DE1905198C3

DE1905198C3 - Verfahren zum Herstellen einer Prägewalze für thermoplastische Kunststoffolien

Info

Publication number: DE1905198C3
Application number: DE1905198A
Authority: DE
Inventors: Jan P. West Hartford Conn. Nauta (V.St.A.)
Original assignee: Rowland Products Inc Kensington Conn (vsta)
Current assignee: Rowland Products Inc Kensington Conn (vsta)
Priority date: 1968-02-02
Filing date: 1969-02-03
Publication date: 1979-03-29
Also published as: DE1905198A1; US3619446A; GB1263272A; FR2001236A1; DE1905198B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Prägewalze für thermoplastische Kunststoffolien, b^i dem man auf einen zylindrischen Formkern mit einer mit der herzustellenden Prägewalze identischen Formgebung der Außenfläche ein Kunstharz aufbringt und bei erhöhter Temperatur unter Bildung eines elastischen Negativmodells aushärtet, das man vom Formkern trennt, in das Negativmodell unter Freilassung eines Ringraumes konzentrisch einen Walzenkern einlegt, in den Ringraum ein Kunstharz eingießt, das Kunstharz unter Wärme zu einem elastischen Prägewalzenmantel aushärtet und den Walzenkern zusammen mit dem Prägewalzenmantel vom Negativmodell trennt

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (AT 28 476) wird als Negativmodell eine Schlauchform verwendet, die vor dem Einfüllen des den späteren Prägewalzenmantel bildenden Kunststoffes in eine passende Zylirtderförrrt, z. B. in einen Siebmantel

eingelegt und zum satten Anliegen an diese gebracht wird. Nach dem Einfüllen und Aushärten des Kunstharzes wird zur Trennung des Negativmodells vom Prägewalzenmantel das Negativmodell durch Umstülpen abgezogen.

Dieses Umstülpen kann nicht nur das Negativmodell durch Überdehnung schädigen, sondern es kann auch die Oberfläche des Prägewalzenmantels beeinträchtigen. Abgesehen davon ist bei diesem Verfahren auch die Herstellung üls schlauchförmigen Negativmodells insofern nachteilig, als dabei ein pastenartiger Kunststoff, der nach dem Erstarren elastisch dehnbar bleibt, auf ein kongruentes Modell der herzustellenden Walze, welche das Negativ des Prägemusters trägt, aufgetragen und zum Erstarren gebracht und dann das so entstandene, nahtlose Schlauchmodell unter elastischer Dehnung vom Walzenmodell abgezogen wird. Auch hier tritt bereits ein sehr starkes Dehnen des Schlauchmodells bzw. Negativmodells auf, derart, daß diese grobe Art des Entformens die empfindliche Oberfläche des Negativmodells beeinträchtigen kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, auch kleine Strukturen besonders maßgenau vom Formkern auf das Negativmodell und von dort wieder auf den Prägewalzenmantel zu übertragen, wobei insbesondere das jeweilige Entformen besonders schonend erfolgen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man zum Aufbringen des Kunstharzes auf den Formkern den Formkern unter Freilassung eines Ringraumes konzentrisch in einen Formzylinder einsetzt und in den Ringraum das Kunstharz eingießt und daß man zum Trennen des Negativmodells vom Formkern das Negativmodell unter fester Bindung an den Formzylinder und/oder zum Trennen des Prägewalzenmantels vom Negativmodell den Prägewalzenmantel und/oder das Negativmodell kühlt.

Eine zweite Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß man zum Aufbringen des Kunstharzes auf den Formkern den Formkern unter Freilassung eines Ringraumes konzentrisch in einen Formzylinder einsetzt und in den Ringraum das Kunstharz eingießt und daß man zum Trennen des Negativmodells vom Formkern und/oder zum Trennen des Prägewalzenmantels vom Negativmodell das Negativmodell vom Formzylinder trennt und mittels organischer Flüssigkeiten zum Quellen bringt.

Durch das Kühlen des Negativmodells wie auch des Prägewalzenmantels wird jeweils ein Schrumpfen derselben hervorgerufen. Da das Negativmodell am so Formzylinder fest haftet, führt dieses Schrumpfen zu einer Vergrößerung seines Durchmessers, so daß es sich leicht vom Formkern löst und dieser entnommen werden kann. Ein Kühlen des auf dem Walzenkern festsitzenden Prägewalzenmantels hingegen führt zu einer Durchmesserverringerung des letzteren, so daß sich der Prägewalzenmantel vom Negativmodell löst. Kühlt man beide, also sowohl das Negativmodell als auch den Prägewalzenmantel, dann iührt dies zur Bildung eines geringen Ringspa'tes, der ein leichtes Entformen des Walzenkerns mit dem Prägewalzenmantel aus dem an seinem äußeren Umfang fest mit dem Formzylinder verbundenen Negativmodell ermöglicht.

Es versteht sich, daß ein solches Entformen besonders schonend sich vollzieht, da sich der Prägewalzenmantel vom Negativmode'l unter dem Einfluß der Kühlung langsam und gleichmäßig löst, und zwar in radialer Richtung, was besonders wichtig ist. Erst bei der koaxialen Entnahme des Walzenkerns mit dem Prägewalzenmantel können allenfalls geringfügige Scherbeanspruchungen in axialer Richtung auftreten, die von der Größe bzw. Tiefe der Strukturen im Prägewalzenmantel bzw. im Negativmodell abhängen.

Bei der zweiten Lösung der Erfindungsaufgabe verzichtet man auf eine feste Haftung des Negativmodells an der Innenwand des Formzylinders, so daß das Negativmodell sowohl bei seiner Herstellung mittels des Formkerns als auch bei der Herstellung des Prägewalzenmantels auf dem Walzenkern mit dem Formkern bzw. dem Walzenkern und dem Prägewalzenmantel aus dem Formzylinder herausnehmbar ist und erst im Anschluß daran das Negativmodell vom Formkern bzw. vom Prägewalzenmantel des Walzenkerns entfernt Dies erfolgt hier dadurch, daß man das Negativmodell mittels organischer Flüssigkeiten zum Quellen bringt. Dieses Quellen des Negativmodells führt ebenfalls zu einer Durchmesservergrößerung, so daß sich das Negativmodell vom Formkern bzw. später vom Prägewalzenmantel löst und axial ^gezogen werden kann. Auch hierbei erfolgt das Löstn ^es Negaiivmodelis vom Formkern bzw. vom Prägewalzenmantel vornehmlich in radialer Richtung (Durchmesservergrößerung), so daß das Entformen in jedem Falle besonders schonend erfolgt.

• Wählt man die erste Alternative, d. h. das Kühlen des Negativmantels bzw. des Prägewalzenmantels, dann ist es besonders /orteilhaft, den Formkern bzw. den Walzenkern hehl auszubilden. In diesem Falle kann dann nämlich nicht nur das Negativmodell, sondern auch der Prägewalzenmantel beidseitig gekühlt werden, d. h. sowohl innen her durch die Einleitung von Kühlmittel in den hohlen Formkern bzw. Sohlen Walzenkern, als auch von außen her, von der Außenseite des Formzylinders her, weiche man in Kontakt mit einem Kühlmittel bringt. Die Ölung im Walzenkern erbringt einen zusätzlichen Vorteil insofern, als man bei der späteren Herjtellui.g von geprägten Kunststoffolien ebenfalls mit einem Kühlmittel zur Beeinflussung der Folien arbeiten kann.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausgestaltungen sind im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

F i g. I eine Vorderansicht einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Walze, wobei ein Teil im Schnitt dargestellt ist, um den inneren Aufbau zu zeigen;

F i g. 2 einen Teilschnitt der Walze im vergrößerten Maßstab;

F i g. 3 halb schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung, wobei Teil" im Schnitt dargestellt sind, um den inneren Aufbau und das flüssige Kunstharz zu zeigen, während dieses eingefüllt wird;

Fig.4 eine schematische Teilansicht ähnlich der in F i g. 3, jedoch in vergrößertem Maßstab, wobei die Hohlräume in dem Walzenkern und ein Grundierüberzug stark vergröbert dargestellt und ein oberer Deckel, sowie eine Dichtung entfernt sind; und

Fig.5 in einer ähnlichen Ansicht wie FIg.4 die Vorrichtung während des Gießens, wobei der Grundier überzug und die Vorsprünge auf dem Negativabdruck stark vergrößert dargestellt sind.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnungen ist eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Prägewalze dargestellt, die einen Walzenkern 10 aus Metall

aufweist, dessen zylindrischer Hauptteil 12 mit Präge* walzenmantel aus relativ elastischem, deformierbarem Material 14 beschichtet ist, in dem sich eine Vielzahl von in dichtem Abstand nebeneinander angeordneten, im wesentlichen kugelschalenförmigen Vertiefungen 16 befinden. Wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist der zylindrische Hauptteil 12 des Walzenkerns 10 hohl ausgebildet Und zeigt eine Kammer 18, die ein Wärmetauschmedium aufnehmen kann. Wellenzapfen 20 erstrecken sich von den Enden des Hauptteils der 'Prägewalze koaxial nach außen und werden in einem Walzengestellt (nicht dargestellt) gelagert. Durch die Wellenzapfen erstrecken sich Passagen 22, die mit der Kammer 18 kommunizieren und durch die ein fließfähiges Medium geleitet werden kann.

In den Fig.3 bis 5 ist halb schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen der Prägewalze nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. F i g. 3 zeigt eine zusammengesetzte Form. Ein Formzylinder 24 hat nach außen stehende Flansche 26 an seinen Enden. Dieser Formzylinder hat eine Bohrung 28. Ein Formkern 30 ist koaxial in der Bohrung 28 gehalten und hat einen Hauptteil 32, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Wand des Formzylinders ist, der die Bohrung 28 definiert, so daß ein Ringraum um den Kern freibleibt. Ein Deckel 34 und ein Boden 36 schließen den Formhohlraum bzw. die Bohrung 28 und sind mit den Flanschen 26 durch nicht dargestellte Schrauben fest verbunden, die durch entsprechende Löcher geführt sind. Der Boden 36 hat eine Zuführöffnung 37, die mit einer Erweiterung des Ringraumes in dem Formhohlraum 28 ausgefluchtet ist.

Die Wellenzapfen 38 des Formkerns 30 erstrecken sich nach außen durch öffnungen in dem Deckel 34 und dem Boden 36, und Dichtungen 54 sind zwischen dem Deckel 34 und dem Boden 36 einerseits, sowie dem Formkern 30 andererseits vorgesehen, um zu verhindern, daß Flüssigkeit aus dem Ringraum an den Enden des Hauptteils 32 herausfließt und das Verunreinigungen in diesem Ringraum eintreten. Der Hauptteil 32 des Formkerns 30 umschließt eine Kammer 40. Die Wellenstutzen 38 haben Passagen 42, die mit der Kammer kommunizieren, so daß ein Wärmeaustauschmedium durch den Formkern durchgeleitet werden kann.

Ein zylindrischer Mantel 44 erstreckt sich um den Formzylinder 24 und hat einen größeren Innendurchmesser als diese, so daß ein Ringraum 46 gebildet wird. Dichtungen 56 sind zwischen den Enden des Mantels 44 und den Flanschen 26 vorgesehen, so daß die Enden des Hohlraums 46 abgedichtet sind. Ein Einlaßrohr 48 und ein Auslaßrohr 50 sind nahe den Enden des Mantels 44 vorgesehen, um ein Wärmetauschmedium durch den Hohlraum 46 zu leiten.

Um den Luftaustritt zu ermöglichen, ist eine Entlüftung 59 in dem Deckel 33 vorgesehen. Wie schematisch in Fig.3 dargestellt, wird das Kunstharz durch die Pumpe 53 aus dem Vorratsgefäß 60 in den Ringraum durch die Versorgungsleitung 62 gepumpt, in der sich ein Ventil 64 befindet. Das Vorratsgefäß 60 hat einen abnehmbaren Deckel 66, so daß es gefüllt und gereinigt werden kann. Eine Leitung 68 von der Vakuumpumpe 52 ermöglicht die Evakuierung von Luft aus dem Vorratsbehälter 60 bei geöffnetem Ventil 70 und geschlossenem Deckel 66.

im Betrieb der in Fig.3 schematisch dargestellten Vorrichtung wird ein Formkern 30, der auf seiner Oberfläche das gewünschte Prägemuster in Form von Einprägungen oder Kavitäten 33 um seinen Umfang hat, wie sie in Fig,4 vergrößert dargestellt sind, gereinigt und im Formzylinder 24 befestigt. Im allgemeinen besteht dieser Formkern 30 aus Metall und die Einprägungen des Musters sind eingraviert, eingeätzt öder auf andere Weise in die Oberfläche eingebracht. Zweckmäßigerweise wurde die Wand des Formzylindern 24, die die Bohrung bzw. den zylindrischen Formhohlraum 28 bildet, mit einem Grundiermittel

Jo behandelt, das einen dünnen Überzug 69 auf der Formwand bildet und die Adhäsion oder die Bindung damit erleichtert. Dieser Überzug ist in vergrößerter Dicke in F i g. 3 dargestellt. Bewirkt werden kann das, indem der Formzylinder 24 mit dem Harz gespült wird,

bevor der Formkernteil 30 eingebracht wird. Wenn zuerst ein Grundiermittelüberzug auf den Formzylinder 24 aufgebracht wird, kann ein Harz verwendet werden, daß sich nur mit dem Grundiermittel verbindet, so daß kein verlorener Überzug auf die Oberfläche des

2ö Formkerns 30 aufgebracht werden muß.

Synthetisches Kunstharz in dem Vorratsbehälter 60 wird durch die Vakuumpumpe 52 über die Leitung 68 unter Vakuum gesetzt, indem der Deckel 66 geschlossen und das Ventil 70 geöffnet wird, so daß die Luft aus der Masse extrahiert wird. Nach Entfernung der Luft aus dem Kunstharz wird die Vakuumpumpe durch Schließen des Ventils 70 abgetrennt Auf diese Weise kann ein pi>renfre^:<;s Material erhalten werden. Mit der Pumpe 53 wird dann Kunstharz aus dem Behälter 60 durch die Leitung 62 in den Ringraum zwischen dem Formkern 30 und dem Formzylinder 24 gepumpt, wobei das Ventil 64 geöffnet wird und die Luft durch die Entlüftung 59 abziehen kann. Dieser Zustand ist in F i g. 4 dargestellt.

Nach dem Füllen des Ringraumes im Formzylinder 24 wird das Ventil 64 geschlossen. Fenster (nicht dargestellt) aus synthetischem Kunststoff oder Glas können im Formzylinder 24 vorgesehen sein, um das richtige Füllen zu beobachten. Der Formzylinder 24 wird mehrmals um den Formkern 30 gedreht, indem der obere Flansch 26 umgedreht wird, womit die richtige Verteilung des Harzes 71 und seine Orientierung in Drehrichtung der Prägwalze gewährleistet wird.

Das Harz 71 wird dann durch Einbringen eines erhitzten Mediums in den Hohlraum 46 des Mantels 44 gehärtet Das Medium wird aus einer Quelle (nicht dargestellt) über das Einlaßrohr 48 eingeleitet. Um das Härten zu beschleunigen, wird das erwärmte Medium auch in die Kammer 40 des Formkerns 30 durch die Passage 42 in den oberen Wellenstutzen 38 über eine

so nicht dargestellte Kupplung eingeleitet Das Wärmemedium wird dann durch nicht dargestellte Anschlußl^tungen, die mit dem Auslaßrohr 50 und dem unteren Wellenstutzen 38 verbunden sind, zurückgeleitet

Nach hinreichend langer Wärmeeinwirkung wird die Strömung des erhitzten Wärmemediums unterbrochen und der Formzylinder gekühlt Kaltes Wasser wird in den Hohlraum 46 und die Kammer 40 aus einer nicht dargestellten Wasserquelle in derselben Weise wie das erhitzte Medium eingeleitet so daß das Harz, welches ausgehärtet und mit der Wand des Formteils 24 verbunden ist, von dem Formkern 30 wegschrumpft. Der Deckel 34 wird dann entfernt und der Formkern 30 wird aus dem zylindrischen Formhohlraum 28 herausgenommen. Wie in F i g. 5 dargestellt bildet das gehärtete Harz eine Negativform 72 mit einer Vielzahl von im

WcScniiiCiien iCBgciSCnaiCTliOi uiigcTi Eriicuüligcil 74 ^UiC

vergrößert dargestellt sind) auf seiner Oberfläche, und zwar in Form eines Musters, das dem Muster aus den

Vertiefungen 33 in dem Formkern 30 entspricht.

Bei der Herstellung der Prägewalzen nach den F i g. 1 Und 2 mit elastischen Oberflächen wird die Oberfläche des Negativmodalls 72 zweckmäßigerweise mit einem Trennmittel behandelt; während die Oberfläche des Hauptteils 12 eines Walzenkerns 10 mit einem Grundiermittel überzogen wird. Der Walzenkern 10 wird p?i Hohlraum 28 angeordnet, wobei sich dessen Weilenfctutzen 20 durch den Deckel 34 und den Boden 36 erstrecken. Der Formhohlraum 28 wird dabei dicht ιό geschlossen. Wie in F i g< 5 dargestellt ist dir Durchmesser des Hauptteils 12 des Walzenkerns 10 kleiner als der Durchmesser des Negativmodells 72, su daß ein Ringraum dazwischen entsteht. Das Füllen des Formhohlraums 28 bzw. Ringraumes wird wiederholt, vorzugsweise mit einem Harz, das möglichst wenig an dem gehärteten Harz des Negativmodells 72 haftet Zuerst wird die Masse des flüssigen Harzes in dem Vorratsgefäß 60 evakuiert. Das Harz 76 wird dann in den Formhohlraum über die Leitung 62 eingeleitet, um den Ringraum zwischen dem Negativmodell 72 und dem Hauptteil 12 des Walzenkerns 10 zu füllen, wie in F i g. 5 dargestellt. Der Formzylinder 24 wird dann mehrere Male gedreht, indem der obere Flansch 26 umgedreht wird, um die richtige Verteilung und Orientierung des Harzes zu gewährleisten. Ein erhitztes Wärmemedium aus einer entsprechenden Vorratsquelle (nicht dargestellt) wird durch die Einlaß- und Auslaßrohre 48 und 50 durch den Ringraum 46 des Mantels sowie durch die Kammer 18 des Walzenkerns 10 mittels der Passagen 22 in de- Wellenstutzen 20 geleitet.

Nach einer hinreichend langen Zeit, die für die Aushärtung des Harzes 76 erforderlich ist, wird der Strom des erhitzten Wärmemediums unterbrochen und Kühlflüssigkeit wird eingeleitet, um das Schrumpfen des Harzes zu bewirken, das sich mit der Oberfläche des Hauptteils 12 des Walzenkernes 10 verbindet Der obere Deckel 34 wird entfernt und Alkohol, Luft oder ein anderes Medium kann in den Formhohlraum 28 durch die Öffnung 37 eingebracht werden, um eine gute Trennung des Überzugs 14 vom Negativmodell 72 zu erleichtern. Die Walze wird dann aus dem Formhohlraum 28 herausgenommen und kann weiter gehärtet oder behandelt werden, wie es für die Herstellung der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Walze erforderlich ist «

Wie oben erwähnt, kann das Verfahren nach der Erfindung zum Herstellen der in den Zeichnungen dargestellten Prägewalzen verwendet werden, um Kunststoffwalzen mit verschiedenen Arten von Oberflächen zu erzeugen. Die Erfindung kann jedoch auch zur Herstellung von Walzen mit einem hochpolierten, spiegelglatten, relativ elastischem Überzug herangezogen werden, die für die Herstellung von Folien mit einer jiochpolierten Oberfläche geeignet sind. Dabei kann ein Formkern mit einer hochpolierten Außenfläche verwendet werden, um ein Negativmodell mit einer hochpolierten Innenfläche zu erzeugen. Dieses Negativmodell kann wiederum für die Herstellung einer Prägewalze mit einem Überzug Verwendung finden, der eine hochpolierte, elastische Oberfläche hat ' °°

Verschiedene Kunstharze können für die Herstellung sowohl des Negativmodells als auch des elastischen Prägewalzenmantels verwendet werden, wie z.B. Siliconkautschuk, Polyurethane und synthetische Kautschuke, wie z. B. Polybutadiene, und Interpolymere von Butadien mit anderen äthyienisch ungesättigten Monomeren, wie z.B. Styrol, Acrylnitril, Acrylate und Methacrylate, Polyisoprene, Terpolymere aus Äthylenen und Propylen. Im allgemeinen sollen die Harze eine Shore-Härte von 50 bis 100 und vorzugsweise von 60 bis 85 auf der Shore^Skala haben. Die Harze, die sich Vom Standpunkt der Dauerhaftigkeit, der zweckmäßigen Härte, der Formbarkeit und der Temperaturfestigkeit am besten bewährt haben, sind die Silicone. Das jeweilige Polymere und sogar die Eigenschaften eines bestimmten Polymeren variieren mit dem gewünschten Anwendungszweck und der gewünschten Härte. Das Harz soll mit einer relativ porenfreien Oberfläche aushärten und eine ziemlich hohe Lösüngsmittelbeständigkeit haben. Wie nachstehend ausgeführt werden wird, sind Harze, die einen relativ hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, vom Standpunkt der leichten Herstellung der Walzen vorteilhaft.

Die Zeit für das Härten und Verfestigen des Harzes ist von dem jeweiligen entsprechenden Harz sowie von der Temperatur abhängig. Im allgemeinen sind diese Faktoren aus den Angaben der Hersteller der Produkte zu entnehmen. Harze, die vernetzen, soll man durch und durch härten lassen, bevor man sie verwendet, um jeden nachteiligen Einfluß auf die Oberfläche des Kunstharzüberzuges auf der Walze zu vermeiden.

Für das Negativmodell kann ein Harz verwendet werden, daß sich von dem, das für den Prägewalzenmantel verwendet wird, unterscheidet, und dies kann bestimmte Vorteile bieten, indem die Ablösung des gegen das Negativmodell gegossenen Harzes erleichtert wird. Darüber hinaus ist es manchmal wünschenswert, die Überzugsdicke auf den Walzenkern aus zwei Schichten aus verschiedenen Harzen herzustellen, um deren gesamte Eigenschaften in dem Mantel zu erhallen. Zum Beispiel kann die untere Schicht relativ elastisch und die darüberliegende Schicht relativ steif sein, wobei der gesamte Überzug das gewünschte Maß an Elastizität hat Außerdem kann die Härte eines bestimmten Harzes durch die Verwendung von Füllstoffen in bekannter Weise vergrößert werden.

Um eine vollständige Bindung des Harzes mit der Oberfläche entweder der den Formzylinder definierenden Wand oder des Walzenkerns in Abhängigkeit vor. der jeweiligen Stufe des Verfahrens zu erhalten, soll die Oberfläche des darunterliegenden Metalls zur Entfernung von Fett und Schmutz gründlich gereinigt und zweckmäßigerweise mit einem Voranstrich überzogen werden, der für das jeweilige verwendete Harz geeignet ist. Voranstriche haben sich besonders vorteilhaft zusammen mit Siliconharzen erwiesen, und die Hersteller dieser Siliconharze bieten geeignete Voranstriche öder Grundiermittel für ihre verschiedenen Produkte an.

Die Voranstriche können beliebig aufgebracht werden. Bei Aufbringen des Voranstrichs auf die Oberfläche der Formzylinderwand kann die Form zunächst mit dem Grundiermittel gespritzt werden, bevor der Formkern eingebracht wird. Alternativ kann der Voranstrich durch Aufbürsten, Aufwalzen, Aufsprühen od. dgl. aufgebracht werden. Diese Techniken können auch für die Behandlung des Walzenkerns angewandt werden, bevor dieser in den Formzylinder eingesetzt wird. Der Walzenkern kann auch durch ein Bad aus dem Grundiermittel gedreht werden. Die Dicke des Voranstrichs variiert mit der Wirksamkeit desselben und'den Vorschriften der einzelnen Hersteller, die von diesen für die Erhaltung bester Ergebnisse bekanntgegeben werden. In einigen Fällen soll der Voransirich entsprechend seiner chemischen Zusammensetzung und den Vorschriften des Herstellers vorgehärtet werden.

Der Formkern wird aus dem Negativmodell am zweckmäßigsten dadurch entfernt, daß man das Negativmodell abkühlt, um eine Schrumpfung desselben zu bewirken, die ausreicht, um den Formkern leicht herausnehmen zu können. Ein weiteres, ebenfalls bevorzugtes Verfahren verwendet ein Negativmodell, das nicht mit der Wand des Formzylinders verbunden ist, so daß es zusammen mit dem Formkern aus dem Formzylinder herausgenommen und hierauf gedehnt werden kann z. B. durch Verwendung von geeigneten, organischen Flüssigkeiten zum Schwellen gebracht werden kann. In gleicher Weise kann der Prägewalzenmantel, der auf den Walzenkern gegossen wurde, vom Negativmodell getrennt werden, indem die thermische Kontraktion oder die Schrumpfung des Harzes benutzt wird. Dabei wird hauptsächlich die Schrumpfung des Negativmodells ausgenutzt, obgleich auch die Schrumpfung des Prägewalzenmantels auf dem Walzenkern in Abhängigkeit von der Dicke dieses Mantels ins Gewicht fäiit; im allgemeinen jedoch ist das Negativmodeü beträchtlich dicker als der Prägewalzenmantel. Außerdem kann das Negativmodell zusammen mit dem Walzenkern und dem Prägewalzenmantel aus dem Formzylinder entfernt und hierauf der Prägewalzenmantel aus dem Negativmodell herausgezogen werden, indem dieses durch Schwellen od. dgl. gedehnt v/ird.

Um der Oberfläche optimale Eigenschaften zu verleihen, ist die Anwendung von Wärme auf das Harz sehr wichtig. Zunächst soll das Harz auf eine Temperatur etwas unterhalb derjenigen erhitzt werden, bei der eine schnelle Härtung stattfindet, so daß praktisch die gesamte Expansion des Harzes noch im fließfähigen Zustand erfolgt, wodurch sich das flüssige Harz in dem Formhohlraum verteilen kann, ohne daß große Drucke auf die Oberfläche von Form und Walze angewandt werden müssen und ein Fließen des verfestigten Harzes vermieden wird.

Hierauf wird die Temperatur des Harzes erhöht, um eine Expansion des verfestigten Harzes zu bewirken und um die Schrumpfung zu verschieben, die während der Verfestigung oder während des Aushärtens des Harzes stattfindet. Die Temperaturen und Zeiten variieren in Abhängigkeit von den jeweiligen verwendeten Harzen, wie allgemein bekannt ist. Es ist beabsichtigt, den Hauptteil der Dehnung des Harzes zu bewirken, bevor eine wesentliche Verfestigung stattfindet, so daß die Schrumpfung während des Aushärtens des Harzes unter Temperaturerhöhung bei gleichzeitig weiterer Dehnung das Harzes verschoben wird. Hierauf kann das Harz auf der gleichen oder etwas höheren Temperatur gehalten werden, so daß es in der Form aushärtet oder die Teile können voneinander getrennt und das Harz einer wesentlich höheren Temperatur ausgesetzt werden, so daß das Härten in einer kürzeren Zeitdauer erfolgt Zu große thermische Expansion, während die Teile sich noch in der Form befinden, kann zu große Drucke hervorrufen, die eine Verformung und ein Fließen des verfestigten Harzes zur Folge haben, so daß zu hohe Temperaturen nach der Verfestigung des Harzes und während dieses sich noch in der Form befindet, nicht angewandt werden sollen.

Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung wird der Prägewalzenmantel nicht mit dem Walzenkern während des Gießens verbunden, sondern später mit demselben oder einem anderen Walzenkern so verbunrian HoR oma VorfArmnn» Α·λγ- _η..Γ An~~ D-::»η—*» 1—~->
uwij, WUm wiiiw TbIiVIlIlUlIg UwO aUi UwIIl 1 lagCTTOUCtr mantel aufgeformten, Erhebungen aufweisenden Musters verhindert wird. Bei dieser besonderen Technik ist es zweckmäßig, oben und Unten in den Fofmhohlfaum innerhalb des Negativrnodells Stützringe einzusetzen, die mit einem Grundierungsmittel überzogen oder auf andere Weise behandelt sind, so daß eine Verbindung des Harzes, aus dem der Prägewalzenmaritel gebildet wird, mit diesen Stützringen erleichtert wird. Diese Stützringe erleichtern die spätere Handhabung des Prägewalzenmantels und dessen Anordnung in weiteren Vorrichtungen. Bei dieser Technik werden der Walzen^ kern lind der Prägewalzenmäntel mit den Ringstützen, aus der Form entfernt. Der Abdruck kann dann in axialer Richtung über denselben Walzenkern oder einen anderen gestreckt werden, um den axialen Abstand zwischen den einzelnen geprägten Elementen zu vergrößern und dadurch eine Verformung des Musters aus diesen Elementen zu bewirken. Es kann auch der Abdruck in Umfangsrichtung um einen Träger oder Kern gestreckt werden, der einen größeren Durchmts-

_ ser hat, so daß der Abstand der Elemente der Prägung tinter einer entsprechenden Verformung des Musters in Umfangsrichtung vergrößert wird. Bei noch einem anderen Verfahren werden eines oder beide Enden des Abdruckes in Umfangsrichtung um den Walzenkern gedreht, so daß ein Muster aus schraubenförmig gewundenen Prägungen entsteht. Damit können aus einem einzigen Negativmodell die verschiedensten Prägemuster auf Walzenkernen erhalten werden.

Die Dicke des Überzuges auf dem Walzenkern soll so groß sein daß die gewünschte Elastizität erhalten wird, jedoch soll sie nicht so groß sein, daß ein ausreichend wirksamer Wärmetausch durch den Überzug verhindert wird. Im allgemeinen beträgt die Dicke des Prägewalzenmantels in der Größenordnung von 1,6 bis 12,7 und vorzugsweise von 2,4 bis 6,3 mm

Für eine ausreichende Dicke des Negativmodells, so daß die Trennung durch Schrumpfen erfolgen kann, soll der Harzüberzug im Formzylinder etwa 6,3 bis 38 mm und vorzugsweise etwa 3,2 bis 25,4 mm betragen. Es können zwar größere Dicken verwendet werden, der dadurch erhaltene Vorteil ist jedoch gering und manche Probleme können beim Gießen dickerer Schichten auftreten. Trotzdem können Schichtdicke!, größer als 2,54 cm für manche Zwecke verwendet werden, insbesondere wenn der Durchmesser des Formhohlraums relativ groß ist, d. h. größer als etwa 25 cm.

Das Verfahren nach der Erfindung hat sich als besonders vorteilhaft zum Herstellen von Prägewalzen mit relativ kleinen Konturen auf ihren Oberflächen erwiesen. Ein Beispiel für die Wirkung des Verfahrens nach der Erfindung ist seine Anwendung zum Herstellen Von Prägewalzen, wie sie notwendig sind, um das optisch aktive Folienmaterial herzustellen, das in der US-Patentschrift 33 57 772 beschrieben wird, wobei eine Vielzahl von sehr kleinen, linsenförmigen Erhebungen auf einer Oberfläche in Phase, jedoch nicht in axialer Fluchtung mit einer Vielzahl von reflektierenden Erhebungen auf der anderen Oberfläche des Folienmaterials sind.
Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert

Es wird eine Form verwendet, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, mit einem Formhohlraum, dessen axiale Länge 172,7 cm und dessen Durchmesser etwa 17,8 cm beträgt Der Formkern ist in diesem besonderen Fall eine gravierte Stahlwalze mit einem hexagonalen Muster von Vertiefungen in der Oberfläche, die im wesentlichen die Form von Kugelschalen mit einem Durchmesser von etwa 0.2540 mm und einer Tiefe von

etwa 0,1524 mm haben. Der Walzenkern hat eine axiale Länge von 167,64 cm und einen Außendurchmesser von etwa 15,24 cm. Nach gründlicher Reinigung wurde ein relativ dünner Wachsüberzug als Trennmittei auf die Oberfläche desselben aufgetragen.

Vor dem Einsetzen des Formkerns in den Formhohlraum wird die Formzylinderwand mit einem Sandstrahlgebläse abgestrahlt, mit einem Lösungsmittel gereinigt und hierauf mit einem Überzug aus einem Silicon-Grundmittel grundiert (SYLGARD der Fa. Dow-Cor-

mne Masse Siliconharz (RTV-630 der Fa. General Electric Company) wird in ein Vorratsgefäß zusammen mit 10 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gewicht des Harzes, eines Härtungsmittels (630 B der Fa. General Electric Company) eingefüllt Diese Mischung wird einem Vakuum von 2 Torr über etwa 1 Stunde lang ausgesetzt, um Gas und flüchtige Bestandteile aus der Mischung zu entfernen. ...

Hierauf wird das Vakuum unterbrochen und Druckluft in das Vorratsgefäß eingeleitet, wodurch das relativ zähflüssige Harz aus dem Gefäß in den Ringraum «wischen dem Formkern und der Wand des Formzylinders transportiert wird Es wird ausreichend Harz eingefüllt, so daß der Ringraum praktisch vollständig voll ist, jedoch wird ein Luftraum von etwa 38 mm oben in der Form belassen. Die Form wird dann mehrere Male relativ zu dem Kern verdreht, wodurch eine Orientierung des Überzugs in Umfangsrichtung um den Kern bewirkt und Schlieren beseitigt werden, während gleichzeitig Homogenität des Harzes erreicht wird.

Dann wird ein Wärmemedium in den Mantel um die Form und zu der Kammer in dem Formkern bei einer Temperatur von 4333°C 15 Minuten lang geleitet und hierauf die Temperatur des Wärmemediums auf 62,78° C während einer Dauer von 20 Minuten lang erhöht und weitere 45 Minuten lang bei dieser Temperatur aufrechterhalten. Während dieser Zeitdauer dehnt sich das Harz, das noch flüssig ist, in dem Formhohlraum aus und füllt so vollständig den Luftraum oben in dem Formhohlraum. Hierauf verfestigt sich das Harz. Da die Verfestigung eine Kontraktion oder Schrumpfung des Harzvolumens bewirkt, wird die Temperatur des Wärmemediums auf 65,56"C angehoben, um eine Kompensationswärmedehnung des Harzes zu erhalten. Das Harz wird 8 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten, während welcher Zeit das Harz vollständig Verfestigt und seine anfängliche Härtung stattfindet

Die Temperatur des Wärmemediums wird dann auf etwa 7,22° C reduziert und der Kühlstrom wird etwa 30 Minuten lang fortgesetzt, um die thermische Kontraktion oder Schrumpfung des das Negativmodell auf der Innenfläche des Formzylinders bildenden Harzes zu ,bewirken. Der Deckel der Form wird dann abgenom- ^:'men und 250° C denaturierter Alkohol werden in den Ringraum zwischen dem Negativmodell und der Oberfläche des Formkerns zur Erleichterung der trennung eingefüllt Der Alkohol durchdringt die Tiefe derFormunddientalsSchmier-undTremmiitteLHierauf

kann der Formkern leicht nach außen aus dem Negativmodell herausgezogen werden.

Ein Überzug aus einem Hochtemperatur-Wachstrennmiüel wird dann auf die Oberfläche *.**£*- modells aufgebracht Ein Walzenkern nut einem zylindrischen TeH, dessen Außendurchmesser 14,60 cm KgS der eine axiale Länge von 157.« α. »ne Wellenstutzen hat, die sich von den Enden des Hauptteils aus nach außen erstrecken, wird gereinigt und mit dem Grundiermittel auf der Oberfläche des Hauptteils grundiert. Der Walzenkern wird in dem Hohlraum des Negativmodells zentriert und der Deckel aufgesetzt. Eine Siliconharzmasse (RTV-630 der Fa. General Electric Company) und 10 Gew. ⁿ/o, bezogen auf das Gewicht des Harzes, eines Härtungsmittels (630B der Fa. General Electric Company) werden in das Vorratsgefäß eingefüllt und einem Vakuum von etwa 2 ίο Torr etwa 1 Stunde lang ausgesetzt. Hierauf wird das Harz unter einen Luftdruck von etwa 1,9 atü gesetzt und in den Ringraum zwischen dem Walzenkern und dem Negativmodell in einer Menge eingebracht, die ausreicht, um den ganzen Formhohlraum mit Ausnahme von etwa 38 mm an der Oberseite des Formraums zu füllen

Der Walzenkern und der Formzylinder werden relativ zueinander mehrere Male gedreht, um die Orientierung des zähflüssigen Harzes in Richtung der Walzendrehung zu bewirken und um in axialer Richtung verlaufende Schlieren zu beseitigen. Ein Wärmemedium wird in den Formmantel und die Kammer des Walzenkerns mit einer Temperatur von 43,33° C 10 Minuten lang geleitet Das Wärmemedium, das zu dem Formmantel geleitet wird, wird dann auf eine Temperatür von etwa 62,78° C weiter erwärmt und auf dieser Temperatur etwa 45 Minuten lang gehalten, während der Strom des Wärmeträgers durch den Walzenkern Unterbrochen wird. Dadurch erhöht der Wärmeträger, der dem Mantel der Form zugeführt wird die Temperatur des Negativmodells allmählich; darauf wird die Temperatur des flüssigen Harzes und des Walzenkerns erhöht. Diese graduelle Erhöhung der Temperatur des flüssigen Harzes hat die allmähliche Wärmedehnung des Negativmodells und auch die starke Dehnung des flüssigen Harzes zur Folge.

Die Temperatur des Wärmemed.ums, data Formmantel zugeführt wird, wird dann auf 65.56 C erhöht und hierauf der Wärmemediumstrom zu dem Waizenkern wieder eingeschaltet, um die Temperatur des Kerns auf 65.56"C zu e.höhen. Im Ergebnis wird die Schrumpfung des flüssigen Harzes, die durch eine Verfestigung stattfindet, stark durch die thermische Dehnung desselben kompensiert, so daß die Oberflache des verfestigenden Harzes, die den positiven firrnabdruck des Prägewalzenmantels bildet, in dichtem Kontakt mit der Oberfläche des Negativmodells bleibt. Dies ist äußerst wichtig, da damit eine optimale Reproduzierbarkeit des Musters möglich ist. Der Wärmemediumstrom wird etwa 8 Stunden lang mit einer Temperatur von 65.56° C fortgesetzt, um eine vollständige Aushärtung des Harzes auf der Oberflache des Walzenkerns zu bewirken.

Hierauf wird ein Kühlmittel mit einer Temperatur von etwa 7,22⁰C in den Formmantel und in den Walzenkern etwa 45 Minuten lang geleitet um eine Abkühlung und eine thermische Kontraktion sowohl des Negativmodells als auch des Prägewalzenmantels zu erhalten. Der Deckel wird entfernt und denaturierter Alkohol wird zwischen das Negativmodell und den ω Prägewalzenmantel eingefüllt um die Trennung der beiden zu erleichtern. Der Waizenkern wird dann aus dem Negativmodell herausgezogen und unter Vergrößerung betrachtet Es wird festgestellt daß die Oberfläche des Prägewalzenmantels eine Vielzahl von im wesentlichen kartenförmigen Vertiefungen hatte, die praktisch dem Muster und den Abständen der Originalwalze entsprachen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Prägewalze für thermoplastische Kunststoffolien, bei dem man auf einen zylindrischen Formkern mit einer mit der herzustellenden Prägewalze identischen Formgebung der Außenfläche ein Kunstharz aufbringt und bei erhöhter Temperatur unter Bildung eines elastischen Negativmodells aushärtet, das man vom Formkern trennt, in das Negativmodell unter Freilassung eines Ringraumes konzentrisch einen Walzenkern einlegt, in den Ringraum ein Kunstharz eingießt, das Kunstharz unter Wärme zu einem elastischen Prägewalzenmantel aushärtet und den Walzenkern zusammen mit dem Prägewalzenmantel vom Negativmodell trennt, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Aufbringen des Kunstharzes auf den Formkern den Formkern unter Freilassung eines Ringraums konzentrisch in einen Formzylinder einsetzt und in den Ringraum das Kunstharz eingießt und daß man zum Trennen des Negaiivmodelis vom Formkern das Negativmode!! unter fester Bindung an den Formzylinder und/oder zum Trennen des Prägewalzenmantels vom Negativmodell den Prägewalzenmantel und/oder das Negativmodell kühlt.

2. Verfahren zum Herstellen einer Prägewalze für thermoplastische Kunststoffolien, bei dem man auf einen zylindrischen Formkern mit einer mit der herzustellenden Prägewalze identischen Formgebung der Außenfläche ein Kunstharz aufbringt und bei erhöhte Temperatur unter Bildung eines elastischen Negativmodells ai"=härtet, das man vom Formkern trennt, in das Negativmodell unter Freilassung eines Ringraums konzentrisch einen Walzenkern einlegt, in den Ringraum ein Kunstharz eingießt, das Kunstharz unter Wärme zu einem elastischen Prägewalzenmantel aushärtet und den Walzenkern zusammen mit dem Prägewalzenmantel vom Negativmodell trennt, dadurch gekennzeichnet, -to daß man zum Aufbringen des Kunstharzes auf den Formkern den Formkern unter Freilassung eines Ringraumes konzentrisch in einen Formzylinder einsetzt und in den Ringraum das Kunstharz eingießt und daß man zum Trennen des Negativmodells vom Formkern und/oder zum Trennen des Prägewalzenmantels vom Negativmodell das Negativmodell vom Formzylinder trennt und mittels organischer Flüssigkeiten zum Quellen bringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunstharz wenigstens für den Prägewalrenmantel ein Siliconharz verwendet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erleichterung der Trennung des Prägewalzenmanteli. vom Negativmodell ein Trennmittel einbringt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Formkern mit hochpolierter Oberfläche verwendet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägewalzenmantel mit dem Walzenkern bei der Aushärtung des Kunstharzes fest verbunden wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die innere Oberfläche des Formzylinders sowie die Oberfläche des Walzenkerns vor dem Einfüllen der Kunstharze in die entsprechenden Ringräume mit einem Grundiermittel behandelt, um die Haftung der Kunstharze zu verbessern,

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Trennmittel auf die Oberfläche des Negativmodells aufbringt, um ein Haften des in den Ringraum zwischen Negativmodell und Walzenkern eingefüllten Kunstharzes zu verhindern.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Walzenkern und das Negativmodell bei eingegossenem Kunstharz relativ zueinander dreht, um eine Orientierung des Kunstharzes in Drehrichtung der Prägewalze zu bewirken.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das fließfähige Kunstharz vor dem Einfüllen in die Ringräume zwecks Entfernung von Luft und anderen Gasen daraus einem Vakuum aussetzt

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das in den Ringraum zwischen dem Formkern und dem Formzylinder zur Bildung des Negativmodells eingefüllte Kunstharz zunächst auf eine Temperatur erhitzt, die etwas unter derjenigen liegt, bei der das Kunstharz aushärtet, um eine Dehnung desselben, während es nocif flüssig ist, zu bewirken, und daß man hierauf das Kunstharz weiter erhitzt, wobei man die Temperaturänderung so wählt, daß eine Schrumpfung des Kunstharzes des Aushärtens kompensiert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Prägewalzenmantel vom Walzenkern abstreift und auf einen anderen Walzenkern aufbringt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägewalzenmantel unter Veränderung des Rasterabstandes der Prägung in axialer Richtung über einen av deren Walzenkern erstreckt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den Prägewalzenmantel mit der geprägten Fläche zur Erzeugung eines gedrehten Musters in axialer Richtung um den anderen Walzenkern dreht.