DE102016103272A1

DE102016103272A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden zweier Folienbahnen und derart erhältliche Folienbahn

Info

Publication number: DE102016103272A1
Application number: DE102016103272.7A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schindler
Original assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2017-08-24
Also published as: WO2017144261A1; CN109070489B; CN109070489A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Folienbahnen (2, 3), welche jeweils eine Trägerlage und eine Transferlage aufweisen, wobei die Transferlagen jeweils eine Mehrzahl von insbesondere in einem periodischen Raster angeordneter Motivbereiche (2m, 3m) umfassen, zu einer gespleißten Folienbahn (5) mit den Schritten: a) Anordnen der Folienbahnen (2m, 3m), so dass die Endabschnitte der Folienbahnen (2m, 3m) einander überlappen und in einem Verbindungsbereich übereinander liegende Motivbereiche (2m, 3m) deckungsgleich angeordnet sind; b) Fixieren der Folienbahnen (2m, 3m); c) Ausbilden eines Stumpfstoßes zwischen den beiden Folienbahnen (2m, 3m); d) Bereitstellen eines Doppel-T-förmigen Nahtverbindungselements (4v), dessen Höhe der Breite der Folienbahnen (2, 3) entspricht und dessen geringste Breite im Verbindungsabschnitt der beiden querliegenden T-Abschnitte dem Abstand benachbarter Motivbereiche (2m, 3m) entspricht, wobei die Randkontur des Nahtverbindungselements (4v) zumindest abschnittsweise der Randkontur der Motivbereiche (2m, 3m) entspricht; e) Ausbilden einer Klebstoffschicht (4k) auf dem Nahtverbindungselement (4v); f) passgenaues Positionieren des Nahtverbindungselements (4v) über dem Stumpfstoß zwischen den Folienbahnen (2, 3), wobei die Klebstoffschicht (4k) zu den Folienbahnen (2, 3) weist; g) Anpressen des Nahtverbindungselements (4v) auf die Folienbahnen (2, 3); h) Aushärten des Klebstoffs (4k). Weiter werden eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei Folienbahnen und eine nach dem Verfahren hergestellte Folie beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Folienbahnen, eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Folienbahnen, eine derart erhältliche Folienbahn und deren Verwendung.
Bei der Verarbeitung und Anwendung von Transferfolien und Laminierfolien müssen oftmals mehrere Folienbahnen miteinander verbunden werden, damit man eine entsprechend längere Gesamtlänge („Lauflänge“) erhält. Die Folienbahn liegt dann vorzugsweise aufgerollt auf einer Rolle ohne Unterbrechungen in der gewünschten Lauflänge vor.
Aus der US 4 072 552 A ist ein Verfahren zum Verbinden zweier Folien bekannt, bei dem die Folien überlappend angeordnet und mittels eines UV-aktivierbaren Klebers verbunden werden.
Dieses Verfahren berücksichtigt nicht, dass auf den Folien angeordnete Motivbereiche in den meisten Fällen in Laufrichtung zur optimalen Folienflächenausnutzung so eng aneinander angeordnet, dass eine übliche Klebenaht zwangsläufig über Bildsequenzen läuft und somit diese Bildsequenzen nicht verwendet bzw. ausgeprägt werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung und eine damit erhältliche Folienbahn anzugeben, durch die die genannten Nachteile verringert oder vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 12 sowie eine Folienbahn nach Anspruch 22 gelöst.
Es wird ein Verfahren zum Verbinden zweier Folienbahnen, welche jeweils eine Trägerlage und eine Transferlage aufweisen, wobei die Transferlagen n Motivspuren mit jeweils einer Mehrzahl von insbesondere in einem periodischen Raster angeordneter Motivbereiche umfassen, zu einer gespleißten Folienbahn vorgeschlagen mit den Schritten:

a) Anordnen der Folienbahnen, so dass die Endabschnitte der Folienbahnen einander überlappen und in einem Verbindungsbereich übereinander liegende Motivbereiche deckungsgleich angeordnet sind;
b) Fixieren der Folienbahnen;
c) Ausbilden eines Stumpfstoßes zwischen den beiden Folienbahnen durch Ausführen eines Trennschnitts längs einer Schnittlinie im Verbindungsbereich, wobei die Schnittlinie vorzugsweise quer zu der Längserstreckung der Folienbahnen angeordnet ist und eine Mittellinie zwischen zwei benachbarten Motivbereichen bildet;
d) Bereitstellen eines Verbindungsstreifens, umfassend n Doppel-T-förmige Nahtverbindungselemente, dessen Höhe der Breite der Folienbahnen entspricht und dessen geringste Breite im Verbindungsabschnitt der beiden querliegenden T-Abschnitte dem Abstand benachbarter Motivbereiche entspricht, wobei die Randkontur des Nahtverbindungselements zumindest abschnittsweise der Randkontur der Motivbereiche entspricht;
e) Ausbilden einer Klebstoffschicht auf dem Verbindungsstreifen;
f) passgenaues Positionieren des Verbindungsstreifens über dem Stumpfstoß zwischen den Folienbahnen, wobei die Klebstoffschicht zu den Folienbahnen weist;
g) Anpressen des Verbindungsstreifens auf die Folienbahnen;
h) Aushärten des Klebstoffs.

Das vorgeschlagene Verfahren weist den Vorteil auf, dass durch das an das Design der Motivbereiche angepasste Nahtverbindungselement eine großflächige Verbindungsnaht hoher Festigkeit ausgebildet wird, die jedoch keinen Motivbereich überlappt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Verbindungsnaht nicht aufträgt, da die Folienbahnen im Stumpfstoß aneinander liegen.
Das Nahtverbindungselement kann symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein. Ein asymmetrisches Nahtverbindungselement kann beispielsweise auf der Folienbahn nicht auf beiden Seiten eine Lesemarke aufweisen, sondern nur auf einer Seite.
Es kann vorgesehen sein, dass die Folienbahnen im Verfahrensschritt a) auf einer Ausrichtplatte angeordnet werden, die Markierungen aufweist, an denen die Folienbahnen ausgerichtet werden. Dies erleichtert die Ausrichtung der Folienbahnen relativ zueinander.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Ausrichtplatte mit einer Schnittfuge ausgebildet wird, entlang der im Verfahrensschritt c) der Trennschnitt durchgeführt wird. Dies erleichtert die Vorbereitung der beiden Folienbahnen, insbesondere deren Zuschneiden.
Das Nahtverbindungselement kann als ein Mittenabschnitt eines Flächenelements ausgebildet werden, dessen an den Mittenabschnitt angrenzende Randabschnitte als mit Positionierungslöchern ausgebildete Positionierungslaschen ausgebildet sind. Dies erleichtert die Positionierung des Nahtverbindungselements relativ zu den Folienbahnen.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Flächenelement auf einer Auflagefläche einer Übertragungsvorrichtung so angeordnet wird, dass die Positionierungslöcher der Positionierungslaschen von in der Übertragungsvorrichtung angeordneten Führungsstiften durchgriffen sind und sodann die Verfahrensschritte f) und g) ausgeführt werden, wobei im Verfahrensschritt f) die Übertagungsvorrichtung so positioniert wird, dass die Führungsstifte in der Ausrichtplatte ausgebildete Führungslöcher durchgreifen.
Weiter kann vorgesehen sein, dass nach Ausführen des Verfahrensschritts h) in einem Verfahrensschritt i) die Positionierungslaschen von der gespleißten Folienbahn abgetrennt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Klebstoffschicht im Verfahrensschritt e) durch einen Klebstoff, ausgewählt aus der Gruppe der reaktiven Acrylate und/oder der reaktiven Epoxide und/oder der reaktiven Enolether und/oder der reaktiven cyclischen Amine und/oder ungesättigten Polyesterharze gebildet wird.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Ausbildung der Klebstoffschicht im Verfahrensschritt e) mittels einer Stiftapplikation erfolgt. Dabei kann mit Hilfe eines stiftartigen Werkzeugs der Klebstoff aufgetragen werden, wobei das Werkzeug beispielsweise ein Klebstoffreservoir und eine fein strukturierte Ausflussöffnung zur Abgabe des Klebstoffs aufweisen kann.
Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die Ausbildung der Klebstoffschicht im Verfahrensschritt e) durch Tintenstrahldruck erfolgt. Dabei kann der Klebstoff mit entsprechend ausgebildeten Tintenstrahldruckköpfen verdruckt bzw. aufgetragen werden.
Weiter kann vorgesehen sein, dass im Verfahrensschritt e) das Nahtverbindungselement als Mittenabschnitt des Flächenelements auf der Auflagefläche der Übertragungsvorrichtung angeordnet wird.
Es wird weiter eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Folienbahnen vorgeschlagen, welche jeweils eine Trägerlage und eine Transferlage aufweisen, wobei die Transferlagen jeweils eine Mehrzahl von insbesondere in einem periodischen Raster angeordneter Motivbereiche umfassen, zu einer gespleißten Folienbahn, wobei vorgeschlagen wird, dass die Vorrichtung eine Ausrichtplatte, Klemmvorrichtungen, eine Übertragungsvorrichtung, eine erste Schneidvorrichtung, eine zweite Schneidvorrichtung und eine Beschichtungsvorrichtung umfasst. Vorzugsweise weist die Vorrichtung weiter eine Belichtungsvorrichtung auf.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ausrichtplatte auf ihrer Oberseite eine mit ihrer Längsachse fluchtende Führungsnut aufweist, in die die Endabschnitte der miteinander zu verbindenden Folienbahnen einlegbar sind.
Der Boden der Führungsnut kann Markierungen aufweisen, die zum Ausrichten der Folienbahnen im Register ausgebildet sind. Unter Register oder Passer bzw. Registergenauigkeit oder Passergenauigkeit ist eine Lagegenauigkeit zweier oder mehr Elemente und/oder Schichten relativ zueinander zu verstehen. Dabei soll sich die Registergenauigkeit innerhalb einer vorgegebenen Toleranz bewegen und dabei möglichst gering sein. Gleichzeitig ist die Registergenauigkeit von mehreren Elementen und/oder Schichten zueinander ein wichtiges Merkmal, um die Prozesssicherheit zu erhöhen. Die lagegenaue Positionierung kann dabei insbesondere mittels sensorisch, vorzugsweise optisch detektierbarer Passermarken oder Registermarken erfolgen. Diese Passermarken oder Registermarken können dabei entweder spezielle separate Elemente oder Bereiche oder Schichten darstellen oder selbst Teil der zu positionierenden Elemente oder Bereiche oder Schichten sein.
In einer vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass die Ausrichtplatte eine mit ihrer Querachse fluchtende Schnittfuge aufweist, die mit der ersten Schneidvorrichtung zusammenwirkt.
Weiter kann vorgesehen sein, dass in den beiden der Schnittfuge benachbarten Abschnitten der Ausrichtplatte außerhalb der Führungsnut Führungslöcher angeordnet sind, die zur Aufnahme von Führungsstiften der Übertragungsvorrichtung ausgebildet sind.
Die Übertragungsvorrichtung kann eine Auflagefläche zur Aufnahme eines aus einer Verbindungsfolie ausgebildeten Flächenelements aufweisen, wobei ein Mittenabschnitt des Flächenelements als ein Nahtverbindungselement ausgebildet ist und die beiden Randabschnitte als Positionierungslaschen ausgebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Schneidvorrichtung als eine mechanische Schneidvorrichtung mit einer Messerschneide ausgebildet ist.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die zweite Schneidvorrichtung als eine Laserschneidvorrichtung ausgebildet ist, umfassend einen Laserkopf und eine Schneidauflage, auf welche die Verbindungsfolie auflegbar ist.
Die Beschichtungsvorrichtung kann als eine Applikationsvorrichtung nach dem Prinzip der Stiftapplikation für einen unter UV-Licht aushärtenden Klebstoff ausgebildet sein.
Die Belichtungsvorrichtung kann mit einer UV-Lampe ausgebildet sein, deren Strahlungsspektrum auf den unter UV-Licht härtenden Klebstoff abgestimmt ist.
Es wird weiter eine Folienbahn aus zumindest zwei mit einem Nahtverbindungselement verbundenen Teilfolienbahnen vorgeschlagen, wobei die Teilfolienbahnen in einem periodischen Raster angeordneter Motivbereiche aufweisen, erhältlich durch das weiter oben beschriebene Verfahren.
Es kann vorgesehen sein, dass das Nahtverbindungselement Doppel-T-förmig ausgebildet ist, wobei dessen Höhe der Breite der Teilfolienbahnen entspricht und dessen geringste Breite im Verbindungsabschnitt der beiden querliegenden T-Abschnitte dem Abstand benachbarter Motivbereiche entspricht, und wobei die Randkontur des Nahtverbindungselements zumindest abschnittsweise der Randkontur der Motivbereiche entspricht.
Weiter wird die Verwendung einer solchen Folienbahn als Prägefolie, insbesondere als Heißprägefolie oder als Laminierfolie vorgeschlagen.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
1 Eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Verbinden von Folienbahnen;
2 eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrensschritts zum Verbinden zweier Folienbahnen;
3 eine schematische Darstellung eines zweiten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
4 eine schematische Darstellung eines dritten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
5 eine schematische Darstellung eines vierten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
6 eine schematische Darstellung eines fünften Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
7 eine schematische Darstellung eines sechsten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
8 eine schematische Darstellung eines siebenten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
9 eine schematische Darstellung eines achten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
10 eine schematische Darstellung eines neunten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
11 eine schematische Darstellung eines zehnten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
12 eine schematische Darstellung eines elften Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
13 eine schematische Darstellung eines zwölften Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
14 eine schematische Darstellung eines dreizehnten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
15 eine schematische Darstellung eines vierzehnten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
16 eine schematische Darstellung eines fünfzehnten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
17 eine schematische Darstellung eines sechzehnten Verfahrensschritts zum Verbinden der zwei Folienbahnen;
18 einen Verbindungsabschnitt der Folienbahnen in schematischer Darstellung;
19 einen Verbindungsabschnitt von Folienbahnen mit drei Motivspuren in schematischer Darstellung;
20 einen Verbindungsstreifen zur Verbindung der Folienbahnen in 19 in schematischer Darstellung.
1 zeigt eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden einer ersten Folienbahn 2 und einer zweiten Folienbahn 3, umfassend eine Ausrichtplatte 11, Klemmvorrichtungen 12, eine Übertragungsvorrichtung 13, eine erste Schneidvorrichtung 14, eine zweite Schneidvorrichtung 15, eine Beschichtungsvorrichtung 16 und eine Belichtungsvorrichtung 17.
Die Ausrichtplatte 11 weist auf ihrer Oberseite eine mit ihrer Längsachse fluchtende Führungsnut 11f auf, in die die Endabschnitte der miteinander zu verbindenden Folienbahnen 2 und 3 einlegbar sind. Der Boden der Führungsnut 11f weist Markierungen 11m auf, die zum Ausrichten der Folienbahnen 2 und 3 im Register ausgebildet sind, wie weiter unten in 2 und 4 beschrieben. Die Markierungen 11m sind in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zu den Motivbereichen 2m und 3m kongruent. Die Ausrichtplatte 11 weist weiter eine mit ihrer Querachse fluchtende Schnittfuge 11s auf, die mit der ersten Schneidvorrichtung 14 zusammenwirkt, wie weiter unten in 6 beschrieben. In den beiden der Schnittfuge 11s benachbarten Abschnitten der Ausrichtplatte 11 sind außerhalb der Führungsnut 11f Führungslöcher 11l angeordnet, die zur Aufnahme von Führungsstiften 13s der Übertragungsvorrichtung 13 ausgebildet sind. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Führungslöcher 11l vorgesehen, deren Mittelpunkte die Ecken eines Rechtecks bilden, dessen Achsen mit der Längsachse bzw. der Querachse der Ausrichtplatte 11 fluchten.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Klemmvorrichtungen 12 als Magnete ausgebildet, die wie weiter unten in 6 beschrieben, die Endabschnitte der zu verbindenden Folienbahnen 2 und 3 auf der Ausrichtplatte 11 fixieren.
Die Übertragungsvorrichtung 13 ist als eine doppel-T-förmige Platte ausgebildet. In der in 1 dargestellten Ausgangslage weist die mit einer Auflagefläche 13a ausgebildete Unterseite der Übertragungsvorrichtung 13 nach oben. Die Auflagefläche 13a ist für die Aufnahme eines in 8 gezeigten, aus einer Verbindungsfolie 4 ausgebildeten Flächenelements 4f ausgebildet. Das Flächenelement 4f umfasst ein Nahtverbindungselement 4v und seitliche Positionierungslaschen 4l.
Die jeweils einander gegenüberliegenden Endabschnitte der Übertragungsvorrichtung 13 weisen Durchgangslöcher 13d auf, die von den Führungsstiften 13s durchgriffen sind. Die Führungsstifte 13s sind in den Durchgangslöchern axial verschiebbar. Die in die Führungslöcher 11l der Ausrichtplatte 11 eingreifenden Endabschnitte der Führungsstifte 13s ragen in der in 1 dargestellten Ausgangslage der Übertagungsvorrichtung 13 aus der Unterseite der Übertragungsvorrichtung 13 heraus. Die Führungsstifte 13s sind in dieser Lage durch mit den Führungsstiften starr verbundene Magnetscheiben 13m fixiert, die auf der Oberseite der Übertragungsvorrichtung 13 aufliegen und dabei eine magnetische Haftkraft ausbilden.
Die erste Schneidvorrichtung 14 ist als eine mechanische Schneidvorrichtung mit einer Messerschneide 14s ausgebildet. Antriebs- und Führungselemente der ersten Schneidvorrichtung 14 sind in 1 nicht dargestellt.
Die zweite Schneidvorrichtung 15 ist als eine Laserschneidvorrichtung ausgebildet, umfassend einen Laserkopf 15l und eine Schneidauflage 15a.
Die Beschichtungsvorrichtung 16 ist als eine Applikationsvorrichtung nach dem Prinzip der Stiftapplikation für einen unter UV-Licht aushärtenden Klebstoff ausgebildet. Antriebs- und Führungselemente der Beschichtungsvorrichtung 16 sind in 1 nicht dargestellt.
Die Belichtungsvorrichtung 17 umfasst eine UV-Lampe, deren Strahlungsspektrum auf den vorgenannten UV-härtenden Klebstoff abgestimmt ist, so dass der Klebstoff unter der Belichtungsvorrichtung aushärtet, wie weiter unten beschrieben. Antriebs- und Führungselemente der Belichtungsvorrichtung 17 sind in 1 nicht dargestellt.
Die 2 bis 17 zeigen Verfahrensschritte des mit der Verbindungsvorrichtung 1 ausführbaren Verfahrens.
2 zeigt einen ersten Verfahrensschritt, in dem der Endabschnitt der ersten Folienbahn 2 so in einen ersten Abschnitt der Führungsnut 11f der Ausrichtplatte 11 eingelegt wird, dass er die Schnittfuge 11s überragt und in der ersten Folienbahn 2 ausgebildete Motivbereiche 2m im Register zu den Markierungen 11m der Ausrichtplatte 11 angeordnet sind.
Die Folienbahnen 2 und 3 weisen eine Trägerlage und eine Transferlage auf und werden so in die Führungsnut 11f eingelegt, dass die Transferlage zur Ausrichtplatte 11 weist.
Vorzugsweise besteht die Trägerlage der Folienbahnen 2 und 3 aus Polyethylen oder PET mit einer Schichtdicke von 4 µm bis 150 µm, bevorzugt von 4 µm bis 36 µm.
Die Transferlage weist eine Dekorlage auf mit den Motivbereichen 2m, 3m, die in einem regelmäßigen Raster angeordnet sind und zwischen denen motivfreie Bereiche ausgebildet sind.
Die Dekorlage kann eine Lackschicht umfassen, die insbesondere Pigmente, insbesondere bunte oder unbunte Pigmente und/oder Effektpigmente, Dünnschichtfilmsysteme, cholesterische Flüssigkristalle, Farbstoffe und/oder metallische oder nichtmetallische Nanopartikel umfasst.
Zusätzlich oder alternativ kann die Dekorlage zumindest eine Replizierschicht mit einem Oberflächenrelief umfassen, welches ein optisch variables Element ausbildet. Bei dem optisch variablen Element kann es sich beispielsweise um ein Hologramm, ein Kinegram® oder Trustseal®, ein vorzugsweise sinusförmiges Beugungsgitter, eine asymmetrische Reliefstruktur, ein Blaze-Gitter, eine vorzugsweise isotrope oder anisotrope Mattstruktur oder eine lichtbeugende und/oder lichtbrechende und/oder lichtfokussierende Mikro- oder Nanostruktur, eine binäre oder kontinuierliche Fresnellinse, eine Mikroprismenstruktur oder eine Kombinationsstruktur daraus handeln.
Auch weitere Schichten, wie beispielsweise Reflexionsschichten, zum Beispiel Metallschichten und/oder Schichten aus hochbrechenden Materialien (HRI, high refractive index) können vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Schichten dabei partiell ausgebildet, so dass sie das gewünschte Motiv des Motivbereichs 2m, 3m ausformen.
Die Transferlage kann noch eine oder mehrere weitere Schichten aufweisen ausgewählt aus der Gruppe Schutzschichten, Farblackschichten, Haftvermittlerschichten, Kleberschichten, Barriereschichten, Volumenhologrammschichten.
3 zeigt einen zweiten Verfahrensschritt, in dem die in der Führungsnut 11f angeordnete und im Register ausgerichtete Folienbahn 2 durch die als Magnet ausgebildete Klemmvorrichtung 12 auf der Ausrichtplatte 11 fixiert wird. Es kann auch vorgesehen sein, die Folienbahn 2 durch Anlegen eines Unterdrucks zu fixieren, wobei bei dieser Ausführung der Boden der Führungsnut 11f durch mit einer Vakuumquelle verbundene Ansauglöcher perforiert ausgebildet ist.
4 zeigt einen dritten Verfahrensschritt, in dem der Endabschnitt der zweiten Folienbahn 3 so in den dem ersten Abschnitt der Führungsnut 11f benachbarten Abschnitt der Führungsnut 11f eingelegt wird, dass er die Schnittfuge 11s überragt und auf dem Endabschnitt der ersten Folienbahn aufliegt, wobei die in der zweiten Folienbahn 3 ausgebildeten Motivbereiche 3m im Register zu den Markierungen 11m der Ausrichtplatte 11 angeordnet werden.
5 zeigt einen vierten Verfahrensschritt, in dem die in der Führungsnut 11f angeordnete und im Register ausgerichtete Folienbahn 3 durch die als Magnet ausgebildete Klemmvorrichtung 12 auf der Ausrichtplatte 11 fixiert wird. Auch bei diesem Verfahrensschritt kann alternativ vorgesehen sein, die Folienbahn 3 durch Anlegen eines Unterdrucks zu fixieren.
6 zeigt einen fünften Verfahrensschritt, in dem die übereinanderliegenden Endabschnitte der Folienbahnen 2 und 3 längs der Schnittfuge 11s durchtrennt werden und ein Stumpfstoß zwischen den beiden Folienbahnen 2 und 3 ausgebildet wird. Dazu wird die Messerschneide 14s durch die Schnittfuge gezogen, wie in 6 durch einen Richtungspfeil angedeutet. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Messerschneide 14s parallel zu der Schnittfuge 11s anzuordnen und den Trennschnitt durch Absenken der Messerschneide 14s in die Schnittfuge durchzuführen. Als weiterer alternativer Verfahrensschritt kann vorgesehen sein, den Trennschnitt mit einem längs der Schnittfuge 11s bewegten Laserkopf durchzuführen, beispielsweise mit dem Laserkopf 15l, der wie weiter unten beschrieben, zur Ausbildung des Nahtverbindungselements 4v vorgesehen ist.
7 zeigt einen sechsten Verfahrensschritt, in dem die von den Folienbahnen 2 und 3 im fünften Verfahrensschritt abgetrennten Überstände 2r und 3r entfernt werden. Die Überstände 2r, 3r können beispielsweise durch Anblasen und/oder Absaugen mittels einer in 7 nicht dargestellten Hilfsvorrichtung entfernt werden.
8 zeigt einen siebenten Verfahrensschritt, in dem das Flächenelement 4f, das das Nahtverbindungselement 4v und die Positionierungslaschen 4l umfasst, aus der Verbindungsfolie 4 ausgeschnitten wird. Der siebente Verfahrensschritt wird in der zweiten Schneidvorrichtung 15 ausgeführt. Die Verbindungsfolie 4 wird auf die Schneidauflage 15a aufgelegt. Sodann wird der Laserkopf 15l in einer zu der Oberfläche der Verbindungsfolie 4 parallelen Ebene in x-y-Richtung bewegt, wie in 8 durch Richtungspfeile dargestellt. Der Laserkopf 15l umfährt einmal eine Kurve, die der Randkontur der Auflagefläche 13a der Übertragungsvorrichtung 13 entspricht und schneidet so das Flächenelement 4f aus. Sodann schneidet der Laserkopf 15l aus den Positionierungslaschen 4l jeweils zwei Positionierungslöcher 4p aus, die zu den in der Übertragungsvorrichtung 13 ausgebildeten Durchgangslöchern 13d kongruent sind und mit diesen fluchten. Es kann vorgesehen sein, die Verbindungsfolie 4 als eine Folienbahn auszubilden, die schrittweise an dem Laserkopf 15l vorbeigeführt wird.
Bei der Verbindungsfolie 4 handelt es sich um eine Folie aus Polyethylen oder PET mit einer Dicke von 4 µm bis 150 µm, bevorzugt von 4 µm bis 36 µm.
9 zeigt einen achten Verfahrensschritt, in dem das im siebenten Verfahrensschritt hergestellte Flächenelement 4f auf der Auflagefläche 13a der Übertragungsvorrichtung 13 abgelegt wird, wobei die Führungsstifte 13s die Positionierungslöcher 4p des Flächenelements 4f durchdringen. In dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die für die passgenaue Ablage des Flächenelements 4f auf der Auflagefläche 13a benötigten Vorrichtungselemente nicht dargestellt. Beispielsweise kann das Flächenelement 4f durch einen an einem Roboterarm angeordneten Vakuumgreifer erfasst werden und auf der Auflagefläche 13a abgelegt werden.
10 zeigt einen neunten Verfahrensschritt, in dem die Beschichtungsvorrichtung 16 über dem auf der Übertragungsvorrichtung 13 angeordneten Flächenelement 4f positioniert wird, und sodann auf dem Bereich des Nahtverbindungselements 4v eine Klebstoffschicht 4k aus dem weiter oben genannten UV-härtenden Klebstoff ausgebildet wird. In dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die für die Bewegung der Beschichtungsvorrichtung 16 benötigten Vorrichtungselemente nicht dargestellt. Die über dem Flächenelement 4f positionierte Beschichtungsvorrichtung 16 wird in einer zu der Oberfläche des Flächenelements 4f parallelen Ebene in x-y-Richtung bewegt, wie in 10 durch Richtungspfeile dargestellt, wobei die gesamte Oberfläche des Nahtverbindungselements 4v, also des Mittenabschnitts zwischen den Positionierungslaschen 4l, mit Klebstoff beschichtet wird.
Bevorzugt wird dabei ein Klebstoff, ausgewählt aus der Gruppe der reaktiven Acrylate und/oder der reaktiven Epoxide und/oder der reaktiven Enolether und/oder der reaktiven cyclischen Amine und/oder ungesättigten Polyesterharze verwendet.
11 zeigt einen zehnten Verfahrensschritt, in dem die Übertragungsvorrichtung 13 um 180° geschwenkt wird, über der Ausrichtplatte 11 so positioniert wird, dass die Längsachsen der Führungsstifte 13s mit den Längsachsen der Führungslöcher 11l der Ausrichtplatte fluchten und sodann auf die Ausrichtplatte 11 abgesenkt, bis die Unterseite der Übertragungsvorrichtung 13 auf der Oberseite der Ausrichtplatte 11 aufliegt. Dabei wird das auf der Übertragungsvorrichtung 13 angeordnete und mit UV-Lack beschichtete Nahtverbindungselement 4v passgenau auf dem im fünften Verfahrensschritt ausgebildeten Stumpfstoß der beiden Folienbahnen 2 und 3 angeordnet. Die auf dem Nahtverbindungselement 4v angeordnete Klebstoffschicht 4k liegt auf den Folienbahnen 2, 3 auf und überlappt den Stumpfstoß zwischen den Folienbahnen 2, 3.
12 zeigt einen elften Verfahrensschritt, in dem die Führungsstifte 13s der Übertragungsvorrichtung 13 soweit in axialer Richtung bewegt werden, dass sie aus den Führungslöchern 11l der Ausrichtplatte austreten. Dabei wird die magnetische Haftkraft der an den Führungsstiften 13s angeordneten Magnetscheiben 13m überwunden. Nach der Durchführung des elften Verfahrensschritts kann die Übertragungsvorrichtung 13 von der Ausrichtplatte 11 abgehoben werden.
13 zeigt einen zwölften Verfahrensschritt, in dem die Übertragungsvorrichtung 13 in ihre Ausgangslage gebracht wird, indem sie von der Ausrichtplatte 11 abgehoben wird, um 180° gedreht wird und sodann abgelegt wird. Dabei werden die Führungsstifte 13s axial bewegt, bis die Magnetscheiben 13m an der Oberseite der Übertagungsvorrichtung 13 zur Anlage kommen und die weiter oben in 12 beschriebene magnetische Haftkraft ausbilden.
14 zeigt einen dreizehnten Verfahrensschritt, in dem die Belichtungsvorrichtung 17 über dem Nahtverbindungselement 4v positioniert wird und der UV-härtbare Klebstoff ausgehärtet wird. Vorzugsweise wird UV-Licht mit einer Wellenlänge von 100 nm bis 400 nm, bevorzugt von 380 nm bis 400 nm, verwendet. Die beiden Folienbahnen 2 und 3 sind nach dem Aushärten des Klebstoffs zu einer gespleißten Folienbahn 5 verbunden.
Bevorzugt wird das Aushärten mit einer Belichtungszeit von 0,1 s bis 300 s, bevorzugt von 1 s bis 10 s,, und/oder einer Belichtungsleistung von 0,005 W/cm² bis 20 W/cm², bevorzugt von 0,005 W/cm² bis 1 W/cm² und/oder bei einer Temperatur von 10°C bis 45°C, bevorzugt von 21°C bis 23°C durchgeführt.
In diesem Wellenlängenbereich wird eine Aktivierung des Klebstoffs sichergestellt, wobei gleichzeitig das Material des Nahtverbindungselements 4v hinreichend transparent ist. Bei den genannten Parametern für die Aushärtung wird eine ausreichende und zuverlässige Durchhärtung des Klebstoffs sichergestellt. Die Aushärtung kann unter normalen Umgebungsbedingungen unter Luft, aber auch mit einer mit Inertgas durchfluteten Einheit stattfinden. Die Einheit wäre dann so konzipiert, dass der auszuhärtende Bereich des Klebstoffs mit dem Inertgas vollständig umschlossen wird. Als Inertgase können zum Beispiel Stickstoff und/oder Edelgase (Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon) zum Einsatz kommen.
15 zeigt einen vierzehnten Verfahrensschritt, in dem die mit dem Nahtverbindungselement 4v einstückigen Positionierungslaschen 4l abgetrennt werden, wobei die Messerschneide 14s der ersten Schneidvorrichtung auf mit den Außenkanten der gespleißten Folienbahn 5 fluchtenden Schnittlinien geführt wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Messerschneide 14s parallel zu der genannten Schnittlinie anzuordnen und den Trennschnitt durch Absenken der Messerschneide 14s auf den Boden der Führungsnut 11f durchzuführen. Als weiterer alternativer Verfahrensschritt kann vorgesehen sein, den Trennschnitt mit einem längs der genannten Schnittlinie bewegten Laserkopf durchzuführen, beispielsweise mit dem Laserkopf 15l.
16 zeigt einen fünfzehnten Verfahrensschritt, in dem die im vierzehnten Verfahrensschritt abgetrennten Positionierungslaschen 4l entfernt werden. Die Positionierungslaschen 4l können beispielsweise durch Anblasen und/oder Absaugen mittels einer in 16 nicht dargestellten Hilfsvorrichtung entfernt werden.
17 zeigt einen sechzehnten Verfahrensschritt, in dem die beiden als Magnete ausgebildeten Klemmvorrichtungen 12 entfernt werden.
18 zeigt einen siebzehnten Verfahrensschritt, in dem die gespleißte Folienbahn 5 von der Ausrichtplatte 11 entfernt wird.
Von der gespleißten Folienbahn 5 können bei der Verarbeitung alle Motivbereiche 2m, 3m ausgeprägt werden. Auch die im Nahtbereich angeordneten Motivbereiche 2m, 3m können ohne Änderung der Maschinenparameter ausgeprägt werden.
19 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der gespleißten Folienbahn 5. Die Kontur des Nahtverbindungselements 4v ist der Randkontur des Abstandsraums zweier benachbarter Motivbereiche 2m und 3m angepasst. Dadurch ist die Gesamtklebefläche gegenüber einem in 19 zum Vergleich schraffiert dargestellten streifenförmigen Nahtverbindungselement 4v, dessen Breite annähernd dem Abstand zwischen benachbarten Motivbereichen 2m bzw. 3m entspricht, durch die zusätzlichen Außenbereiche drastisch vergrößert und somit die Nahtstabilität verbessert.
Berechnungen für typische Nahtverbindungselemente 4v zeigen Flächenvergrößerungen im Bereich von 350 bis 525%. Nähte, die in dieser Art für eine Test-Folienbahn bereitgestellt und anschließend getestet wurden, führten zudem zu erstaunlich hohen Bruchspannungswerten im Bereich von ca. 130 MPa.
Weiter zeigte sich, dass bei Zugbelastung des vorbeschriebenen gespleißten Folienbandes 5 eine teilweise Verlagerung der Spannungen in die Außenbereiche des Verbindungsbereichs eintritt, in dem die beiden Querschenkel des Doppel-T-förmigen Nahtverbindungselements 4v angeordnet sind.
Die 19 zeigt im Stoß aneinanderliegende Folienbahnen 2 und 3, die im Unterschied zu den vorbeschriebenen Folienbahnen mit jeweils drei Motivspuren 6 ausgebildet sind. Zur Verbindung der Folienbahnen 2 und 3 ist ein in 20 dargestellter Verbindungsstreifen 7 vorgesehen, der entsprechend der drei Motivspuren 6 drei Flächenelemente 4f umfasst. Die Höhe des Verbindungsstreifens 7 entspricht der Breite der Folienbahnen 2 und 3. Nach dem Verbinden der Folienbahnen 2 und 3 kann die Folienbahn in drei gespleißte Folienbahnen 5 aufgetrennt werden.
Bezugszeichenliste

1: Verbindungsvorrichtung
2: erste Folienbahn
2m: Motivbereich
2r: Überstand
3: zweite Folienbahn
3m: Motivbereich
3r: Überstand
4: Verbindungsfolie
4f: Flächenelement
4l: Positionierungslaschen
4k: Klebstoffschicht
4p: Positionierungsloch
4s: streifenförmiges Nahtverbindungselement
4v: Doppel-T-förmiges Nahtverbindungselement
5: gespleißte Folienbahn
6: Motivspur
7: Verbindungsstreifen
11: Ausrichtplatte
11f: Führungsnut
11l: Führungsloch
11m: Markierung
11s: Schnittfuge
12: Klemmvorrichtung
13: Übertragungsvorrichtung
13a: Auflagefläche
13d: Durchgangsloch
13m: Magnetscheibe
13s: Führungsstift
14: erste Schneidvorrichtung
14s: Messerschneide
15: zweite Schneidvorrichtung
15a: Schneidauflage
15l: Laserkopf
16: Beschichtungsvorrichtung
17: Belichtungsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4072552 A [0003]

Claims

Verfahren zum Verbinden zweier Folienbahnen (2, 3), welche jeweils eine Trägerlage und eine Transferlage aufweisen, wobei die Transferlagen n Motivspuren (6) mit jeweils einer Mehrzahl von insbesondere in einem periodischen Raster angeordneter Motivbereiche (2m, 3m) umfassen, zu einer gespleißten Folienbahn (5) mit den Schritten: a) Anordnen der Folienbahnen (2m, 3m), so dass die Endabschnitte der Folienbahnen (2m, 3m) einander überlappen und in einem Verbindungsbereich übereinander liegende Motivbereiche (2m, 3m) deckungsgleich angeordnet sind; b) Fixieren der Folienbahnen (2m, 3m); c) Ausbilden eines Stumpfstoßes zwischen den beiden Folienbahnen (2m, 3m) durch Ausführen eines Trennschnitts längs einer Schnittlinie (11s) im Verbindungsbereich, wobei die Schnittlinie vorzugsweise (11s) quer zu der Längserstreckung der Folienbahnen (2, 3) angeordnet ist und eine Mittellinie zwischen zwei benachbarten Motivbereichen (2m, 3m) bildet; d) Bereitstellen eines Verbindungsstreifens (7), umfassend n Doppel-T-förmige Nahtverbindungselemente (4v), dessen Höhe der Breite der Folienbahnen (2, 3) entspricht und dessen geringste Breite im Verbindungsabschnitt der beiden querliegenden T-Abschnitte dem Abstand benachbarter Motivbereiche (2m, 3m) entspricht, wobei die Randkontur des Nahtverbindungselements (4v) zumindest abschnittsweise der Randkontur der Motivbereiche (2m, 3m) entspricht; e) Ausbilden einer Klebstoffschicht (4k) auf dem Verbindungsstreifen (7); f) passgenaues Positionieren des Verbindungstreifens (7) über dem Stumpfstoß zwischen den Folienbahnen (2, 3), wobei die Klebstoffschicht (4k) zu den Folienbahnen (2, 3) weist; g) Anpressen des Verbindungsstreifens auf die Folienbahnen (2, 3); h) Aushärten des Klebstoffs (4k).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nahtverbindungselement (4v) symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienbahnen (2, 3) im Verfahrensschritt a) auf einer Ausrichtplatte (11) angeordnet werden, die Markierungen (11m) aufweist, an denen die Folienbahnen (2, 3) ausgerichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtplatte (11) mit einer Schnittfuge (11s) ausgebildet wird, entlang der im Verfahrensschritt c) der Trennschnitt durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nahtverbindungselement (4v) als ein Mittenabschnitt eines Flächenelements (4f) ausgebildet wird, dessen an den Mittenabschnitt angrenzende Randabschnitte als mit Positionierungslöchern (4p) ausgebildete Positionierungslaschen (4l) ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (4f) auf einer Auflagefläche (13a) einer Übertragungsvorrichtung (13) so angeordnet wird, dass die Positionierungslöcher (4p) der Positionierungslaschen (4l) von in der Übertragungsvorrichtung (13) angeordneten Führungsstiften (13s) durchgriffen sind und sodann die Verfahrensschritte f) und g) ausgeführt werden, wobei im Verfahrensschritt f) die Übertagungsvorrichtung (13) so positioniert wird, dass die Führungsstifte (13s) in der Ausrichtplatte (11) ausgebildete Führungslöcher (11l) durchgreifen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausführen des Verfahrensschritts h) in einem Verfahrensschritt i) die Positionierungslaschen (4l) von der gespleißten Folienbahn (5) abgetrennt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht (4k) im Verfahrensschritt e) durch einen Klebstoff, ausgewählt aus der Gruppe der reaktiven Acrylate und/oder der reaktiven Epoxide und/oder der reaktiven Enolether und/oder der reaktiven cyclischen Amine und/oder ungesättigten Polyesterharze gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der Klebstoffschicht (4k) im Verfahrensschritt e) mittels einer Stiftapplikation erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der Klebstoffschicht (4k) im Verfahrensschritt e) durch Tintenstrahldruck erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt e) das Nahtverbindungselement (4v) als Mittenabschnitt des Flächenelements (4f) auf der Auflagefläche (13a) der Übertragungsvorrichtung (13) angeordnet wird.
Vorrichtung (1) zum Verbinden zweier Folienbahnen (2, 3), welche jeweils eine Trägerlage und eine Transferlage aufweisen, wobei die Transferlagen jeweils eine Mehrzahl von insbesondere in einem periodischen Raster angeordneter Motivbereiche (2m, 3m) umfassen, zu einer gespleißten Folienbahn (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Ausrichtplatte (11), Klemmvorrichtungen (12), eine Übertragungsvorrichtung (13), eine erste Schneidvorrichtung (14), eine zweite Schneidvorrichtung (15), eine Beschichtungsvorrichtung (16) und optional eine Belichtungsvorrichtung (17) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtplatte (11) auf ihrer Oberseite eine mit ihrer Längsachse fluchtende Führungsnut (11f) aufweist, in die die Endabschnitte der miteinander zu verbindenden Folienbahnen (2 und 3) einlegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Führungsnut (11f) Markierungen (11m) aufweist, die zum Ausrichten der Folienbahnen (2 und 3) im Register ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtplatte (11) eine mit ihrer Querachse fluchtende Schnittfuge (11s) aufweist, die mit der ersten Schneidvorrichtung (14) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den beiden der Schnittfuge (11s) benachbarten Abschnitten der Ausrichtplatte (11) außerhalb der Führungsnut (11f) Führungslöcher (11l) angeordnet sind, die zur Aufnahme von Führungsstiften (13s) der Übertragungsvorrichtung (13) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (13) eine Auflagefläche (13a) zur Aufnahme eines aus einer Verbindungsfolie (4) ausgebildeten Flächenelements (4f) aufweist, wobei ein Mittenabschnitt des Flächenelements (4f) als ein Nahtverbindungselement (4v) ausgebildet ist und die beiden Randabschnitte als Positionierungslaschen (4l) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schneidvorrichtung (14) als eine mechanische Schneidvorrichtung mit einer Messerschneide (14s) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schneidvorrichtung (15) als eine Laserschneidvorrichtung ausgebildet ist, umfassend einen Laserkopf (15l) und eine Schneidauflage (15a), auf welche die Verbindungsfolie (4) auflegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (16) als eine Applikationsvorrichtung nach dem Prinzip der Stiftapplikation für einen unter UV-Licht aushärtenden Klebstoff ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsvorrichtung (17) mit einer UV-Lampe ausgebildet ist, deren Strahlungsspektrum auf den unter UV-Licht härtenden Klebstoff abgestimmt ist.
Folienbahn (5) aus zumindest zwei mit einem Nahtverbindungselement (4s) verbundenen Teilfolienbahnen (2, 3), wobei die Teilfolienbahnen (2, 3) in einem periodischen Raster angeordneter Motivbereiche (2m, 3m) aufweisen, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Folienbahn nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Nahtverbindungselement (4s) Doppel-T-förmig ausgebildet ist, wobei dessen Höhe der Breite der Teilfolienbahnen (2, 3) entspricht und dessen geringste Breite im Verbindungsabschnitt der beiden querliegenden T-Abschnitte dem Abstand benachbarter Motivbereiche (2m, 3m) entspricht, und wobei die Randkontur des Nahtverbindungselements (4v) zumindest abschnittsweise der Randkontur der Motivbereiche (2m, 3m) entspricht.
Verwendung einer Folienbahn (5) nach Anspruch 20 oder 21 als Prägefolie, insbesondere als Heißprägefolie oder als Laminierfolie.