DE2141613B2 - Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hersteilung 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.

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 bastimmten 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 linsenförmigen 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 Formationen auf den beiden Seiten unterschiedliche Mittelpunktabstände zwischen den einzelnen Erhebungen der Formationen aufweisen, 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 Formationen 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 ίο 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 Eiereiche, 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 Hj 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.

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 i>ls 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 reiiefartigen 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 von 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 Kunstharzüberzugs, der aus den beiden Schichten besteht, kann ebenfalls variieren, wobei sich eine Gesamtdicke von ungefähr 1,6 bis 25,4 mm als wünschenswert herausgestellt hau Die äußere, relativ nachgiebige Schicht soll wenigstens 0,4 mm Dicke aufweisen, um die Tiefa der Reliefstrukturen aufnehmen zu können und um eine gut abgebundene Oberflächenschicht an den Spitzen der Erhebungen zu bildea Eine Dickt 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

κι 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 die gesamte innere Schicht zur Erzeugung der erwünschten Härtecharakteristik entfernt werden, so daß die Dicke des gesamten Oberzugs gleich der Dicke der äußeren Schicht in diesem Gebiet wird.

Die Schichten des Überzugs können auch durch 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

μ Oberflächengestalt aufweisen, welche bei dem Ausnärten 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

in Abbildung sein.

Dis Muster in der Außenfläche des auf den WaLennern aufgebrachten Überzugs, also die reliefartigen Formationen, kann durch Gießen, wie bereits beschrieben, umgekehrte Prägung oder spanabhebende

i> 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

■ίο 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.

•η 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

in konvex gegenüber der Oberfläche des band- oder blattförmigen Kunststoffmaterials sind, so daß die Formationen in der Außenfläche der Prägewalze konkav verlaufen.

Aus obigen Darlegungen ist ersichtlich, daß das

ν» 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

hii 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

hi können.

Die Zeichnung dient der weiteren Erläuterung der Erfindung, darin zeigt
Fig. 1 eine Teilaufsicht eines geprägten Bandmate-

rials aus Kunststoff;

Fig.2 einen Längsschnitt in erheblich vergrößertem Maßstab an einer Stelle in Längsrichtung des in Fig. 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 ersicht'xh 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;

Fig.7 eine Teilansicht im Schnitt der in Fig.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 Moire-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 Fig. 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 θ zwischen den Mitten der Reliefstrukturen 12' auf der and-ren 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 anderen Oberfläche erhält man ein sich änderndes optisches Muster, das bei entsprechender Ausbildung und Streuung des moire-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 τ 52 auf (s. F i g. 4), welche darin ausgebildet sind und die Anordnung der linsenförmigen Reliefstrukturen 12 des Bandmaterials 10, wie es in Fig. 1 und 2 dargestellt ist widerspiegeln.

Die innere Schicht 44 weist, wie hieraus ersichtlich

in 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 46 des nachgiebigeren Kunststoffmaterials 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

.'ο 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

2ί 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 nebeneinan-

)ii der 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

s~> 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.

4(i Die erfindungsgemäße Walze 40 wird zweckmäßig durch ein Verfahren hergestellt, das schematisch durch die einzelnen Walzenbearbeitungsstufen der F i g. 5 bis 7 dargestellt ist. Wie aus F i g. 5 hervorgeht, wird ein Kunststoffmaterial mit relativ hohen Härtewerten auf

4> das zylindrische Kernstück42 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

5(> 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 Uberzugsschicht 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)

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.