CN103029466A - 一种单辊双次压印电磁模压辊工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单辊双次压印电磁模压辊工艺及装置，其中工艺主要包括如下步骤：薄膜进行第一次压印，经过电磁模压辊的高温区和过渡区时，在薄膜上形成一段有图案区；薄膜经过电磁模压辊的冷却区时，所述薄膜上形成一段没有图案的空白区域；薄膜进行第二次压印，经冷却区和过渡区压印后的薄膜再次经过电磁模压辊的高温区时，图案显影在所述经冷却区和过渡区压印后的薄膜上，得到图案完整连续的薄膜；将经压印和显影的薄膜经收卷机构进行收卷。同时，本发明提供一种单辊双次压印电磁模压辊装置及电磁模压辊。通过该发明，可以得到连续的无版缝的成品薄膜。本发明工艺调节简单，且能有效节省辊的数量。

Description

一种单辊双次压印电磁模压辊工艺及装置

技术领域

本发明涉及模压工艺，具体地，涉及一种电磁模压辊工艺及装置。

背景技术

在激光彩虹膜、激光全息防伪商标、防伪用真空镀铝纸等行业生产环节中，模压是其中一个极其重要的核心环节。随着烟草、酒、食品、医药、数码产品、家用电器、生活用品、化妆品、各类证照卡片等行业中的产品大量使用激光全息防伪膜，激光全息防伪膜的市场需求成倍增长。激光全息防伪膜的生产一般以PET、PVC、BOPP等薄膜作为基材，在基材表面涂布一层显影涂料，通过加热辊将表面有浮雕激光全息图案的镍版加热到一定温度，以一定的压力将镍板图案在薄膜基材上压印（这个过程也称为模压），以此将激光全息镍版上的精细浮雕干涉条纹转印到薄膜基材表面（有显影涂料的一面）。经冷却定型和分离之后，薄膜基材表面就形成与全息镍版完全相同的条纹。

现有模压工艺目前有两种，一种是单次压印方式，其生产工艺是根据防伪产品幅度裁剪固定大小的激光全息镍版，包覆在辊体表面上进行压印，该工艺的工作示意图如图1所示。该工艺存在如下缺点：1、镍板在辊体表面包覆时会有缝隙，压印时在成品膜上同样也会出现缝隙（版缝）。该种工艺所得到的成品膜的展开示意图如图2所示。这不仅造成薄膜的浪费，而且得到的最终产品不具有连续性，不能进行任意长度的裁剪；2、不同薄膜的宽幅不同，需裁剪不同尺寸的激光全息镍版，为避免薄膜浪费，在压印时需配套使用不同规格的辊，由此造成辊体的大量备货，有些辊体可能在使用一次之后就再也用不到了。

另外一种模压工艺是双次压印方式。该工艺使用两根辊（分别称为一版辊和二版辊）先后两次对薄膜基材进行压印，该工艺的工作示意图如图3所示。与第一种工艺相同，在每根辊的表面包覆相同图案的激光全息镍版，与第一种工艺不同之处在于每根辊上均设置可调节温度的区域，分为高温区（100℃～200℃）、过渡区（100℃～140℃）、低温区（10℃～100℃）。根据薄膜基材上涂层的特性，二版辊的高温区覆盖一版辊的白区，二版辊的白区不会覆盖一版辊的高温区。当经过二次压印后，一版辊高温区的图案色彩和亮度经二版辊的过渡区压印后将会变淡。用肉眼看上去，成品膜面上有色彩相对较淡的两条缝。该工艺所得到的成品膜的展开示意图如图4所示。该工艺需要两根型号规格相同的电磁模压辊。相对单次压印方式，这种双次压印方式的人工操作相对复杂，生产能耗较大。

前述两种压印方式，现有技术中有的采用电磁模压辊，也有采用导热油加热，即采用锅炉导热油加热到一定温度，再通过高温油泵打入辊体内部以实现加热辊体的目的。在这种加热方式中，由于导热油的结焦效应，存在辊面温度不均衡，容易引起管道漏油、污染环境、引发火灾及管路爆炸等安全事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种单辊双次压印电磁模压辊工艺及装置，可以有效解决现有模压工艺中单辊单次压印方式所形成的版缝印，及双辊双次压印方式所造成的辊体数量浪费，并能克服该工艺方式中存在的工艺操作复杂的弊端。本发明是通过如下技术方案来实现的：

本发明一方面提供一种单辊双次压印电磁模压辊工艺,包括如下步骤：

将待压印的薄膜经放卷机构进行放卷；由第一对压单元与电磁模压辊对所述薄膜进行第一次压印，其中，所述薄膜经过所述电磁模压辊的高温区和过渡区时，使所述电磁模压辊外包覆的镍板上的图案显影在所述薄膜上，在所述薄膜上形成一段有图案区；所述薄膜经过所述电磁模压辊的冷却区时，所述电磁模压辊外包覆的镍板上的图案不会显影在所述薄膜上，所述薄膜上对应形成一段没有图案的空白区域；由第二对压单元与所述电磁模压辊对所述薄膜进行第二次压印，所述经第一次压印时经冷却区和过渡区压印后的薄膜再次经过所述电磁模压辊的高温区时，所述电磁模压辊外包覆的镍板上的图案显影在所述经第一次压印时经冷却区和过渡区压印后的薄膜上，得到图案完整连续的薄膜；将经压印和显影的薄膜经收卷机构进行收卷。

优选地，还包括如下步骤：由第一冷却定型单元对经第一次压印的薄膜进行冷却和定型。

优选地，还包括如下步骤：由第二冷却定型单元对经第二次压印的薄膜进行冷却和定型。

本发明提供一种单辊双次压印电磁模压辊装置,其特征在于，包括：一电磁模压辊，所述电磁模压辊分为高温区和冷却区；包覆在所述电磁模压辊外周的镍板；以及按照薄膜传送方向依次设置的：

一个放卷机构；第一对压单元，与所述电磁模压辊对所述薄膜进行第一次压印；至少一个导辊，传输所述薄膜；第二对压单元，与所述电磁模压辊对所述薄膜进行第二次压印；收卷机构。

优选地，所述冷却区在所述电磁模压辊的圆周上设置一个，所述薄膜在第一对压单元到第二对压单元之间的长度为所述电磁模压辊外圆周周长的1.5+N倍（N＝0、1、2、3、4、5、6、7、8……）。

优选地，所述冷却区在所述电磁模压辊的圆周上对称设置两个，所述薄膜在第一对压单元到第二对压单元之间的长度为所述电磁模压辊外圆周周长的1.25+N倍（N＝0、1、2、3、4、5、6、7、8……）。

优选地，在所述第一对压单元和所述导辊之间设置第一冷却定型单元，在所述第第二对压单元和所述导辊之间设置第二冷却定型单元。

优选地，所述第一对压单元包括第一对压胶辊和第一冷却辊，所述第一冷却辊对所述第一对压胶辊冷却；所述第二对压单元包括第二对压胶辊和第二冷却辊，所述第二冷却辊对所述第二对压胶辊进行冷却。

优选地，所述第一冷却定型单元包括第三对压胶辊和第三冷却辊，所述第二冷却定型单元包括第四对压胶辊和第四冷却辊，所述第三冷却辊、第四冷却辊分别对所述薄膜进行冷却。

优选地，在所述冷却区朝向辊壁内侧开设凹槽，在所述凹槽内放置低感磁填料。

优选地，冷却区内设置冷却水管。

优选地，所述冷却水管上面开设小孔。

本发明还提供一种电磁模压辊，包括辊壁、内轴骨架和励磁线圈，其特征在于，在所述辊壁外圆周上设置冷却区，所述冷却区内设置冷却水管。

优选地，所述冷却水管上开设小孔。

优选地，在所述冷却区朝向辊壁内侧开设凹槽，在所述凹槽内放置低感磁填料。

藉由上述技术特征，本发明可以通过单辊双次压印得到表面无版缝的成品膜。本发明至少具有如下有效效果：

1、只使用一个电磁加热辊，且结构简单，生产能耗降低。

2、使用电磁感应加热辊，可以有效避免导热油加热对环境的污染，并能杜绝和减少安全事故。

3、有效提高生产效率，工艺简单，调节方便。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是现有技术中单次压印方式的工作示意图。

图2是现有技术中单次压印方式所得到的成品膜的展开示意图。

图3是现有技术中双次压印方式的工作示意图。

图4是现有技术中双次压印方式所得到的成品膜示意图。

图5是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置的第一实施例中电磁模压辊的结构示意图。

图6是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置的第二实施例中电磁模压辊的结构示意图。

图7是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置的电磁模压辊冷却区第一种变化例的结构示意图。

图8是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置的电磁模压辊冷却区第二种变化例的结构示意图。

图9是本发明单辊双次压印电磁模压辊工艺流程简图。

图10是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置第一实施例的工作示意图。

图11是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置经第一对压单元进行一次压印后所得到的成品膜的展开示意图。

图12是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置经两次压印后所得到的成品膜的展开示意图。

图13是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置第二实施例的工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述：

本发明的电磁模压辊在普通的电磁感应加热辊的外圆周上设置冷却区，冷却区左右两侧分别向高温区过渡的渐变区域称为过渡区。电磁模压辊经电磁感应加热后的温度在100～270℃之间，称为高温区，冷却区经冷却后的温度在0～90℃之间。冷却区分别向高温区过渡的温度渐变区域是过渡区，过渡区的温度在100～140℃之间。

图5是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置的第一实施例中电磁模压辊的结构示意图。图5中，励磁线圈105放置在内轴支架104上。内轴支架104的作用是为励磁线圈105提供支撑，当励磁线圈105内通入20～30kHz的高频电流时，在励磁线圈105的周边就会产生一个交变的高频磁场，该高频交变磁场作用在金属的辊壁103上产生涡流热，从而达到加热目的。工作中，励磁线圈105及内轴支架104保持静止不动，通过轴承分离，依靠外部机械装置使辊壁103转动。

在所述辊壁103的圆周上设置一个冷却区101。冷却区101内设放置冷却水管108以实现对冷却区101的冷却。冷却水管108内的冷却液体可以是水、油等导热介质。通过冷却水管108内的压力循环冷却水对冷却区101进行冷却降温。

图5中，为防止电磁感应加热作用对冷却区101的影响，在冷却区101朝向辊壁内侧开设一个凹槽102，在凹槽102中填入低感磁填料金属材料，如氧化铝、铁基合金等材料。通过在凹槽内填入低感磁材料，可以使冷却区101内壁的发热量大大降低，从而可以减轻冷却系统的能耗损失。

若在辊壁103上只设立一个冷却区，电磁模压辊在工作时产生的较大温差容易产生辊体变形的问题。为避免这个问题，可以在辊体对称的位置开设大小相同的两个冷却区，将两个冷却区的温度控制相同。因辊的对称两面温度相近，所产生的形变应力相互抵消，可以有效防止辊体的形变。

图6是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置的第二实施例中电磁模压辊的结构示意图。在图6中，在所述辊壁103圆周上对称开设两个冷却区，分别是101和106。冷却区的冷却方式与前一实施例相同，在此不再赘述。在两个冷却区的情况下，凹槽分别相对冷却区设置，图中，在冷却区101朝向辊壁103的内侧设置凹槽102，在冷却区106朝向辊壁103的内侧设置凹槽107。所述凹槽102和凹槽107内均填入低感磁填料金属材料。

图7是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置的电磁模压辊冷却区第一种变化例的结构示意图。在该实施例中，在冷却水管108管壁上开设数个小孔，压力冷却水从小孔里面喷向辊壁入冷却区101内，进行热交换后，然后再回流出去，如此循环，以此实现对冷却区101进行冷却的目的。图中，102为在冷却区108一侧设置的凹槽，其中填入低感磁填料金属材料。

图8是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置的电磁模压辊冷却区第二种变化例的结构示意图。该实施例中，冷却水管108的管壁上不开设小孔，冷却水从冷却水管108的末端流出到冷却区101内，并在冷却区101内进行热交换后，再从冷却水管108外和冷却区之间的腔体回流回去，如此循环。具体地，冷却区101冷却范围的大小，可以通过调节冷却水的水温及流量来进行微调。在另外一个变化例中，也可以开设两个或多个冷却孔（图中未示出），由两个或多个冷却孔共同构成一个冷却区，以实现所需要的冷却区域或冷却范围。在该实施例中，两个或多个冷却孔需紧密相邻，以防止冷却区域过大造成工艺调节复杂。

图9是本发明单辊双次压印电磁模压辊工艺流程简图。所述薄膜经放卷机构放卷进行第一次压印、显影，压印显影后经第一次冷却定型，再经第二次压印、显影，再经第二次冷却定型后由收卷机构收卷。

图10是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置的第一实施例的工作示意图。所述装置主要由以下部分组成：电磁模压辊13、放卷机构1、第一对压单元（包括第一对压胶辊3和第一冷却辊2）、第一冷却定型单元（包括第三冷却辊4和第三对压胶辊5）、导辊6、导辊7、第二对压单元（包括第二对压胶辊8和第二冷却辊9）、第二冷却定型单元（包括第四冷却辊10和第四对压胶辊11）、收卷机构12组成。图中，在电磁模压辊13的辊壁103的外圆周上设置一个冷却区16，冷却区16左右两侧分别向高温区过渡的区域为过渡区17。

本发明的电磁模压辊辊壁103外圆周上先包覆一层铸刻有激光图案的镍版15。镍版厚度在15～30μm，具体地，可以根据工艺需求选择。辊壁103与镍版15之间可以通过高温粘结胶14粘连以增加镍版15与辊壁103的粘结度和牢固度。一般地，在包裹镍版时接口处会有大约1mm的空白区域，可以用厚度为10～20μm的耐高温塑料薄膜敷盖，或是用填料将其填平，以保证镍板15外圆圆度的一致性，以保证辊体在生产中的跳动减到最小。

本发明电磁模压辊的具体工作原理如下：当薄膜经过电磁模压辊13的高温区和过渡区17时，高温和机械压力的作用将电磁模压辊13外包覆的镍版15上的激光图案压印并显影在薄膜上面。其中，所述薄膜经过电磁模压辊13的高温区时，在薄膜上形成一段长度与电磁模压辊13高温区外圆周长相等的清楚的图案，当所述薄膜经过电磁模压辊13的过渡区17时，在薄膜上形成的是与过渡区外圆周长相等的颜色较淡的图案，当薄膜经过电磁模压辊13的冷却区16时，由于低温的作用，镍版15上的图案不会显影在薄膜上，形成一段与冷却区16外圆周长相等的空白区域。

具体工艺过程实现如下：通过放卷机构1对待压印薄膜进行放卷，电磁模压辊13的辊壁103进行转动。所述薄膜经放卷机构放卷并传输到第一对压单元由第一对压胶辊3与电磁模压辊13之间进行压印，第一冷却辊2的作用是对第一对压胶辊3进行冷却，使第一对压胶辊3的温度保持在90～100℃之间，以保证第一对压胶辊3的形变量及胶辊温度均匀性。当电磁模压辊13转动使薄膜经过电磁模压辊13的冷却区16时，虽经电磁模压辊13与第一对压胶辊3之间的压印，但由于冷却区16的温度达不到镍板图案的显影温度，则镍版15上的激光图案不会显影在与冷却区长度对应的薄膜上。当电磁模压辊13转动使薄膜经过电磁模压辊13的冷却区16之外的区域也即过渡区17和高温区时，通过电磁模压辊13与第一对压胶辊3的压力和高温的作用使得所述镍版15上的图案压印并显影在与与高温区和过渡区长度对应的薄膜上。

优选地，薄膜经第一对压单元压印后，经过第一冷却定型单元，即由第三冷却辊4与第三对压胶辊5进行冷却定型。经第一次冷却定型后，所述薄膜经导辊6和导辊7传送到第二对压单元，由第二对压胶辊8与电磁模压辊13对薄膜进行再次压印。经第一次压印的薄膜经过第二对压单元进行压印时，原薄膜上经过冷却区和过渡区压印得到的空白区域和颜色较淡的图案部分经由电磁模压辊13的高温区与第二对压胶辊8时，由于温度和机械压力的作用将镍版15上的图案压印并显影在所述薄膜上的空白区域和颜色较淡区域。并且，薄膜经过第二次压印时，由于电磁模压辊13的冷却区16和过渡区17的范围相比高温区范围非常窄，该区域没有图案和颜色较淡的部分被第二次压印时完全被高温区压印的图案所覆盖，从而整体上使得到的薄膜图案非常完整。

同样地，第二压印单元中第二冷却辊9的作用也是对第二对压胶辊8进行降温。优选地，经两次压印的薄膜再经过第二冷却定型单元（图中，第四冷却辊10和第四对压胶辊11）进行冷却定型。经冷却定型后的薄膜最后经收卷机构12进行收卷。本发明中，导辊6和导辊7的作用主要用于传送塑料薄膜。本发明中，导辊的数量至少是一个，优选地，本发明实施例中，导辊的数量选择两个。具体地，还可以根据工艺要求，具体选择导辊的数量。

为了实现上述效果，保证塑料薄膜经第一次压印后的薄膜空白区域和颜色较淡区域在第二次压印时刚好处于电磁模压辊13的高温区位置，使最终薄膜上的图案是完整的连续图案区域，第一对压单元到第二对压单元之间这段距离膜（以下简称过程膜）的长度匹配有一定要求，即符合如下条件：

在所述电磁模压辊13设置一个冷却区的情况下，过程膜的长度应是电磁模压辊外圆周长的1.5+N倍（N＝0、1、2、3、4、5、6、7、8……）。

图11是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置经第一对压单元进行一次压印后所得到的成品膜的展开示意图。图中，没有图案的空白区域为薄膜经过冷却区16时得到的，空白区域的左右两侧颜色较淡的区域为薄膜经过过渡区17压印得到的图案，其他的区域则为薄膜经过高温区压印得到的图案。

图12是根据本发明单辊双次压印电磁模压辊装置经两次压印后所得到的成品膜的展开示意图。经第一次压印后的薄膜经第二次压印时，通过准确设定薄膜长度，使原冷却区和过渡区压印后的薄膜恰好经过电磁模压辊13的高温区，使高温压印显影的图案正好弥补第一次压印的空白区和颜色较淡的区域，从而得到的成品薄膜上的图案完整清楚。

图13是本发明单辊双次压印电磁模压辊装置第二实施例的工作示意图。该实施例与第一实施例的不同在于，在电磁模压辊13的圆周上设置两个冷却区，分别是冷却区16和18，冷却区16和冷却区18的左右两侧分别向高温区过渡的区域为过渡区，分别为过渡区17和过渡区19。在该实施例中，过程膜的长度也即第一对压单元到第二对压单元之间这段距离膜应是电磁模压辊外圆周长的1.25+N倍（N＝0、1、2、3、4、5、6、7、8……）。

过程膜的长度在符合前述条件的情况下，可以保证经第一次压印的薄膜空白区域和过渡区的区域能在第二次压印时恰恰对应电磁模压辊13的高温区，以确保第一压印与第二次压印的两次图案刚好互补。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (15)

1.一种单辊双次压印电磁模压辊工艺,其特征在于，它包括如下步骤：

a1．将待压印的薄膜经放卷机构进行放卷；

a2．由第一对压单元与电磁模压辊对所述薄膜进行第一次压印，其中，所述薄膜经过所述电磁模压辊的高温区和过渡区时，使所述电磁模压辊外包覆的镍板上的图案显影在所述薄膜上，在所述薄膜上形成一段有图案区；所述薄膜经过所述电磁模压辊的冷却区时，所述电磁模压辊外包覆的镍板上的图案不会显影在所述薄膜上，所述薄膜上对应形成一段没有图案的空白区域；

a3．由第二对压单元与所述电磁模压辊对所述薄膜进行第二次压印，所述经第一次压印时经冷却区和过渡区压印后的薄膜再次经过所述电磁模压辊的高温区时，所述电磁模压辊外包覆的镍板上的图案显影在所述经第一次压印时经冷却区和过渡区压印后的薄膜上，得到图案完整连续的薄膜；

a4．将经压印和显影的薄膜经收卷机构进行收卷。

2.根据权利要求1所述的单辊双次压印电磁模压辊工艺，其特征在于，所述a2步骤还包括如下步骤：

由第一冷却定型单元对经第一次压印的薄膜进行冷却和定型。

3.根据权利要求1所述的单辊双次压印电磁模压辊工艺，其特征在于，所述a3步骤还包括如下步骤：

由第二冷却定型单元对经第二次压印的薄膜进行冷却和定型。

4.一种实现权利要求1～3任一项所述的工艺的单辊双次压印电磁模压辊装置,其特征在于，包括：

一电磁模压辊，所述电磁模压辊分为高温区和冷却区；

包覆在所述电磁模压辊外周的镍板；

以及按照薄膜传送方向依次设置的：

一个放卷机构；

第一对压单元，与所述电磁模压辊对所述薄膜进行第一次压印；

至少一个导辊，传输所述薄膜；

第二对压单元，与所述电磁模压辊对所述薄膜进行第二次压印；

收卷机构。

5.根据权利要求4所述的单辊双次压印电磁模压辊装置，其特征在于，所述冷却区在所述电磁模压辊的圆周上设置一个，所述薄膜在第一对压单元到第二对压单元之间的长度为所述电磁模压辊外圆周周长的1.5+N倍（N＝0、1、2、3、4、5、6、7、8……）。

6.根据权利要求4所述的单辊双次压印电磁模压辊装置，其特征在于，所述冷却区在所述电磁模压辊的圆周上对称设置两个，所述薄膜在第一对压单元到第二对压单元之间的长度为所述电磁模压辊外圆周周长的1.25+N倍（N＝0、1、2、3、4、5、6、7、8……）。

7.根据权利要求4所述的单辊双次压印电磁模压辊装置，其特征在于，在所述第一对压单元和所述导辊之间设置第一冷却定型单元，在所述第第二对压单元和所述导辊之间设置第二冷却定型单元。

8.根据权利要求4所述的单辊双次压印电磁模压辊装置，其特征在于，所述第一对压单元包括第一对压胶辊和第一冷却辊，所述第一冷却辊对所述第一对压胶辊冷却；所述第二对压单元包括第二对压胶辊和第二冷却辊，所述第二冷却辊对所述第二对压胶辊进行冷却。

9.根据权利要求7所述的单辊双次压印电磁模压辊装置，其特征在于，所述第一冷却定型单元包括第三对压胶辊和第三冷却辊，所述第二冷却定型单元包括第四对压胶辊和第四冷却辊，所述第三冷却辊、第四冷却辊分别对所述薄膜进行冷却。

10.根据权利要求4至6任一项所述的单辊双次压印电磁模压辊装置，其特征在于，在所述冷却区朝向辊壁内侧开设凹槽，在所述凹槽内放置低感磁填料。

11.根据权利要求4至6任一项所述的单辊双次压印电磁模压辊装置，其特征在于，冷却区内设置冷却水管。

12.根据权利要求11所述的单辊双次压印电磁模压辊装置，其特征在于，所述冷却水管上面开设小孔。

13.一种电磁模压辊，包括辊壁、内轴骨架和励磁线圈，其特征在于，在所述辊壁外圆周上设置冷却区，所述冷却区内设置冷却水管。

14.根据权利要求13所述的电磁模压辊，其特征在于，所述冷却水管上开设小孔。

15.根据权利要求13所述的电磁模压辊，其特征在于，在所述冷却区朝向辊壁内侧开设凹槽，在所述凹槽内放置低感磁填料。

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