Prägewalze geformten Folie sich problemlos reinigen läßt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die kleinen Formkörper mittels einer in Richtung der Längsachse der Prägewalze verschiebbaren Schieß­ vorrichtung auf einen Teilbereich der Oberfläche der Prägewalze geschossen, wobei die Prägewalze um ihre Achse gedreht und die Schießvorrichtung gleichzeitig in Achsrichtung verschoben wird.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß sich über die gesamte Achslänge der Prägewalze eine gleichmäßige Struktur ohne störende Übergänge einstellt, wodurch bei dem Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Polymeren unter Verwendung dieser Prägewalze optisch störende Wendeln auf der Oberflächenstruktur vermieden sind.

Die Erfindung befaßt sich außerdem mit der Verwen­ wendung einer Prägewalze, um thermoplastische Polymere mit einer optisch sichtbar strukturierten Oberfläche herzustellen, wobei die Oberflächenstrukturen so ausgebildet sind, daß sie sich problemlos reinigen lassen und keine störenden Molettenübergänge besitzen.

Zu diesem Zweck ist die Verwendung der Prägewalze nach den Merkmalen des Patentanspruchs 10 vorgesehen.

Da bei dem neuen thermoplastischen Polymer die Struk­ tur der Oberfläche durch ungerichtete kalottenartige Vertiefungen mit weichen Übergängen gebildet ist, er­ gibt sich in optischer Hinsicht ein gleichmäßiges streifen- und musterfreies Bild, welches auch von störenden Schlieren befreit ist. Durch die weichen Übergänge der kalottenartigen Vertiefungen ohne scharfe Kanten läßt sich die geprägte Oberfläche einfach und gründlich reinigen. Ferner besitzt sie eine gute Kratzfestigkeit.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich aus den Unteransprüchen, der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung.

Nachfolgend wird die Erfindung zum besseren Verständ­ nis beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht ei­ ner Vorrichtung zur Herstellung einer Oberflächenstruktur auf einer Prägewalze,

Fig. 2 eine stark vergrößerte sche­ matische Querschnittsansicht einer Oberflächenstruktur der Prägewalze, und

Fig. 3 eine dreidimensionale Dar­ stellung eines Ausschnittes einer PVC-Folie, deren Ober­ flächenstruktur mit einem Rauh­ tiefenmeßgerät ermittelt wurde.

Die Herstellung von Folien mit strukturierter Oberfläche erfolgt unter Verwendung einer Prägewalze, die eine ent­ sprechende Oberflächenstruktur besitzt. Diese Oberflächen­ struktur wird durch Pressen auf die plastisch verform­ bare Folie übertragen, was dadurch geschieht, daß die Folie in an sich bekannter Weise zwischen der Präge­ walze und einer gegenüberliegenden Gummiwalze hin­ durchgeführt wird, die als Gegendruckwalze wirkt. Dabei erfährt die Folienoberfläche eine der Oberflä­ chenstruktur der Prägewalze entsprechende Verformung.

Bei der Erfindung wird nun für die Herstellung einer geprägten Folie eine besondere Prägewalze verwendet, die ihrerseits nach einem speziellen Verfahren herge­ stellt wird, wie sich nachfolgend anhand der Beschrei­ bung ergibt.

In Fig. 1 ist eine zunächst mit einer glatten Ober­ fläche 12 versehene Prägewalze 10 aus Metall darge­ stellt. Durch den Pfeil A ist angedeutet, daß die Prägewalze 10 um ihre senkrecht zur Zeichenebene ver­ laufende Achse 14 gedreht wird.

Im Abstand von der Prägewalze 10 bzw. von dessen Ober­ fläche 12 ist seitlich ein Rohr 16 angeordnet, welches mit einer Schießvorrichtung 18 in Verbindung steht. Von der Schießvorrichtung 18 her werden kleine Stahl­ kugeln 22 durch das Rohr 16 hindurch auf die Oberflä­ che 12 der sich drehenden Prägewalze 10 geschossen. Während sich die Prägewalze 10 mit 150 U/min dreht, bewegt sich die Schießvorrichtung 18 zusammen mit dem Rohr 16 senkrecht zur Zeichenebene längs der Achse 14. Der Vorschub beträgt dabei etwa 50 mm/min. Somit wird die gesamte Oberfläche der Prägewalze 10 erfaßt.

An seinem der Prägewalze 10 zugewandten Ende besitzt das Rohr 16 eine Schutzbürste 20, die praktisch eine elastische Verlängerung des Rohrmantels bildet. Durch die Schutzbürste 20 wird ein unkontrolliertes Weg­ spritzen der Stahlkugeln verhindert. Für das Aufschießen der Stahlkugeln 22, deren Durchmesser zwischen 0,5 mm und 3,0 mm beträgt, auf die weiche und glatte Oberflä­ che 12 kann beispielsweise ein Sandstrahlgerät verwendet werden, bei welchem an Stelle von Sand die Stahlkugeln zum Einsatz kommen.

Durch ein chaotisches Einschlagen der Stahlkugeln 22 auf die Oberfläche 12 entstehen ungerichtete, kalotten­ artige Vertiefungen, die beim späteren Prägen einer Folie 28 (vgl. Fig. 3) mittels der Prägewalze 10 eine ungerichtete, streifen- und vorschubfreie Oberflächen­ struktur mit runden Kuppen ergeben.

Fig. 2 zeigt in stark vergrößerter Darstellung eine Querschnittsansicht zur Verdeutlichung einer durch das Einschlagen der Stahlkugeln erzeugten Oberflächenstruk­ tur 24 mit kalottenartigen Vertiefungen 26. Ersicht­ lich weist die Oberflächenstruktur 24 runde Kuppen unter Vermeidung von scharfen Kanten auf. Dies ist von Vorteil, weil sich eine mit einer solchen Prägewalze geformte Folie problemlos reinigen läßt.

Durch Wahl der Härte der glatten Oberfläche 12 der Prä­ gewalze 10 sowie durch unterschiedliche Geschwindigkei­ ten der einschlagenden Stahlkugeln 22 kann mit einfachen Mitteln die gewünschte Gravurtiefe beeinflußt werden.

Die Struktur der Oberfläche 30 einer Folie 28 ist in Fig. 3 gezeigt. Die Darstellung wurde unter Verwen­ dung eines Rauhtiefenmeßgerätes gewonnen, mit welchem die Oberfläche 30 der Folie 28 mechanisch abgetastet worden ist.

Die Kanten des Ausschnittes der Folie 28 sind mit C, D und E bezeichnet. Die Strecke zwischen den Endpunkten C und D entspricht einem Abstand von 3,1 mm und die Strecke zwischen den Eckpunkten D und E beträgt 10,0 mm. Die oben in Fig. 3 angedeutete Strecke F repräsen­ tiert einen Wert von 34,0 µm.

Die Oberfläche 30 der Folie 28 ist durch kalottenar­ tige Vertiefungen mit runden weichen Übergängen gebil­ det, ohne daß irgendwelche Streifenmuster erkennbar sind. Die kalottenartigen Vertiefungen mit den runden weichen Übergängen sind in der Zeichnung allerdings aufgrund des verwendeten Meßverfahrens nicht so deut­ lich darstellbar.

Es ist zu berücksichtigen, daß mit dem verwendeten Rauhtiefenmeßgerät bei der Strecke CD 32 Einzelschritte zu jeweils 0,1 mm abgetastet worden sind, weshalb sich in der graphischen Darstellung bedingt durch diese dis­ kreten Schritte Sprünge zwischen den einzelnen Meßwer­ ten zeigen. Gleichwohl ist eindeutig zu erkennen, daß scharfe Kanten bei der Oberflächenstruktur vermieden sind, die ein optisch gleichmäßiges Muster besitzt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze zum Prägen von thermoplastischen Polymeren, insbesondere von plastisch verformbaren Folien auf PVC-Basis, mit einer optisch sichtbar strukturierten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Präge­ walze (10) weich ist und die Struktur durch Schießen von Stahlkugeln (22) auf die Oberfläche (12) der Prägewalze (10) erzeugt wird, wobei durch das ungeordnete chaotische Einschlagen der Stahlkugeln (22) ungerichtete kalottenartige Vertiefungen (26) mit weichen Übergängen ohne scharfe Kanten auf der Oberfläche (12) der Prägewalze (10) entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Stahlkugeln (22) mit einer Härte von etwa 220-260 HV (Vickerhärte) verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stahlkugeln (22) mit einem Durch­ messer von etwa 0,5 mm-3,0 mm verwendet werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form­ körper (22) mittels Luftdruck auf die Oberfläche (12) der Prägewalze (10) geschossen werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Form­ körper (22) etwa senkrecht auf die Oberfläche (12) der Prägewalze (10) geschossen werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Form­ körper (22) mittels einer in Richtung der Achse (14) der Prägewalze (10) verschiebbaren Schießvorrichtung (18) auf einen Teilbereich der Oberfläche (12) der Prägewalze (10) geschossen werden, und daß die Präge­ walze (10) um ihre Achse (14) gedreht und die Schieß­ vorrichtung (18) gleichzeitig in Achsrichtung verschoben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Prägewalze (10) mit 150 U/min ge­ dreht wird, und daß der Vorschub der Schießvorrichtung (18) 50 mm/min beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober­ flächenstruktur (24) in einem ununterbrochenen Arbeits­ gang durch das Einschlagen der Formkörper (22) in die Oberfläche (12) der Prägewalze (10) hergestellt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gravur­ tiefe (Rauhtiefe) R _A der Oberflächenstruktur der Präge­ walze zu etwa <2,0 µm und R _MAX etwa <20,0 µm gewählt werden.

10. Verwendung der nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Prägewalze zur Herstellung eines thermoplastischen Polymeren, ins­ besondere einer plastisch verbormbaren Folie auf PVC-Basis, mit einer optisch sichtbar strukturierten Oberfläche mit ungerichteten kalottenartigen Ver­ tiefungen mit weichen Übergängen ohne scharfe Kanten auf der Oberfläche.