DE10159661C1

DE10159661C1 - Heißprägemaschine mit einer Prägestation

Info

Publication number: DE10159661C1
Application number: DE2001159661
Authority: DE
Inventors: Georg Kaluza
Original assignee: Leonhard Kurz GmbH and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2021-12-06
Also published as: AU2002350389A1; WO2003049923A1

Abstract

Es wird eine Heißprägemaschine (10) mit einer Prägestation (12) beschrieben, die eine beheizbare Prägewalze (14) und mindestens eine Andruckrolle (16) aufweist, zwischen welchen eine Prägefolienbahn (18) und eine zu beprägende Substratbahn (20) simultan hindurchbewegt werden. Um die Länge der Vorwärmstrecke für die Prägefolienbahn (18) nd die Länge der Aufwärmstrecke für die Substratbahn (20) wunschgemäß definiert einstellen und an den jeweiligen Prozeßwärmebedarf anpassen zu können, ist in der Nachbarschaft der Prägewalze (14) mindestens eine erste Umlenkrolle (22) vorgesehen, die zur Einstellung ihres Umfangsabstandes in Bezug auf die mindestens eine Andruckrolle (16) in Umfangsrichtung der Prägewalze (14) verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heißprägemaschine mit einer Prägestation, die eine beheizbare Prägewalze und mindestens eine Andruckrolle aufweist, zwischen welchen eine Prägefolienbahn und eine zu beprägende Substratbahn simultan hindurchbewegt werden.

Zum Dekorieren von bandförmigen Materialbahnen, d. h. von Substratbahnen mit einer Heißprägefolie, d. h. mit einer Prägefolienbahn, ist es bekannt, die Substratbahn gemeinsam mit der Prägefolienbahn durch einen Schlitz zwischen der beheizbaren Prägewalze und der mindestens einen Andruckrolle hindurchzubewegen. Hierbei handelt es sich im Prinzip um ein Kalanderverfahren. Bei einem solchen Kalanderverfahren sind die erzielbaren Produktionsgeschwindigkeiten niedrig, weil eine bestimmte Einwirkzeit der Wärme der Prägewalze auf die Prägefolienbahn und auf die mit dieser zu dekorierenden Substratbahn erforderlich ist, um eine einwandfreie Verbindung der Prägefolie mit der Substratbahn zu bewirken. Ein weiterer Mangel dieses bekannten Kalanderverfahrens besteht darin, daß die Hitze- und Druckeinwirkung jeweils nur in einem kleinen, quasi linienförmigen Schlitzbereich der Prägestation, d. h. der Prägewalze und der mindestens einen Andruckrolle erfolgt. Wird die Temperatur der Prägewalze erhöht, so muß damit gerechnet werden, daß entweder die zu dekorierende Substratbahn oder die Prägefolie beschädigt werden. Diesem bekannten Kalanderverfahren sind folglich relativ enge Grenzen gesetzt. Die gleichen Überlegungen gelten beispielsweise auch für die aus der DE 94 33 79 C bekannte Vorrichtung zum Prägen und Beschneiden der Ränder von thermoplastischen Kunststoffbahnen oder von Bahnen aus Papier, Faserstoff oder Gewebe, die mit diesen Kunststoffen imprägniert oder beschichtet sind, wobei die Kunststoffbahn auf einer beispielsweise von einer Walze gebildeten Unterlagen aufliegt. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt der Prägevorgang, d. h. die Hitze- und Druckeinwirkung jeweils nur in dem kleinen, quasi linienförmigen Bereich zwischen der von einer Walze gebildeten Unterlage für die zu beprägende Substratbahn und der von einem Prägerad gebildeten Prägewalze.

Die DE 32 10 551 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anbringen eines Prägefolien-Abdruckes auf einer flexiblen Materialbahn, d. h. zum Heißprägen einer Prägefolienbahn auf eine Substratbahn. Diese bekannte Vorrichtung weist eine beheizbare Prägewalze und eine Anzahl Andruckrollen auf, die in einem Abstand voneinander zueinander und zur Prägewalze parallel vorgesehen sind. Die Andruckrollen sind einzeln verstellbar, wobei zuerst eine oder zwei benachbarte innere Andruckrollen und dann nach außen fortschreitend die weiteren Andruckrollen an die Prägewalze anlegbar sind. Die Andruckrollen können in Gruppen symmetrisch zur Prägewalze angeordnet sein, wobei die jeweils einander bezüglich der Symmetrieebene entsprechenden Andruckrollen synchron bewegbar sind. Jede Andruckrollen-Gruppe kann Andruckrollenpaare umfassen, die jeweils auf einer Wippe gelagert sind. Die Wippen sind um eine zur Rotationsachse der Andruckrollen parallele Achse an einem Winkelhebel kippbar vorgesehen. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die Andruckrollen in Umfangsrichtung der beheizbaren Prägewalze voneinander konstant beabstandet angeordnet, d. h. der Abstand zwischen den Andruckrollen ist in Umfangsrichtung der beheizbaren Prägewalze nicht veränderbar. Das bedeutet, daß die Prägestrecke, die durch die in Umfangsrichtung der Prägewalze gesehen, erste und letzte Andruckrolle bestimmt wird, unveränderlich konstant ist. Der Prozeßwärmebedarf zum Prägen der jeweiligen Prägefolienbahn auf die zugehörige Substratbahn ist folglich nur durch eine entsprechende Energiebeaufschlagung der Prägewalze mit der jeweils erforderlichen Heizenergie einstellbar. Außerdem bedingt diese bekannte Vorrichtung durch die Andruckrollenanordnung mit den Andruckrollen-Paaren einen bestimmten Herstellungs- und Steuerungsaufwand.

Aus der DE 41 21 766 C2 ist eine Vorrichtung zum Übertragen eines Dekors von einer Prägefolie auf eine Substratbahn mit einer Prägestation bekannt, die eine beheizbare Stützeinrichtung und eine Andruckrollenanordnung aufweist, wobei die Substratbahn und die Prägefolie durch eine zwischen der Stützeinrichtung und der Andruckrollenanordnung gegebene, eine bestimmte Länge aufweisende Prägestrecke durchtransportiert wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung weist die Stützeinrichtung mindestens zwei voneinander beabstandete und zueinander zumindest annähernd achsparallele Stützwalzen auf, um die ein mittels eines Antriebs angetriebenes beheiztes endloses Stützkörperband aus einem Silikonmaterial mit einer mechanischen Verstärkung umläuft. Die Prägestrecke dieser bekannten Vorrichtung weist eine bestimmte Kontaktlänge auf, die durch den Achsabstand zwischen den beiden voneinander am weitesten entfernten Stützwalzen definiert ist. Jeder der beiden oder zumindest den beiden voneinander am weitesten entfernten Stützwalzen ist mindestens eine Andruckrolle der Andruckrollenanordnung zugeordnet. Dort ist also keine beheizbare Prägewalze sondern eine Stützeinrichtung mit Stützwalzen und einem endlosen Stützkörperband vorgesehen, um insbesondere auch nur bedingt flexible oder nicht flexible Materialbahnen mit einer relativ großen Prägegeschwindigkeit beprägen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißprägemaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es mit konstruktiv einfachen Mitteln möglich ist, den jeweils erforderlichen Prozeßwärmebedarf zum Prägen der jeweiligen Prägefolie auf die zugehörige Substratbahn für unterschiedliche Prägefolien und unterschiedliche Substratbahnen auf einfache Weise einzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, d. h. mit einer Heißprägefolie der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in der Nachbarschaft der Prägewalze eine Umlenkrolle vorgesehen ist, die zur Einstellung ihres Abstandes in bezug auf die mindestens eine Andruckrolle in Umfangsrichtung der Prägewalze verstellbar ist.

Zweckmäßige Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5.

Ist zum Prägen des Dekors der Prägefolienbahn auf die zu beprägende Substratbahn ein großer Prozeßwärmebedarf erforderlich, so weist die Umlenkrolle von der mindestens einen Andruckrolle in Umfangsrichtung der Prägewalze einen entsprechend großen Abstand auf. Bei geringem Prozeßwärmebedarf ist der Umfangsabstand der Umlenkrolle von der mindestens einen Andruckrolle entsprechend klein. Durch passende Einstellung der Umlenkrolle in Umfangsrichtung in bezug auf die mindestens eine Andruckrolle ist somit der jeweils erforderliche Prozeßwärmebedarf zum Prägen des Dekors der Prägefolienbahn auf die Substratbahn einfach einstellbar.

Bei der erfindungsgemäßen Heißprägemaschine können die Prägefolienbahn und die Substratbahn um die Umlenkrolle umgelenkt sein. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn als Prägefolie eine Hologrammfolie zur Anwendung gelangt, die auf eine Banknotenpapier-Substratbahn aufgeprägt werden soll. Hierzu ist ein großer Prozeßwärmebedarf erforderlich, wobei durch passende Einstellung des Umfangsabstandes der Umlenkrolle von der mindestens einen Andruckrolle eine optimale Vorwärmung sowohl der Prägefolienbahn als auch der zu beprägenden Substratbahn gewährleistet wird. Entsprechendes gilt für das Heißprägen einer Magnetfolie als Prägefolie auf eine Papierbahn als zu beprägende Substratbahn.

Ist der Prozeßwärmebedarf geringer, so wird der Umfangsabstand der Umlenkrolle, um die die Prägefolienbahn und die Substratbahn umgelenkt sind, von der mindestens einen Andruckrolle verkleinert. Durch die entsprechend verkürzte Aufwärmstrecke zwischen der Umlenkrolle und der mindestens einen Andruckrolle wird beispielsweise einer von einer Papierbahn gebildeten Substratbahn wenig Wasser entzogen. Diese Einstell-Variante der Umlenkrolle ist beispielsweise für dünne Bahnmaterialien der Prägefolienbahn bzw. der Substratbahn vorteilhaft.

Bei der erfindungsgemäßen Heißprägemaschine kann die Umlenkrolle auch nur zum Umlenken der Prägefolienbahn vorgesehen sein, während die zu beprägende Substratbahn simultan direkt zwischen der Prägewalze und der mindestens einen Andruckrolle durchbewegt wird. Eine solche Ausbildung der Heißprägemaschine kommt beispielsweise beim Heißprägen einer Heißprägefolie auf eine Substratbahn, die von Thermopapier gebildet ist, zur Anwendung. Bei einer solchen Ausführungsform ist also die Länge der Vorwärmstrecke für die Prägefolienbahn - der jeweiligen Prägefolienart entsprechend - wunschgemäß einstellbar, während die Aufwärmstrecke für die Substrat- d. h. Papierbahn sehr kurz bzw. quasi linienförmig ist. Die zuletzt genannte Variante der Heißprägemaschine ist auch für Substratbahnen geeignet, die von Folienbahnen beispielsweise aus PVC, PT, PE o. dgl. gebildet sind.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß nicht nur die Länge der Vorwärmstrecke für die Prägefolienbahn allein oder für die Prägefolienbahn und die Substratbahn wunschgemäß einstellbar ist, sondern daß außerdem auch die Aufwärmstrecke der Substratbahn von der Vorwärmstrecke der Prägefolienbahn unabhängig wunschgemäß einstellbar ist. Zu diesem Zwecke kann der Prägewalze außer der ersten Umlenkrolle auch eine zweite Umlenkrolle zugeordnet sein, die in Umfangsrichtung der Prägewalze zwischen der mindestens einen Andruckrolle und der ersten Umlenkrolle vorgesehen ist, wobei der Abstand der zweiten Umlenkrolle in bezug auf die mindestens eine Andruckrolle in Umfangsrichtung der beheizbaren Prägewalze einstellbar ist. Bei einer solchermaßen ausgebildeten Heißprägemaschine ist die Prägefolienbahn um die erste Umlenkrolle und die zu beprägende Substratbahn um die zweite Umlenkrolle umgelenkt. Die zweite Umlenkrolle ist wie die erste Umlenkrolle in der Nachbarschaft der beheizbaren Prägewalze vorgesehen, d. h. von der Prägewalze radial geringfügig beabstandet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausbildungen der erfindungsgemäßen Heißprägemaschine.

Es zeigen:

Fig. 1A eine erste Ausbildung der schematisch gezeichneten Prägestation der Heißprägemaschine mit einer beheizbaren Prägewalze, mindestens einer Andruckrolle und einer ersten Umlenkrolle, wobei die erste Umlenkrolle von der mindestens einen Andruckrolle in Umfangsrichtung relativ weit entfernt ist,

Fig. 1B eine der Fig. 1A entsprechende Ausbildung der Prägestation, wobei die Umlenkrolle von der mindestens einen Andruckrolle jedoch in Umfangsrichtung weniger weit beabstandet ist,

Fig. 1C eine den Fig. 1A und 1B entsprechende Ausbildung der Prägestation, wobei die Umlenkrolle von der mindestens einen Andruckrolle noch weniger weit entfernt bzw. in unmittelbarer Nachbarschaft derselben vorgesehen ist, und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Heißprägemaschine mit einer Prägestation, die eine beheizbare Prägewalze, mindestens eine Andruckrolle und eine erste Umlenkrolle für die Prägefolienbahn sowie eine zweite Umlenkrolle für die Substratbahn aufweist.

Fig. 1A verdeutlicht schematisch in einer Seitenansicht eine Ausbildung der Heißprägemaschine 10 mit einer Prägestation 12, die eine beheizbare Prägewalze 14 und mindestens eine Andruckrolle 16 aufweist, die gegen die Prägewalze 14 drückt. Mit durchgezogenen Linien sind ein Paar Andruckrollen 16' und mit einer dünnen strichpunktierten Linie ist eine einzige Andruckrolle 16" schematisch verdeutlicht. Zwischen der beheizbaren bzw. beheizten Prägewalze 14 und der mindestens einen Andruckrolle 16, d. h. der einzigen Andruckrolle 16" oder dem Paar Andruckrollen 16' wird eine Prägefolienbahn 18 und eine zu beprägende Substratbahn 20 simultan hindurchbewegt.

In der Nachbarschaft der Prägewalze 14 ist eine Umlenkrolle 22 vorgesehen, die in Umfangsrichtung der Prägewalze verstellbar ist. Das ist durch den zum Zentrum 24 der Prägewalze 14 konzentrischen bogenförmigen Doppelpfeil 26 angedeutet. Durch entsprechende Verstellung der Umlenkrolle 22 wird der Umfangsabstand zwischen der Umlenkrolle 22 und der mindestens einen Andruckrolle 16 wunschgemäß eingestellt. Dieser Umfangsabstand ist durch den bogenförmigen Pfeil 28 verdeutlicht.

Die Ausbildung der Prägestation 12 gemäß Fig. 1A kommt dann zur Anwendung, wenn zum Prägen beispielsweise einer Hologramm-Prägefolie auf Banknotenpapier als Substratbahn 20 ein hoher Prozeßwärmebedarf erforderlich ist. Dieser hohe Prozeßwärmebedarf wird durch eine entsprechend lange Aufwärmstrecke der Substratbahn 20 und der Prägefolienbahn 18, die durch den Umfangsabstand 28 zwischen der Umlenkrolle 22 und der mindestens einen Andruckrolle 16 bestimmt ist, gewährleistet. Dabei werden die Substrat- d. h. Notenpapierbahn 20 und die Prägefolienbahn 18 über die von der mindestens einen Andruckrolle 16 in Umfangsrichtung relativ weit entfernte Umlenkrolle 22 umgelenkt und daran anschließend der Prägewalze 14 zugeführt, wobei die Prägefolienbahn 18 und die Substratbahn 20 die Prägewalze 14 entlang des Umfangsabstandes 28 umschlingen. Durch eine definierte veränderbare Positionierung der Umlenkrolle 22 in bezug auf die mindestens eine Andruckrolle 16 ist eine optimale Vorwärmung der Prägefolienbahn 18 und der Substratbahn 20 möglich.

Eine Prägestation 12 gemäß Fig. 1A kann beispielsweise auch dann zur Anwendung gelangen, wenn die Prägefolie von einer Magnetfolie und wenn die Substratbahn 20 von einer Papierbahn gebildet ist, auf die die Magnetfolie mit entsprechend großem Prozeßwärmebedarf aufgeprägt wird.

Fig. 1B verdeutlicht eine Ausbildung der Prägestation 12 einer Prägemaschine 10, wobei die Umlenkrolle 22 von der mindestens einen Andruckrolle 16 im Vergleich zur Ausbildung gemäß Fig. 1A einen kleineren Umfangsabstand 28 aufweist. Im übrigen ist die Ausbildung gemäß Fig. 1B der Ausführungsform gemäß Fig. 1A ähnlich. Gleiche Einzelheiten sind in Fig. 1B mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1A bezeichnet, so daß es sich erübrigt, in Verbindung mit Fig. 1B alle diese Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben. Eine solche Einstellung der Umlenkrolle 22, d. h. ein derartiger reduzierter Umfangsabstand 28 der Umlenkrolle 22 von der mindestens einen Andruckrolle 16 wird gewählt, wenn der Prozeßwärmebedarf zum Prägen des Dekors der Prägefolienbahn 18 auf die Substratbahn 20 entsprechend reduziert bzw. kleiner ist. Eine derartige Einstellung der Umlenkrolle 22 ist beispielsweise vorteilhaft, wenn dünne Materialien für die Prägefolie 18 und/oder Substratbahn 20 zur Anwendung gelangen. Handelt es sich bei der Substratbahn 20 um eine dünne Papierbahn, so wird der Papierbahn 20 infolge der dem verkürzten Umfangsabstand 28 entsprechend verkürzten Aufwärmstrecke wunschgemäß relativ wenig Wasser entzogen.

Fig. 1C zeigt schematisch in einer den Fig. 1A und 1B ähnlichen Darstellung eine Prägestation 12 einer Heißprägemaschine 10, wobei die Umlenkrolle 22, um die die Prägefolienbahn 18 und die Substratbahn 20 umgelenkt sind, von der mindestens einen Andruckrolle 16 nur einen sehr kleinen Umfangsabstand 28 aufweist. Bei einer solchen Ausbildung bzw. Einstellung der Umlenkrolle 22 in bezug auf die mindestens eine Andruckrolle 16 ist die Aufwärmstrecke für die Prägefolienbahn 18 und für die Substratbahn 20 entsprechend klein.

Fig. 2 verdeutlicht eine Ausbildung der Prägestation 12 einer Heißprägemaschine 10, die sich von der in den Fig. 1A, 1B und 1C schematisch dargestellten Ausführungsform dadurch unterscheidet, daß der beheizbaren Prägewalze 14 nicht nur eine erste Umlenkrolle 22 sondern außerdem auch eine zweite Umlenkrolle 30 zugeordnet ist. Die erste Umlenkrolle 22 ist - wie bei der Ausbildung gemäß den Fig. 1A bis 1C - in Umfangsrichtung der Prägewalze 14 wunschgemäß verstellbar. Das ist durch den bogenförmigen Doppelpfeil 26 verdeutlicht. Die zweite Umlenkrolle 30 kann ortsfest vorgesehen sein, bevorzugt ist es jedoch, wenn auch die zweite Umlenkrolle 32 in Umfangsrichtung der Prägewalze 14 wunschgemäß verstellbar ist. Das ist durch den zum Zentrum 24 der Prägewalze 14 konzentrischen bogenförmigen Doppelpfeil 32 angedeutet. Um die erste Umlenkrolle 22 ist die Prägefolienbahn 18 umgelenkt. Um die zweite Umlenkrolle 30 ist die zu beprägende Substratbahn 20 umgelenkt. Eine solche Ausbildung der Heißprägemaschine 10 ermöglicht eine wunschgemäße Einstellung der durch den Umfangsabschnitt 28 zwischen der ersten Umlenkrolle 22 und der mindestens einen Andruckrolle 16 bestimmten Vorwärmstrecke für die Prägefolienbahn 18 und außerdem eine wunschgemäße Einstellung der durch den Umfangsabstand 34 zwischen der zweiten Umlenkrolle 30 und der mindestens einen Andruckrolle 16 bestimmten Aufwärmstrecke für die Substratbahn 20.

Eine Ausbildung gemäß Fig. 2 kommt beispielsweise beim Heißprägen einer Heißprägefolie 18 auf Thermopapier als Substratbahn 20 oder zum Heißprägen einer Heißprägefolie 18 auf Kunststoffolienbahnen, beispielsweise aus PVC, PP, BE o. dgl. zur Anwendung. Dabei wird die Heißprägefolienbahn 18 über die erste Umlenkrolle 22 der Prägewalze 14 zugeführt, wobei die Länge der Vorwärmstrecke für die Prägefolie 18 der jeweils zur Anwendung gelangenden Folienart entsprechend wunschgemäß einstellbar ist. Die Substratbahn 20 aus Thermopapier wird mittels der zweiten Umlenkrolle 30 der Prägewalze 14 zugeführt, wobei die Aufwärmstrecke der Thermopapier-Substratbahn 20 kurz ist, so daß die der Substratbahn 20 zugeführte Wärme nicht zu einer unerwünschten Verfärbung des Thermopapieres führt.

Auch bei einer solchen Ausbildung gemäß Fig. 2 kann die mindestens eine Andruckrolle 16 von einer einzigen Andruckrolle 16" der von einem Paar Andruckrollen 16' gebildet sein, wie in den Fig. 1A bis 1C verdeutlicht ist.

Bezugsziffernliste

10

Heißprägemaschine

12

Prägestation (von

10

)

14

beheizbare Prägewalze (von

12

)

16

Andruckrolle (von

12

)

18

Prägefolienbahn

20

zu beprägende Substratbahn

22

Umlenkrolle (von

12

)

24

Zentrum (von

14

)

26

bogenförmiger Doppelpfeil

28

Umfangsabstand (zwischen

22

und

16

)

30

zweite Umlenkrolle (von

12

)

32

bogenförmiger Doppelpfeil

34

Umfangsabstand (zwischen

30

und

16

)

Claims

1. Heißprägemaschine mit einer Prägestation (12), die eine beheizbare Prägewalze (14) und mindestens eine Andruckrolle (16) aufweist, zwischen welchen eine Prägefolienbahn (18) und eine zu beprägende Substratbahn (20) simultan hindurchbewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nachbarschaft der Prägewalze (14) eine Umlenkrolle (22) vorgesehen ist, die zur Einstellung ihres Umfangsabstandes (28) in bezug auf die mindestens eine Andruckrolle (16) in Umfangsrichtung der Prägewalze (14) verstellbar ist.

2. Heißprägemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägefolienbahn (18) und die Substratbahn (20) um die Umlenkrolle (22) umgelenkt sind.

3. Heißprägemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um die Umlenkrolle (22) nur die Prägefolienbahn (18) umgelenkt ist und daß die Substratbahn (20) simultan direkt zwischen der Prägewalze (14) und der mindestens einen Andruckrolle (16) durchbewegt ist.

4. Heißprägemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägewalze (14) außer der ersten Umlenkrolle (22) auch eine zweite Umlenkrolle (30) zugeordnet ist, die in Umfangsrichtung der Prägewalze zwischen der mindestens einen Andruckrolle (16) und der ersten Umlenkrolle (22) vorgesehen ist, wobei die Prägefolienbahn (18) um die erste Umlenkrolle (22) und die Substratbahn (20) um die zweite Umlenkrolle (30) umgelenkt ist.

5. Heißprägemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Umlenkrolle (30) in der Nachbarschaft der Prägewalze (14) vorgesehen ist.