DE1997902U - Kunststoffpraegestempel - Google Patents

Description

350-10.3.68

Anmelder:_ Firma Dr. Kurt Herberts & Co., vormals Otto 3Jouis Herberts, Wuppertal-Barmen, Ohristbusch. 25

Kimststoffgrägestempel_

Schichtpreßstoffe mit geprägten Oberflächen lassen sich bekanntlich dadurch herstellen, daß man anstelle von Preßblechen strukturierte, flächige Gebilde einsetzt. Strukturierte, flächige Gebilde können z.B. aus Geweben, Gewirken, Geflechten, Holzfurnieren oder Metallfolien bzv/. -platten oder auch Metallblechen oder Schichtpreßstoffen bestehen, die eine durch Ätzung oder Gravur erhaltene Oberflächenstruktur!erung aufweisen. Den aufgezeigten Prägeelementen haftet in jedem Fall irgendein Mangel an.

So lassen sich Gewebe, Gewirke, Geflechte und gestanzte Vorlagen nur dann unmittelbar als Prägeelement verwenden, wenn diese durch eine "schmiegsam-schlaffe" Trennfolie von den zu erzeugenden Schichtpreßstoffplatten getrennt sind. Solche Trennfolien können aus Kunststoff z.B. PVC, Polyester oder Metall z.B. Kupfer oder Aluminium bestehen» Abgesehen von der Tatsache, daß man die Trennfolien je nach der Art und Stärke der Prägung nur ein oder wenige Male wegen der Gefahr von Wildprägungen gebrauchen kann, läßt sich der Oberflächer.glanzeffekt sowohl der hochstehenden als auch der eingedrückten Flächen

der zu erzeugenden geprägten Schichtpreßstoffplatten nur sehr schwer, wenn überhaupt, in gewünschter Y/eise lenken. Bei den hier betrachteten Prägelementen tritt wegen der harten Betriebsbedingungen z.B. hoher Druck (90 kg/cm ) und hoher Temperatur (15O⁰C) zusätzlich die Gefahr der mangelnden Reproduzierbarkeit der -trägung sowohl hinsichtlich der Prägetiefe als auch des gesamten Prägebildes wegen Stauchung und Verzugs der Vorlagen bei mehrmaligem Gebrauch ein. Schließlich lassen sich lappige Vorlagen wie Textilgewebe, -gewirke und -geflechte oder gestanzte, dünnere Kartone nur schwer unter Betriebsbedingungen manipulieren.

Natürliche strukturierte Vorlagen wie Holzfurniere, Blumen νηά Gräser widerstehen ohne Präparierung den Herstellungsbedingungen der Schichtpreßstoffplatten nicht ohne weiteres. Holzfurniere müssen z.B. sorgfältig gefügt und auf einen druckunempfindlichen Kern, 2.B. einen Schichtpreßstoff, aufgebracht werden. (DaS 1 220 586). ääch Bearbeitung der Oberfläche solciier Prägeelemente,z.B. durch Schleifen und Bürsten, können diese allerdings nur unter Zulage einer Trennfolie, die zwischen Prägeelement und Schichtpreßstoffplatte zu legen ist, zur Herstellung geprägter Schichtpreßstoffplatten mit Holzporenstruktur verwendet werden. Ein erwünschter Oberflächenglanzeffekt der Schichtpreßstoffplatten ist wegen der Notwendigkeit der Verwendung einer Trennfolie schwer erzielbar. Die Reproduzierbarkeit der Prägung leidet wegen der relativ geringen Stabilität des rrägeelements unter den erwähnten Betriebsbedingungen

sodaß solche Prägestempel nur von kurzer G-ebrauchsdauer sind.

Preßbleche, vor allem solche auf der Basis gehärteter Stähle mit gravierten oder geätzten Oberflächen, haben unter den erwähnten Betriebsbedingungen eine ausreichend hohe Lebensdauer und auch eine genügende Rolustheit. Allerdings tragen die Reproduktionen natürlicher Vorlagen stets den Charakter des Synthetischen, wodurch sich die Prägungen von Schichtpreßstoffplatten oft klobig_ä unnatürlich und weni_fo ästhetisch ausnehmen. Weiterhin sind Preßbleche mit strukturierter Oberfläche immer noch sehr schwer herstellbar und teuer, weshalb sich ihr Einsatz nur bei entsprechend hohen Auflagen lohnt. Die Lieferzeiten solcher Bleche sind u.U. zu lang, um berechtigten Marktinteressen entgegenzukommen.

Die schwerwiegendsten Nachteile von dessinierten Preßblechen versuchte man zu umgehen, indem man von natürlichen Vorlagen, z.B. Geweben, Geflechten, Holzfurnieren, unter mittlerem Druck, z.B. 25-30 kg/cm², und hoher Temperatur, z.B. 130 -150"C, mit hitzehärfüaren Harzer getränkten Papieren Schichtpreßstoffplatten oder Vulkanfiberschichtstoffplatten bis zu 2,5 mm Schichtdicke herstellte, die die entsprechende Hegativprägung der Vorlagen hatten. Wählt mfcji als oberste Lage der Schieb »,stoff prägestempel eine Metallfolie, z.B. Aluminium- oder Xupferfolie, so ist die ^uberflache der -trägestempel zumeist selbsttrennend. Besteht die oberste Schicht aus harzgetränkten iapieren, so muß die Oberfläche der Prägestempel nachträglich durch

Applikation eines Trennmittels trennend gemacht oder aber es muß zwischen Prägestempel und Schichtpreßstoffplatte eine Trennfolie gelegt werden.

Bei Verwendung metall"beschichteter Kunststoffprägesteaipel ist in gewissen Grenzen die Steuerung des Oberflächenglanzeffektes möglich, Der G-ianzgrad verändert sich jedoch bereits nach 20 - 30 Pressungen, -auch läßt die Trennwirkung der Metalloberflächen erheblich nach, sodaß man gezwungen ist, die Oberflächen der Kunststoffprägestempel immer wieder mit Trennmitteln zu behandeln. Der Oberflächenglanzeffekt der ganz aus Kunststoff bestehenden Prägestempel ist kaum in gewünschter Weise darstellbar. Bei Verwendung von Trennfolien nimmt die zu erzeugende Schichtpreßstoffplatte, wie oben ausgeführt, den Oberflächenglanzeffekt der Trennfolie an.

Allen dargestellten Ku ststoffmatrizen ist gemeinsam, daß sie durch den vielfachen VA .isatz bei hoher Temperatur weaen der Weiterkondensation der in den Prägestempeln enthaltenen Kunstharze nach und nach verspröden und dadurch immer bruchanfälliger werden, daß sie durch den 100 $igen b?w. annähernd 100 ^igen Kunststoffaufbau eine schlechte Wärmeleitung besitzen, wodurch die normalerweise gefahrenen Preßzyklen an Standpressen geändert werden müssen und die Aushärtung von Schichtpreßstoffplatten eine merkbare Punktion ihrer Lage im Preßpaket ist, und daß der Kunststoffprägestempel den rauhen Betriebsbedingungen wegen mangelnder Robustheit mechanisch nicht gewachsen ist.

Die Erfindung bezweckt die Herstellung von Kunststoffprägestempel, die alle aufgeführten Nachteile von bisher bekanntgewordenen KunststoffPrägestempeln, die zur Herstellung von unter hohem Druck und hoher Temperatur erzeugten Schichtpreßstoff platten eingesetzt vmrden, vermeiden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Stempel mit einem ζä.helastischen Trägerkörper und beidseitig einer Stempeloberfläche aus Metall zum Prägen von Kunststofflaminate, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß

a) die Stempeloberfläche aus einer Kupferfolie besteht, die galvanisch hartverchromt ist,

h) der zähelastische Trägerkörper etwa in seiner Mitte ein Metallblech eingebettet enthält, und

c) der zähelastische Trägerkörper aus duroplastischem Kunstharz ait eingebettetem Trägermaterial Gesteht und 2/fischen Metallblech und Kupierfolie höchstens etwa 500 u stark ist.

Besonders bevorzugt ist ein Prägestempel mit einer Kupferfolie von etwa 30 - 80 u Stärke. Das etwa in der Mitte des Trägerkörpers eingebettete Metallblech ist zweckmäßig etwa 0,7 - 3 mm, vorzugsweise 1 - 2 mm dick. Jedoch ist die Dicke des Metallbleches nicht besonders kritisch. Eine zu große Stärke wirkt sich dahingehend aus, daß die Prägestempel zu schwer und deshalb schlecht handhabbar sind. Der besondere Efftkt dieser Metallplatte besteht darin, daß eine gute Wärmeleitung gewährleistet

ist, die zu vorzüglichen Produkten beim Verpressen führt. Es ist überraschend, daß durch diese eingebettete Metallplatte die sonst auftretenden Nachteile, wie mangelnde Robustheit, schlechte Wärmeleitung und geringe Standzeit, wegfallen.

Es ist außerordentlich überraschend, daß der Prägestempel gemäß der vorliegenden Erfindung auf sehr einfache Weise hergestellt werden kann und vorzügliche Ergebnisse bei seiner Anwendung liefert. Es ist hierbei zu berücksichtigen, daß zahlreiche Vorschläge für Prägestempel geme.oht wurden, die jedoch alle nicht zu einer technisch brauchbaren Form geführt haben. Die Entwicklung in letzter Zeit ging wegen des Mßerfolges mit | Prägestempeln mit Metalloberflächen dahin, solche mit Kunststoffoberflächen zu verwenden, die jedoch die oben erwähnten Nachteile haben. Überraschenderweise ist der Prägestempel gemäß der Erfindung trotz seiner Metalloberfläche, die nicht geätzt und nicht graviert ist, leicht herstellbar und besitzt vorzügliche Eigenschaften. Dies ist u.a. auch darauf aurückcufuhren, daß der durcplastische Trägerkürper möglichst dünn ge*- halten ist, d.h. höchstens 500 u und vorzugsweise etwa 80 320 μ stark ist. Diese Maße beziehen sich auf den Prägestempel vor dem Verpressen mit dem Original, dessen Negativprägung die Oberfläche nach der Herstellung besitzt. Die Stärke des zähelastischen Trägerkörpers schwankt an den einzelnen Stellen je nach der Tiefe der Prägung. Die verzüglichen Eigenschaften des Prägestempels gemäß der Erfindung gehen zumindest teilweise verloren, wenn er nicht alle Merkmale gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß zur Erzeugung eines gut wärmeleitenden und robusten Kunststoffprägestempeis ein Metallblech als Kern verwendet werden muß. Das Metallblech kann z.B. aus Aluminium oder vorzugsweise Eisen bestehen und etwa 1 - 2 mm dick sein» Eisenbleche sind aus Gründen der allgemein bekannten guten Affinität zu Metallklebern und wegen der Magnetisierbarkeit, die den späteren Transport von Kunststoff Prägestempeln erleichtern kann₃ vorzuziehen Die Oberflä-

chen des Metallblechs sollten mechanisch, z.B. durch Sandsträh= | len, gut aufgerauht sein, um eine gute Verankerung von hitzehärtbaren Harzen zu gewährleisten. Die Verwendung von Hafthilfen ist z.B. bei Aluminium nicht ausgeschlossen.

Auf die sorgfältig vorbehandelte Oberfläche der Metallbleche wird entweder eine Klebstoff-Folie, die trägerlos ist, aber auch mit Träger versehen sein kann, aufgelegt , oder aber ein flüssiger oder pastöser Klebstoff mit geeigneter Methode, z*B. durch Spritzen, Spachteln, Walzen oder Gießen aufgetragen. Als Klebstoffe eignen sich alle thermostabilen Metallkleber, z.B. Phenolharze, Epoxidharze, Polyurethane, Silikonharze oder Elastomere. Die Bearbeitung des Metallbleches hat aus Gründen des Verzugs beidseitig mit gleichartigen Methoden und Materialien zu erfolgen.

Auf die Klebschicht werden eine oder mehrere im Anfangsstadium plastische Folien gelegt, die zweckmäßig zu 33 - 80 $, vorzugsweise 33 - 50 tfo, aus hitzehärtbaren Harzen, vorzugsweise Phenolharze oder Epoxidharze, und zu 20 - 67 $ aus Trägermate-

— ο —

rial, z.B. Papier₉ Textilgewebe, -vlies, Glas- oder Metallfasergewebe, -vlies bestehen. Die verwendeten Papiere können gefüllt, aber auch nicht gefüllt sein. Allgemein gilt die Forderung nach möglichst großer Wärmeleitfähigkeit des Trägermaterials. Die mit hitzehärtbaren Harze gefüllten plastischen Folien haben bei Verwendung von Papier bei 40 $ Harzfüllung vorzugsweise eine Schichtdicke von 0,180 - 0,250 mm. Je nach der Tiefe der gewünschten Prägung werden eine oder auch mehrere, zweckmäßig höchstens jedoch vier Folien auf jeder Seite des Metallbleches zugelegt.

Auf die mit hitzehärtbaren Kunststoffen gefüllten Trägermaterialien wird entweder eine Klebstoff-Folie gelegt oder ein flüssiger Klebstoff nach oben erwähnten Methoden aufgebracht. Das Klebstoffsystem kann die gleiche oder auch andere Zusammensetzung haben wie diejenige, die zur Verbindung des Metallbleches und der mit den hitzehärtbaren Harzen gefüllten Trägerbahnen angewendet wurde. Y/enn der hitzehärfbare Kunststoff der plastischen Folien metallklebende Eigenschaften hat, kann, man auf die Verwendung der Klebstoffschichten verzichten.

Der Nachteil der mangelnden Beeinflußbarkeit des Oberfläcbenglanzeffektes, der unzureichenden Trennbarkeit von den zu erzeugenden Schichtpreßstoffplatten und des hohen Verschleißes der Deckschichten bei den bisher bekanntgewordenen Kunststoffprägestempel wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß als oberste Deckschicht des vorausstehend beschriebenen Aufbaus eine Kupferfolie dient, deren eine Seiten aus Gründen der

- 9

"besseren Haftung speziell behandelt wird. Diese Seite liegt zu den plastisch verformbaren Pollen. Der Vorteil der Abdeckung des Kunststoffprägestempelaufbaus durch eine Kupferfolie liegt in der leichten Bearbsitungsmöglichkeit dieser relativ weichen, duktilen Metallfolie und der anschließenden Galvanisierbarkeit. Der hergestellte rohe KunststoffPrägestempel kann z.B. durch mechanische Aufrauhung, so durch Bestrahlen mit Sand oder anderen Strahlmethoden, einen gewünschten O"b_erfläehenglanzeffekt erhalten. Durch teilweise Abdeckung der Oberfläche des rohen Ku^ststoffprägestempels mit Abziehlacken und anschließendes Aufrauhen durch Strahlen ist es möglich, Schichtpreßstoffplatten zu erzeugen, die neben der ure!dimensionalen Struktur stellenweise nach Wunsch verschiedenartigen Glanzgrad aufweisen können. Die mechanisch bearbeiteten rohen Kunststoffprägestempel werden anschließend in an sich bekannter "eise galvanisch vernickelt und verchromt. Besondere Gestelltechniken sind zur Erzeugung eines einwandfreien Me⁴allaufSchlags wegen der guten Leitfähigke-t und der Dicke der Kupferschicht nicht erforderlich. Bei der galvanischen Veredlung der aufgerauhten Kunststoff präge stempel werden seidenmatte bzw.. grobmatte Oberflächenglanzeffekte erzielt. Ahnliche Effekte lassen sich bekanntlich auch durch eine Mattverchromung der blanken Oberfläche des rohen Kunststoffprägestempels herstellen. ?<fird dagegen äie blanke Oberfläche des rohen Kunststoffprägestempels ohne weitere Besrbeitung nach an sich bekannter Weise hochglanzvherchromt, so ergeben sich Prägestempel mit Hochglanzeffekt. Durch die Vernickelung und Verchromung wird erreicht,

daß die oberste Deckschicht der Prägestempel korrosionssicher | und gut trennend gemacht wird. f.

Die eigentliche Herstellung des Kunststoffprägestempels erfolgt
in an sich "bekannter Weis^= Auf die metallene Deckschicht der
Kunststoffprägestempelaufbauten werden die strukturgebenden
-^r äge elemente, z.B„ Gewebe, Gewirke, Geflechte., gestanzte Folien, Holzfurniere oder andere natürliche Vorlagen mit oder iauch ohne Trennfolie aufgelegt. Die Zulage einer Trennfolie

ist nur davon abhängig, ob eine scharfe oder mehr oder weniger

I! diffuse -trägung erhalten werden soll. Je dicker die Trennfolie t ist, desto diffuser wird die ^xrägung. Anschließend wird der Ü Kunststoffprägestempel mit den strukturgebenden Prägeelementen ; in an sich bekannter Weise unter hohem Druck, z.B. 30 - 90 kg/ ] cm und hoher Temperatur, z.B. I30 - 160⁰C für eine ausreichen- ' de Zeit, z.B. 15 - 25 Min. zusammengepreßt. Während der Preßseit härtet das in den anfänglich plastischen, zwischen Metallblech und Kupferfolie befindlichen Folien enthaltende Harz aus,
wodurch die durch Prägeelemente verursachten Verformungen erhalten bleiben. Man erhält die Hegativform des zugelegten \ ϊrageelementes.

» Sollte eine Vorlage exne für dieses Verfahren zu große Defor-

rr.ierbarkeit besitzen, so kann man über den Umweg eines Ab-

gusses der Vorlage eine Negativform herstellen. Für den Abguß t verwendet man bekanntermaßen drucklos und kalthärtende Kunst- '

ι harze. An die Haltbarkeit der Abgüsse werden keine großen An-

! - 11 - i

forderungen gestellt, da diese rur einer Prägung "bei hoher Temperatur und hohem Druck standzuhalten "brauchen. Die sich dabei ergebende Positivprägung wird als Prägeelement für die Herstellung des Kunststoffprägestempels gemäß der Erfindung eingesetzt.

In der beiliegenden Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Figur 1 zeigt chematisch einen Querschnitt durch den Aufbau des Prägestempels vor der Verpressung. Die in der Zeichnung dargestellten einzelnen Schichten werden unter Anwendung von Druck und Wärme miteinander rerpreßt, wobei der Prägestempel gemäß der Erfindung erhalten wird. In der Figur 1 sind die einzelnen Schichten durch Klebefilme miteinander verbunden. In der Figur 2 ist ein Stempelaufbau dargestellt, bei dem die KLebstoffilme fehlen. In den Figuren bezeichnen die Ziffern 1 und 1^! die Vorlage, weicht zur Erzeugung des Negativbildes der Stempeloberfläche dient. Die galvanisierbare Kupferfolie ist mdt 2 und 2*, die SiebstOffilme alt 3, V , 5 und 5' und die mit duroplastischen Harzen getränkten bzw. gefüllten Trägerbahnen mit 4 und 4' bezeichnet. In der Mitte des Aufbaues befindet sich das Metallblech 6.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern weiterhin die Erfindung.

Beispiel 1

Ein Gewebe, z.B. -^einengewebe, wird in Pressenformat auf einige entsprechend dimensionierte Jra.pierbla.tter sit einem Flächengewicht von z.B. 100 - 150 g gelegt. Auf die andere ä_eite der

- 12 -

Vorlage wird eine Kupferfolie von 50 - 70 μ mit der blanken Seite zum Gewebe gegeben. Die Stapelung wird fortgesetzt mit einer trägerlosen Phenoliiarzklebef olie, zwei phenolharzgetränkten Natronkraftpapieren (Natronkraftpapier mit einem Quadratmetergewicht von 150 g, das mit 45 Gew.$ bezogen auf das imprägnierte Papier mit Phenolharz getränkt ist), einer tragerlosen Phenolharzklebefolie, einem Eisenblech ( 1 mm dick, gesandstrahlt), einer trägerlosen Phenolharzklebefolie, zwei phenolharzgetränkten Natronkraftpapieren, einer trägerlosen Phenolharzklebefolie, einer Kupferfolie (50 - 70 μ diok), das oben erwähnte Leinengewebe und 3-5 Papierlagen, die eine Pufferfunktion ausüben sollen. Der Aufbau wird zwischen zwei glatten Preßblechen gelegt und kann sich je nach Etagenlichtweite der Standpresse einige Male wiederholen. Die Preßdaten sind: 14O⁰C, 90 kg/cm , 30 Min. mit Rückkühlung. Nach dem Verpressen werden die Gewt szulagen verworfen und der Kunststoffprägestempel zur -Urzeugung eines seidenmatten Oberflächenglanzgrades gesandstrahlt. Anschließend wird der Stempel hartverchromt.

Beispiel 2

Edelholzfurniere von etwa 1 mm Stärke werden gefügt und auf einer 19 mm 5-Schichtenspanplatte aufgeleimt, geschliffen und bis zur Herausarbeitung eines gewünschten Porenbilde" weiter bearbeitet. Von dieser Vorlage wird ein Abguß mit Polyesterharz bei Eormalbedingungen gemacht. Der Abguß wird unter Verwendung

- 13 -

1QQ7Q02

von Trennfolie ζ.B, Polyäthylen (0,030 mm) mit Schichtpreßstoff plattenaufbaut en von 1,6 mm Stärke bei 140⁰C und 90 kg/

ο
cm Druck für 20 Min. mit Rückkühlung verpreßt. Nach dieser Verpressung werden die Abgüsse verworfen, die °chichtpreßstoffplatten dienen als nicht mehr druckempfindliches Prägeelement* Diese werden entsprechend Seispiel 1 auf die blanke ^eite äer Kupferfolie gelegt, unter dieser befindet sich eine trägerlose Phenolharzklebefolie, zwei phenolharzgetränkte Natronkraftpapiere, ein mit Epoxidharz beiseitig gespachteltes 1 mm dickes Eisenblech, zwei phenolharzgetränkte Natronkraftpapiere, eine trägerlose Phenolharzklebefolie, die Kupferfolie und das Prägeelement. Der Aufbau liegt durch Papierbogen gepuffert zwischen zwei Blechen. Y»^rie bei Beispiel 1 kann sich der Aufbau mehrere Male wiederholen.

Die Preßbedingungen und die Nachbehandlung sind analog Beispiel 1.

Schutzansprüche

' 7

-14 -

Claims (3)

1. -i4-

   P.A. if?1850*10.8.68

   S chutzansprü ehe

   1- Stempel mit einem zähelastischen 2rägerkörper und "beidseitig einer Stempeloberfläche aus Metall zum Prägen von Kunststoff laminaten, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) die Stempeloberfläche aus einer Kupferfolie "besteht, die galvanisch hartverchromt ist,

   b) der zähelastische Trägerkörper etwa in seiner Mitte ein Metallblech eingebettet enthält, und

   c) der zähelastische Tragerkörper aus durοplastischem Kunstharz mit eingebettetem Trägermaterial bestehx und zwischen Metallblech und Kupferfolie höchstens etwa 500 u stark ist.
2. 2. Prägestempel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferfolie etwa 30 - 80 μ stark ist.
3. 3. Prägestempel gemäß Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech etwa 0,7-3 mm, vorzugsweise etwa 1 - 2 mm stark ist.