DE4324970C2

DE4324970C2 - Process for producing an embossing roller for continuously embossing the surface of a thermoplastic film with a pattern

Info

Publication number: DE4324970C2
Application number: DE4324970A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Minke; Guenther Vogt
Original assignee: Benecke Kaliko AG
Current assignee: Benecke Kaliko AG
Priority date: 1993-07-24
Filing date: 1993-07-24
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2013-07-25
Also published as: DE4324970A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbe griff des Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a method of the Oberbe handle of claim 1 mentioned type.

Durch DE 34 05 985 C2 ist ein Verfahren der betreffen den Art zur Herstellung einer Prägewalze zum kontinuierli chen Prägen der Oberfläche einer thermoplastischen Folie mit einer Narbung bekannt. Die Prägefläche stellt dabei eine Negativform einer zu prägenden Narbung dar, bei der auf die Oberfläche einer Narbungsvorlage ein Kunstharz als gleichmäßig dicke Schicht aufgegossen oder aufgestrichen und danach zu einer Prägemutter ausgehärtet bzw. vernetzt wird. Anschließend wird die Prägemutter abgezogen und auf die Umfangsfläche der Prägewalze aufgebracht. Die Nar bungsvorlage ist ein natürliches Leder. Als Kunstharz wird ein Silikonkautschuk verwendet. Mit der Prägemutter wird unter Hitze und Druck die Oberfläche einer thermoplasti schen Folie geprägt, die nach dem Prägen mit ihren gegen überliegenden Rändern gegeneinanderstoßend zu einem Schlauch geformt wird, der eine endlose Positivform bil det, auf die eine Schicht Silikonkautschuk aufgegossen oder aufgestrichen wird, die zu einer Prägetochter vulka nisiert wird, die von der Positivform abgezogen und mit der negativen Prägeoberfläche nach außen auf die Umfangs fläche der Prägewalze aufgeklebt wird.DE 34 05 985 C2 describes a method of the way of producing an embossing roller for continuous Chen embossing the surface of a thermoplastic film known with a grain. The embossing surface provides a negative form of a grain to be embossed, in which a synthetic resin on the surface of a grain pattern evenly thick layer poured or spread and then hardened or cross-linked to form an embossing mother becomes. The embossing nut is then removed and opened applied the peripheral surface of the embossing roller. The Nar Exercise template is a natural leather. As a synthetic resin a silicone rubber is used. With the embossing mother the surface of a thermoplastic under heat and pressure embossed foil, which after embossing with its counter overlapping edges to one another Hose is formed, which has an endless positive shape bil Det, on which a layer of silicone rubber is poured or is spread that vulka to an embossed daughter is deducted from the positive form and with the negative embossing surface to the outside on the circumference surface of the embossing roller is glued on.

Mit diesem bekannten Verfahren wird eine äußerst hohe Naturtreue der zur Prägung dienenden Positivform und damit auch eine äußerst hohe Naturtreue der geprägten Oberfläche der thermoplastischen Folie erzielt, jedoch ist der Ver fahrensaufwand bis zum Erreichen der Positivform hoch, von der die später für die endgültige Prägung gewünschte Prä getochter abgenommen wird. Die Narbungsvorlage muß mit einem Trennmittel versehen werden, damit ein späteres Festkleben der aufgegossenen Schicht aus Silikonkautschuk nicht anklebt. Außerdem muß dafür Sorge getragen werden, daß diese aufgegossene Schicht aus Silikonkautschuk gut in alle feinen Vertiefungen und Poren der Narbungsvorlage eindringt, weil nur so eine echte Wiedergabe dieser Nar bungsvorlage beim späteren Prägen möglich ist.With this known method, an extremely high Loyalty to nature of the positive form used for embossing and thus also an extremely high fidelity to nature of the embossed surface achieved the thermoplastic film, however, the Ver driving effort until reaching the positive form high, from which is the desired later for the final embossing daughter is removed. The grain template must be included a release agent can be provided so that a later Stick the poured layer of silicone rubber does not stick. In addition, care must be taken that this poured layer of silicone rubber well in all fine indentations and pores of the grain template penetrates because only such a true reproduction of this Nar template for later embossing is possible.

Durch US 4 156 124 ist eine Einrichtung und ein Ver fahren zum kontaktfreien Gravieren mittels eines Lasers bekannt. Ein Laserstrahl wird über eine Maskenanordnung auf die Oberfläche eines Werkstückes gerichtet. Die Maske kann transparent oder reflektierend sein. Der Laserstrahl wird mittels einer Optik übertragen und so das Bild der Maske auf die Oberfläche des Werkstückes geworfen. Maske und Werkstück werden in einer festen Abstandsposition par allel zueinander gehalten. Die Laserstrahlquelle wird re lativ zur Maske und Werkstückoberfläche bewegt, so daß der Laserstrahl über die Maske und somit die Oberfläche des Werkstückes wandert. Durch die Maske wird die Intensität des Laserstrahles ortsabhängig verändert und somit auch die Einwirkung des Laserstrahles auf die Oberfläche, in die so das durch die Maske vorgegebene Muster eingraviert wird. Mittels einer solchen Anordnung lassen sich nur gro be Muster gravieren, so daß eine Abwandlung dieser bekann ten Vorrichtung und dieses bekannten Verfahrens zur Her stellung einer Prägewalze mit einer Silikonkautschukober fläche mit einem fein strukturierten Prägemuster nicht möglich ist.Through US 4 156 124 a device and a Ver drive for contact-free engraving using a laser known. A laser beam is scanned over a mask aimed at the surface of a workpiece. The mask can be transparent or reflective. The laser beam is transmitted by means of optics and thus the image of the Mask thrown on the surface of the workpiece. mask and workpiece are par in a fixed spacing position allel held together. The laser beam source is right moved relative to the mask and workpiece surface, so that the Laser beam over the mask and thus the surface of the Workpiece moves. The intensity becomes through the mask of the laser beam changed depending on the location and thus also the effect of the laser beam on the surface, in which thus engraved the pattern given by the mask becomes. Such an arrangement can only be large Engrave patterns so that they can be modified th device and this known method for manufacturing position of an embossing roller with a silicone rubber top surface with a finely structured embossing pattern is possible.

Durch DE 42 13 106 A1 ist ein Verfahren ähnlich dem zuvor genannten Verfahren bekannt, in dem das Licht eines Lasers über eine Maske auf die zu bearbeitende Oberfläche projiziert wird. Anders als bei dem zuvor beschriebenen bekannten Verfahren ist die Maske nicht fest, sondern mit tels einer numerischen Ansteuerung variierbar, um so das Abtragen von Werkstoff der Oberfläche des Werkstückes in Schichten durchzuführen, wobei die Maskenkonturen für die verschiedenen Schichten unterschiedlich sind. Die Durch führung dieses bekannten Verfahrens ist verhältnismäßig aufwendig und außerdem auf einfachere Maskenstrukturen begrenzt, die z. B. durch ein oder mehrere, sich über schneidende, drehende Maskenscheiben erzeugt werden sol len.DE 42 13 106 A1 is a method similar to that previously known method in which the light of a Lasers over a mask on the surface to be processed is projected. Different from the one previously described known method, the mask is not fixed, but with variable by means of a numerical control, so that Removal of material from the surface of the workpiece Perform layers, the mask contours for the different layers are different. The through implementation of this known method is proportional complex and also on simpler mask structures limited, the z. B. by one or more cutting, rotating mask disks should be generated len.

Durch US 4 734 558 ist eine Einrichtung zur Bearbei tung der Oberfläche eines Werkstückes mittels eines Lasers bekannt. Der von einem Laser kommende Strahl wird zu einem Parallelstrahl erweitert, der durch eine steuerbare opti sche Blende läuft und danach auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes fokussiert ist. Durch die Steue rung der Blende sollen mechanische Masken vermieden wer den, deren Austausch als gefährlich und zeitaufwendig be schrieben ist. Über die Übertragung eines feinstrukturier ten Musters auf die Oberfläche einer Prägewalze zum Prägen einer thermoplastischen Folie ist dieser Veröffentlichung nichts zu entnehmen.Through US 4,734,558 there is a device for processing processing the surface of a workpiece using a laser known. The beam coming from a laser becomes one Parallel beam extended by a controllable opti The diaphragm runs and then towards the surface of the machining workpiece is focused. Through the tax mechanical masks should be avoided those whose replacement is dangerous and time consuming is written. About the transfer of a fine structured pattern on the surface of an embossing roller for embossing This publication is a thermoplastic film nothing to infer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art anzugeben, die zu einem hohen Maß an Naturtreue der Prä geoberfläche führt, bei dem jedoch die Arbeitsgänge bis dahin vereinfacht sind.The invention has for its object a method ren of the type specified in the preamble of claim 1 specify that to a high degree of natural fidelity of the pre leads to the surface, but with the operations up to are simplified there.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre ge löst.The object underlying the invention is achieved by the teaching specified in the characterizing part of claim 1 ge solves.

Der Grundgedanke dieser Lehre besteht darin, die im wesentlichen von Hand durchzuführenden und somit arbeits aufwendigen Verfahrensschritte des bekannten Verfahrens durch jeweils für sich bekannte Verfahrensschritte zu ersetzen, indem die Mustervorlage optisch abgetastet und in eine entsprechende elektrische Information oder ent sprechende elektrische Signale umgewandelt wird, mit der dann ein Laserstrahl moduliert wird, der dann entsprechend der Mustervorlage ein Muster in die Oberfläche der Walze eingraviert. Von dieser so im wesentlichen maschinell er zeugten Oberfläche kann dann wieder wie bei dem bekannten Verfahren eine Prägetochter hergestellt werden, die von der Positivform der Walze abgezogen und mit der negativen Prägeoberfläche nach außen auf die Umfangsfläche der Prä gewalze aufgeklebt wird. Mit dieser Umfangsfläche erfolgt dann die kontinuierliche Prägung der Oberfläche einer thermoplastischen Folie.The basic idea of this teaching is that the essential to be carried out by hand and thus work complex process steps of the known method through known process steps replace by optically scanning the template and in a corresponding electrical information or ent talking electrical signals is converted with the then a laser beam is modulated, which is then corresponding a pattern in the surface of the roller engraved. From this so he essentially machine witnessed surface can then again as in the known Process to be manufactured by an embossed daughter subtracted from the positive form of the roller and with the negative Embossing surface outwards on the circumferential surface of the embossing roller is glued on. With this circumferential surface then the continuous embossing of the surface of one thermoplastic film.

Die Mustervorlage kann beliebiger Art sein. Es kann sich z. B. um ein Gewebe oder eine andere Struktur han deln. Besonders wirken sich die Vorteile jedoch dann aus, wenn als Mustervorlage natürliches Leder verwendet wird.The template can be of any type. It can z. B. a fabric or other structure deln. However, the advantages particularly have an impact if natural leather is used as a template.

Die optoelektrische bzw. optoelektronische Übertragung des Musters von der Mustervorlage auf die Oberfläche der auf einer Walze angeordneten Schicht eines Materials, des sen Oberfläche mittels eines auf sie gerichteten Laser strahles gravierbar ist, kann grundsätzlich in jeder be liebigen Weise erfolgen. Eine zweckmäßige Ausführungsform dieses Verfahrensschrittes besteht darin, daß die optische Abtastung und die Bewegung des Laserstrahles in bezug zu der Oberfläche der Walze zeilenförmig nach Art einer Fern sehübertragung erfolgt. Die optische Abtastung und die Bewegung des Laserstrahles können dabei so langsam erfol gen, daß die Gravur bei einem Durchlauf fertiggestellt ist. Es ist aber auch möglich, den gleichen Abtast- und Graviervorgang mehrmals zu wiederholen, was besonders dann zweckmäßig ist, wenn die Gravurwirkung des Laserstrahles bei einem Durchlauf nicht ausreicht. Sind mehrere Durch läufe erforderlich, so ist es nicht unbedingt erforder lich, die Mustervorlage jeweils neu abzutasten, vielmehr ist es möglich, die durch die optische Abtastung gewonnene Information zu speichern, so daß sie mehrmals abrufbar ist, um die Gravurtiefe durch mehrmalige Gravurdurchläufe zu verstärken. Außerdem ist es bei dieser Verfahrensweise möglich, die gleiche Information von einer Mustervorlage zur Erzeugung beliebig vieler Walzen mit gravierter Ober fläche zu verwenden, so daß über die Zeit eine hohe Gleichförmigkeit des geprägten Musters erzielt wird. Prä gewalzen bedürfen nämlich häufig der Erneuerung, da sie sich im Laufe der Zeit abnutzen.The optoelectric or optoelectronic transmission of the pattern from the template onto the surface of the layer of a material arranged on a roller, the surface using a laser aimed at it beam is engravable, can in principle be in everyone kind way. An expedient embodiment this step is that the optical Scanning and the movement of the laser beam in relation to the surface of the roller in the form of a long-distance line visual transmission takes place. The optical scanning and the Movement of the laser beam can be slow gene that the engraving is completed in one pass is. But it is also possible to use the same scanning and Repeat engraving process several times, especially then It is useful if the engraving effect of the laser beam not enough for one run. Are several through runs required, so it is not essential Lich, to re-sample the template, rather it is possible to use the one obtained by optical scanning Store information so that it can be called up several times is the engraving depth through repeated engraving passes to reinforce. It is also with this procedure possible the same information from a template for the production of any number of rollers with engraved upper area to use, so that over time a high Uniformity of the embossed pattern is achieved. Pre Rolled often need to be renewed because they wear out over time.

Es ist zweckmäßig, die Walze mit der Zeilenfrequenz synchron zu drehen. Das bedeutet, daß die Zeilen in Um fangsrichtung verlaufen, wobei sie sich natürlich zweckmä ßigerweise über den gesamten Umfang erstrecken. Es ist aber auch zweckmäßig, die Walze mit einem Bruchteil der Zeilenfrequenz zu drehen. Das bedeutet, daß die Zeilen in Umfangsrichtung mehrfach hintereinander wiedergegeben wer den, so daß sich mehrere Bilder der abgetasteten Muster fläche über die Umfangsfläche aneinanderschließen. Dabei ist der abgetastete Bereich der Oberfläche der Mustervor lage zweckmäßigerweise quadratisch oder rechteckig.It is convenient to use the roller with the line frequency to rotate in sync. This means that the lines in Um direction of course, whereby they are of course expedient extend over the entire circumference. It is but also useful, the roller with a fraction of the Line frequency to rotate. This means that the lines in Circumferential direction reproduced several times in succession the so that there are several images of the scanned pattern Connect surface together over the circumferential surface. Here is the scanned area of the surface of the pattern expediently square or rectangular.

Die Modulation des Laserstrahles kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen, natürlich immer so, daß abgeta steten Bildpunkten der Mustervorlage bestimmte Punkte der Oberfläche der Walze entsprechen. Bei gepulsten Lasern kann die Impulsstärke und Impulsdauer moduliert werden. Auch ist es möglich, in bekannter Weise einen steuerbaren Ma trixspiegel in dem Strahlengang des Lasers anzuordnen. Weiter ist die Verwendung einer abdeckenden oder teilre flektierenden Maske möglich.The modulation of the laser beam can basically be in done in any way, of course always so that getta constant pixels of the template certain points of the Correspond to the surface of the roller. With pulsed lasers the pulse strength and pulse duration are modulated. Also it is possible to set a controllable amount in a known manner to arrange the trix mirror in the beam path of the laser. Next is the use of a covering or partial reflective mask possible.

Anhand der schematischen Zeichnung soll das erfin dungsgemäße Verfahren näher erläutert werden.Based on the schematic drawing, this is to be invented method according to the invention are explained in more detail.

Die Fig. 1 bis 8 verdeutlichen die einzelnen Ver fahrensschritte. Figs. 1 to 8 illustrate method steps each Ver.

Fig. 1 zeigt eine Mustervorlage in Form einer Nar bungsvorlage 1 aus natürlichem Leder. Bei dem in Fig. 2 verdeutlichten Verfahrensschritt wird die Oberfläche der Narbungsvorlage durch eine optoelektronische Abtastein richtung 2 abgetastet. Die so gewonnenen elektrischen In formationssignale gelangen in eine in Fig. 3 dargestellte Steuervorrichtung 3, die auch einen schematisch darge stellten Speicher 4 für die gewonnene Information auf weist. Fig. 1 shows a sample template in the form of a Nar template 1 made of natural leather. In the process step illustrated in FIG. 2, the surface of the grain pattern is scanned by an optoelectronic scanning device 2 . The thus obtained electrical signals in formation arrive in a position shown in Fig. 3 control device 3, which is also a Darge set memory 4 for the obtained information on exhibits schematically.

Die Steuervorrichtung 3 steuert über nicht dargestell te Leitungen die zeilenförmige Bewegung der optoelektroni schen Abtasteinrichtung 2 und außerdem über eine Leitung 5 die durch einen Pfeil 6 angedeutete Rotation einer Walze 7, auf deren Oberfläche sich eine Schicht 8 eines Materi als befindet, das mittels eines Laserstrahles gravierbar ist.The control device 3 controls the line-shaped movement of the optoelectronic scanning device 2 via lines (not shown ) and also via a line 5 the rotation of a roller 7 indicated by an arrow 6 , on the surface of which there is a layer 8 of a material which is by means of a laser beam is engravable.

Eine Graviervorrichtung 9 ist in Richtung von Pfeilen 10 und 11 in Achsrichtung der Walze 7 bewegbar gelagert, wobei die Bewegung durch die Steuervorrichtung 3 in Bild richtung, also quer zur Richtung der Zeilen und damit quer zur Umfangsrichtung der Walze, gesteuert wird. Der in der Graviereinrichtung 9 angeordnete Laser ist auf die Ober fläche der Schicht 8 der Walze 7 fokussiert.An engraving device 9 is movably mounted in the direction of arrows 10 and 11 in the axial direction of the roller 7 , the movement being controlled by the control device 3 in the image direction, that is to say transversely to the direction of the lines and thus transversely to the circumferential direction of the roller. The laser arranged in the engraving device 9 is focused on the upper surface of the layer 8 of the roller 7 .

Mit der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Einrichtung wird eine Gravur wie folgt durchgeführt. Die Steuervor richtung 3 steuert die optoelektronische Abtasteinrichtung 2 zeilenförmig über die Oberfläche der Narbungsvorlage 1. Die so gewonnene Oberflächeninformation wird in dem Spei cher 4 gespeichert. Zur Durchführung der Gravur auf der Schicht 8 bewirkt die Steuereinrichtung 3 eine Rotation der Walze 7 in Richtung des Pfeiles 6 mit einer Drehge schwindigkeit entsprechend der Zeilenfrequenz, so daß eine Zeilenlänge einer Umfangslänge der Walze 7 entspricht. Während der Abtastung Zeile für Zeile wird die Gravierein richtung 9 in Richtung eines der Pfeile 10 oder 11 entwe der schrittweise oder wendelförmig bewegt. Dabei trifft der fokussierte Strahl des in der Graviereinrichtung 9 angeordneten Lasers auf die Oberfläche der Walze 7. Der Laser wird durch die von der Steuervorrichtung 3 aus dem Speicher 4 abgerufene Oberflächeninformation entsprechend der von der optoelektronischen Abtasteinrichtung 2 abgeta steten Oberfläche moduliert, so daß entsprechend die Oberfläche in der Schicht 8 der Walze 7 bearbeitet, d. h. graviert wird. Die Tiefe der Gravur wird durch die Dauer und Intensität der Einwirkung des Laserstrahles bestimmt. Hat die Gravur die gewünschte Tiefe, so wird die Walze 7 wie folgt weiter verwendet.With the device shown in FIGS. 1 to 4, an engraving is carried out as follows. The Steuerervor device 3 controls the optoelectronic scanning device 2 in a row over the surface of the grain template 1 . The surface information obtained in this way is stored in the memory 4 . To carry out the engraving on the layer 8 , the control device 3 causes a rotation of the roller 7 in the direction of arrow 6 with a speed of rotation corresponding to the line frequency, so that a line length corresponds to a circumferential length of the roller 7 . During the scanning line by line, the Gravierein direction 9 is moved in the direction of one of the arrows 10 or 11 either stepwise or helically. The focused beam of the laser arranged in the engraving device 9 strikes the surface of the roller 7 . The laser is modulated by the surface information retrieved from the control device 3 from the memory 4 in accordance with the surface scanned by the optoelectronic scanning device 2 , so that the surface in the layer 8 of the roller 7 is accordingly machined, ie engraved. The depth of the engraving is determined by the duration and intensity of the action of the laser beam. If the engraving has the desired depth, the roller 7 is used as follows.

Fig. 5 zeigt die durch einen Laserstrahl 5 gravierte Walze 7. Diese Walze 7 dient nun mit ihrer Oberfläche als eine endlose Positivform. In dem weiteren, in Fig. 6 ge zeigten Verfahrensschritt wird aus einem Behälter 12 Sili konkautschuk auf die Oberfläche der Walze 7 aufgegossen, gegebenenfalls auch aufgestrichen. Die so aufgebrachte Silikonschicht wird zu einer Prägetochter vulkanisiert, die, wie das in Fig. 7 gezeigt ist, durch Umkrempeln von der Positivform abgezogen wird. Danach wird diese Präge tochter erneut umgekrempelt, und schließlich wird sie durch Rückkrempeln mit der negativen Prägeoberfläche nach außen auf die Umfangsfläche einer Prägewalze 13 aufge klebt, mit der dann kontinuierlich eine thermoplastische Folie unter Wärme und Druck geprägt werden kann. Fig. 5 shows the engraved by a laser beam 5 roller 7. The surface of this roller 7 now serves as an endless positive shape. In the further process step shown in FIG. 6, silicone rubber 12 is poured from a container onto the surface of the roller 7 , optionally also spread on. The silicone layer applied in this way is vulcanized to an embossing daughter which, as shown in FIG. 7, is peeled off from the positive mold by turning it inside out. Then this embossing daughter is turned inside out again, and finally it is glued up by turning it back with the negative embossing surface on the outer surface of an embossing roller 13 , with which a thermoplastic film can then be continuously embossed under heat and pressure.

Claims

1. A method for producing an embossing roller for the continuous embossing of the surface of a thermoplastic film, the embossing surface consisting of silicone rubber representing a negative form of a pattern to be embossed, in which an endless positive form is generated from the surface of a template, onto which one layer Silicone rubber is poured on or spread on, which is vulcanized to a stamping daughter, which is peeled off from the positive mold and is glued with the negative stamping surface to the outside on the peripheral surface of the stamping roller, characterized in that
that the upper surface of the template is mechanically or optically scanned to generate the endless positive shape,
that the optical information obtained in this way is converted into corresponding electrical information,
that a layer of a material is applied to the circumference of a roller, the surface of which can be engraved by means of a laser beam directed at it,
that a laser beam is aimed at the surface of the material on the roller,
that the laser beam and the surface of the roller are moved towards each other and
that the intensity of the laser beam is modulated as a function of the electrical information, such that the pattern is engraved by the laser beam in the upper surface of the material of the roller.

2. The method according to claim 1, characterized in that natural leather is used as a template.

3. The method according to claim 1, characterized in that the optical scanning and the movement of the laser beam with respect to the surface of the roller in line form according to Art a television broadcast takes place.

4. The method according to claim 3, characterized in that saved the information obtained from the template and used several times to modulate the laser beam det.

5. The method according to claim 3, characterized in that the roller is rotated synchronously with the line frequency.

6. The method according to claim 3, characterized in that the roller rotated at a fraction of the line frequency becomes.

7. The method according to claim 1, characterized in that a square or rectangular area of the surface the template is scanned.

8. The method according to claim 1, characterized in that for modulating the laser beam in the beam path of the Lasers a mask, a partially reflective mask or a matrix game controllable by electrical information gel are arranged.