DE10318544A1

DE10318544A1 - Prägewalze und Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze

Info

Publication number: DE10318544A1
Application number: DE2003118544
Authority: DE
Original assignee: INNOVATEC PRAEGE und DRUCKWALZ; Innovatec Prage- und Druckwalzen GmbH
Current assignee: INNOVATEC PRAEGE und DRUCKWALZ; Innovatec Prage- und Druckwalzen GmbH
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-11

Abstract

Es wird eine Prägewalze und ein Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze vorgeschlagen, wobei zunächst eine Negativ-Topographie der Prägewalzenoberfläche und ein Rohr, dessen Innenfläche durch die Negativ-Topographie gebildet ist, angefertigt wird. Sodann wird eine Metallschicht auf der Innenfläche des Rohres abgeschieden, insbesondere durch Galvanisieren, und die abgeschiedene Metallschicht nachgearbeitet, um eine zylindrische Innenfläche zu erhalten. Hernach wird die Metallschicht auf eine zylindrische Walze aufgebracht, und zwar vorzugsweise mittels Erwärmen der Metallschicht und gleichzeitigem Kühlen der zylindrischen Walze, so dass sich eine Art Aufschrumpfprozess ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prägewalze und ein Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze.
Zum Anfertigen von Prägedrucken auf Papier oder Karton, jedoch auch zunehmend auf Materialien wie Kunstleder und dergleichen künstlichen Ersatzstoffen, werden im allgemeinen Prägewalzen verwendet, die im wesentlichen aus einem Druckzylinder mit einer reliefartig ausgestalteten, also mit einer Topographie versehenen Mantelfläche bestehen. Die Topographie der Mantelfläche überträgt sich beim Druck auf die Oberfläche des bedruckten Materials und hinterlässt dort ein künstlerisch gestaltetes Relief oder die optische und haptische Qualität eines durch ein Kunstprodukt zu ersetzenden Originalprodukts.

Die Herstellung von solchen Prägewalzen ist recht aufwendig: In aller Regel wird eine zylindrische Druckwalze durch Gravur oder mittels eines Ätzvorgangs mit der gewünschten Topographie auf der Walzenoberfläche versehen. Das Gravieren erfolgt hierbei entweder von Hand oder in jüngerer Zeit auch mittels Laserstrahlen.

Prägewalzen nach dem Stand der Technik sind also mehr oder weniger aufwendig hergestellte Einzelstücke, wobei insbesondere die Handgravur mit hohen Kosten und einem hohen Zeitaufwand sowie einer schwankenden Produktqualität verbunden ist.

Das Herstellen der Oberflächentopographie einer Prägewalze mittels Lasertechnik oder mittels eines Ätzvorgangs stößt demgegenüber dann an Grenzen, wenn eine Topographie mit relativ großen Höhenunterschieden gewünscht ist, also ein hoher Materialabtrag notwendig wird. Darüber hinaus sind Unterschnitte in der Topographie auf diese Art und Weise nicht herstellbar. Insbesondere bei Oberflächenstrukturen von Leder oder Holz sind Unterschnitte in der Topographie jedoch notwendig, um bei der durch Prägedruck hergestellten Oberfläche des Kunstproduktes die Anmutung eines Originalproduktes zu erzeugen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Prägewalze bzw. ein neuartiges Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze zu schaffen, mit dem eine hohe Qualität der Prägewalzenoberfläche durch ein effizientes reproduzierbares Verfahren zu erzielen ist.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Prägewalze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Patentansprüchen 2 bis 12.

Gemäß der Erfindung wird die Prägewalze also wie folgt hergestellt:
Zunächst wird eine Negativ-Topographie der Prägewalzenoberfläche angefertigt. Dies kann durch Abgießen einer Vorlage, beispielsweise einer gemaserten Holzoberfläche oder einer Lederoberfläche erfolgen. Da die Prägewalzenoberfläche selbst jedoch das „Negativ" der gewünschten Materialoberfläche ist, ist es zweckmäßig, die Negativ-Topographie durch Abgießen eines Erstabgusses der Vorlage anzufertigen. Hierzu kann zweckmäßigerweise Silikon und/oder PVC verwendet werden. Diese Materialien sind widerstandsfähig, flexibel und leicht mechanisch bearbeitbar.

Alternativ kann die Negativ-Topographie jedoch auch durch Bearbeiten eines weichen Materials, insbesondere wiederum PVC oder Silikon, mit Laserstrahlen angefertigt werden. Diese Alternative bietet sich insbesondere bei Phantasiemustern an, die bislang mittels Handgravur in die Prägewalzenoberfläche eingebracht wurden. Gegenüber einer direkten Bearbeitung der Prägewalzenoberfläche mittels Laserstrahlen bietet dies den Vorteil, dass die Eindringtiefe der Laserstrahlen und die Bearbeitungsgeschwindigkeit bei dem für die Negativ-Topographie verwendeten weichen Material wesentlich höher sind. Dies erhöht nicht nur den Durchsatz, sondern auch die Qualität der Topographie, insbesondere die Trennschärfe zwischen den unterschiedlich hohen Bereichen der Oberfläche.

In einem zweiten Schritt wird ein Rohr angefertigt, dessen Innenfläche durch die Negativ-Topographie gebildet wird. Sofern ein Material für die Negativ-Topographie verwendet wird, das stabil genug ist, um ein Rohr zu bilden, ist für diesen Verfahrensschritt kein weiteres Trägermaterial von Nöten. Besonders bevorzugt wird jedoch, wie oben bereits erwähnt, ein weiches Material für die Negativ-Topographie verwendet. Soweit dies durch Abgießen einer Vorlage oder eines Erstabgusses hergestellt wird, wird es in aller Regel plattenförmig vorliegen, so dass die Platten zur Herstellung eines Rohres zusammen gebogen werden müssen. Um die sich hierbei ergebende Stoßkante so wenig sichtbar wie möglich auszugestalten, ist es vorteilhaft, die entsprechende Platte so zu einem Schlauch zusammenzufügen, dass die Negativ-Topographie nach außen weist. Bei der alternativen Herstellung der Negativ-Topographie mittels Laserbearbeitung empfiehlt es sich ohnehin, von vornherein einen Schlauch vorzusehen, dessen äußere Oberfläche mit dem Laser strukturiert wird. Um den Verfahrensschritt des Anfertigens eines Rohres mit der Negativ-Topographie als Innenfläche durchzuführen, wird ein solcher Schlauch dann umgestülpt und in ein stabiles Rohr eingebettet bzw. mit diesem verbunden.

Als nächster, zentraler Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun auf der Innenfläche des Rohres, also auf der Negativ-Topographie, eine Metallschicht abgeschieden. Dies kann beispielsweise durch ein Plasmabeschichtungsverfahren erfolgen. Besonders bevorzugt wird das Abscheiden der Metallschicht auf der Innenfläche des Rohres jedoch mittels Galvanisieren vorgenommen. Eine galvanisch hergestellte Metallschicht ist sehr homogen; außerdem kann die Metallschicht so relativ schnell in der erforderlichen Dicke erzeugt werden. Bevorzugter weise wird hierbei Kupfer aufgalvanisiert, so dass der spätere Prägewalzenmantel, also die galvanisch hergestellte Metallschicht, aus Kupfer besteht.

Nach dem Abscheiden der Metallschicht auf der Innenfläche des Rohres wird sodann die Innenfläche der Metallschicht nachbearbeitet, insbesondere ausgedreht und gehont, um eine zylindrische Innenfläche zu erhalten. Diese zylindri sche Innenfläche wird später die Kontaktfläche zwischen der Metallschicht und einer zylindrischen Walze, wobei die abgeschiedene Metallschicht als Mantel auf die zylindrische Walze aufgezogen wird.

Das Aufbringen der abgeschiedenen und nachbearbeiteten Metallschicht auf eine zylindrische Walze muss so erfolgen, dass die solcherart als Mantel ausgebildete Prägewalzenoberfläche den Belastungen beim Prägedruck stand hält. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der Mantel, also die abgeschiedene und nachbearbeitete Metallschicht, rein mechanisch, passend und kraftschlüssig auf der zylindrischen Walze sitzt. Hierfür gibt es zwei Möglichkeiten, die alternativ oder kumulativ verwirklicht werden können:
Wenn ein Temperaturunterschied zwischen der Walze und der auf diese aufzubringenden Metallschicht erzeugt wird, indem die zylindrische Walze abgekühlt und/oder der Metallschicht-Mantel erwärmt wird, kann der Mantel aufgrund der Wärmeausdehnung über die Walze geschoben werden, wobei er nach Ausgleich des Temperaturunterschieds seinen Durchmesser wieder verringert und hierdurch in einen Passsitz auf der zylindrischen Walze gelangt. Es handelt sich also um eine Art Aufschrumpfprozess, wobei es vorteilhaft ist, die Nachbearbeitung des Metallschicht-Mantels so durchzuführen, dass die lichte Weite der durch die Nachbearbeitung hergestellten zylindrischen Innenfläche kleiner als der Außendurchmesser der zylindrischen Walze ausfällt. Der passende Sitz des Mantels bzw. der Kraftschluss wird hierdurch signifikant verstärkt und die Widerstandsfähigkeit der fertigen Walze verbessert.

Die zweite Möglichkeit für das Aufbringen des Metallschicht-Mantels auf die zylindrische Walze besteht darin, unterschiedliche Materialien für die Metallschicht und die zylindrische Walze zu wählen, wobei die Wärmeausdehnungskoeffizienten verschieden sein müssen. Durch entsprechendes Abkühlen oder, zweckmäßigerweise, durch entsprechendes Erwärmen der beiden Teile ergibt sich eine unterschiedliche Wärmeausdehnung, so dass auch hier wiederum eine Art Aufschrumpfprozess für den Metallschicht-Mantel auf dem Walzengrundkörper stattfinden kann. Diese zweite Möglichkeit bietet insbesondere deswegen Vorteile, weil eine Wärmeübertragung zwischen dem Metallschicht-Mantel und dem Walzengrundkörper während des Aufbringens des Mantels dann keinerlei negative Effekte verursacht.

Das Rohr, dessen Innenfläche durch die Negativ-Topographie gebildet wird, kann bereits nach dem Abscheiden der Metallschicht von dieser entfernt werden. Vorteilhaft ist es jedoch, zunächst die Innenfläche der Metallschicht in eine zylindrische Form zu bringen und erst dann, also nach dem Nachbearbeiten der Metallschicht, das Rohr mit der Negativ-Topographie zu entfernen. Denn dann kann das Rohr als Referenzfläche für die zylindrische Innenfläche der Metallschicht dienen. Allerdings ist es auch möglich, das Rohr mit der Negativ-Topographie erst am Schluss, nach dem Aufbringen der Metallschicht auf die zylindrische Walze, von der Metallschicht zu entfernen.

Zur Fertigstellung der Prägewalze ist es zweckmäßig, deren Oberfläche zu verchromen, so dass die Oberfläche, die vorzugsweise aus Kupfer besteht, härter und widerstandsfähiger wird. Ebenso ist es zweckmäßig, den erfindungsgemäß auf dem zylindrischen Walzengrundkörper sitzenden Metallschicht-Mantel beidseits durch Metallringe zu flankieren, um über die gesamte Breite der Prägewalze einen einheitlichen Außendurchmesser zu erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prägewalze ist in der beigefügten einzigen Figur schematisch dargestellt.
Die abgebildete Prägewalze besteht aus einer zylindrischen Walze 1 als Walzengrundkörper mit zwei Wellenzapfen 2, einer auf der zylindrischen Walze 1 passend und kraftschlüssig sitzenden Metallschicht 3 sowie zwei rechts und links von dieser angeordneten und die Walzenoberfläche abschließenden Ringen 4. Diese Prägewalze ist im Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt worden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze, mit den Verfahrensschritten: – Anfertigen einer Negativ-Topographie der Prägewalzenoberfläche, – Anfertigen eines Rohres, dessen Innenfläche durch die Negativ-Topographie gebildet wird, – Abscheiden einer Metallschicht auf der Innenfläche des Rohres, – Nachbearbeiten der abgeschiedenen Metallschicht, um eine zylindrische Innenfläche derselben zu erhalten, – Aufbringen der abgeschiedenen und nachbearbeiteten Metallschicht auf eine zylindrische Walze, – wobei das Rohr, dessen Innenfläche durch die Negativ-Topographie gebildet wird, nach dem Abscheiden, nach dem Nachbearbeiten oder nach dem Aufbringen der Metallschicht auf die zylindrische Walze von der Metallschicht entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden der Metallschicht auf der Innenfläche des Rohres durch Galvanisieren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschiedene und nachbearbeitete Metallschicht zum Aufbringen auf die zylindrische Walze erwärmt und/oder die zylindrische Walze abgekühlt wird, um einen Temperaturunterschied zwischen der Walze und der auf diese aufzubringenden Metallschicht zu erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die abzuscheidende Metallschicht ein Metall verwendet wird, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient verschieden von demjenigen des Walzenmaterials ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbearbeitung der abgeschiedenen Metallschicht so erfolgt, dass die lichte Weite der hierdurch hergestellten zylindrischen Innenfläche kleiner als der Außendurchmesser der zylindrischen Walze ausfällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativ-Topographie durch Abgießen einer Vorlage oder eines Erstabgusses der Vorlage angefertigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativ-Topographie durch Bearbeiten eines weichen Materials mit Laserstrahlen angefertigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativ-Topographie in Form eines flexiblen Schlauches angefertigt und dieser Schlauch umgestülpt wird, um Teil des Rohres zu werden, dessen Innenfläche durch die Negativ-Topographie gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch zum Anfertigen des Rohres, dessen Innenfläche durch die Negativ-Topographie gebildet wird, mit einem stabilen Rohrmaterial verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfertigen der Negativ-Topographie PVC und/oder Silicon verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die abzuscheidende Metallschicht Kupfer verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der fertigen Prägewalze verchromt wird.
Prägewalze, bestehend aus einer zylindrischen Walze und einer auf dieser rein mechanisch, passend und kraftschlüssig sitzenden Metallschicht, welche die Prägewalzenoberfläche bildet.