DE3332461A1

DE3332461A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die erzeugung eines mit einem praezisionsmuster gepraegten folienbandes

Info

Publication number: DE3332461A1
Application number: DE3332461A
Authority: DE
Inventors: Sidney A. 60068 Park Ridge Ill. Heenan; Robert M. 60061 Vernon Hills Ill. Pricone
Original assignee: Amerace Corp New York NY; Amerace Corp
Current assignee: Stimsonite Corp
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1983-09-08
Publication date: 1984-04-05
Also published as: JPS59140021A; GB8324682D0; MY8600626A; GB2127344A; JPH0343051B2; DE8325870U1; GB2127344B; US4486363A; HK49086A; DE3332461C2

Description

Verfahren und Vorrichtung für die Erzeugung eines mit einem Präzisionsmuster geprägten Folienbandes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Präzisionsmusterprägung auf Folienmaterial, wobei Ebenheit und winkolmäßige Genauigkeit wichtig sind, wie es z. B. bei optischen Zwecken der Fall, ist, z. B. bei Fresnel-Linsen mit katadioptrischen Eigenschaften, präzisen ebenen Flächen, Winkeln und gleichmäßigen Einzelheiten der Fall ist, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fortlaufenden Prägen eines stets wiederkehrenden Rückstrahl-Musters mit sehr feinen, präzisen Einzelheiten auf einer Oberfläche einer Folie aus transparentem, thermoplastischem Material, um darauf ein derartiges gewünschtes Muster zu erzeugen. Speziell ist diese Technik dafür anwendbar, eine .Rückstrahl-Folie mit Tetraeder-Oberflächenmuster zu schaffen.

Tetraeder-Reflektoren sind bereits viele Jahre bekannt und vielfach im Handel. Man versteht darunter ein Gebilde mit drei aufeinander senkrechten Flächen, ohne daß die Abmessungen und die genaue Form der einzelnen Flächen oder die optische Achse des dadurchTentstehenden Einzclelementes damit genau festgelegt sind. Die einzelnen Flächen können ver-

schiedene Gestalt und Größe zu den anderen zwei Flächen haben, was durch die gewünschten Reflexionseigenschaften und die verwendete Formungstechnik bedingt sein kann. Es wird dazu auf die US-PS 1 906 655 Bezug genommen, in der ein Lichtreflektor beschrieben ist, der auf seiner lichtreflektierenden Seite aus zahlreichen Tetraederelementen zusammengesetzt ist, die jeweils aufeinander senkrecht stehende Flächen haben, um eine innere Totalreflexion für das Licht zu erzeugen, das von der gegenüberliegenden Fläche ankommt. Die Reflektoren sind dabei einzeln geformt und ziemlich dick und stabil. Viele Jahre lang wird als Reflektormaterial für ■ einen derartigen Reflektor nunmehr Methylmethacrylat verwendet. Ein weiteres Beispiel für einen Tetraederreflektor ist das rechteckige Parallelepiped gemäß US-PS 4 073 568.

Seit langem wird gewünscht, die Vorteile von Tetraederreflektoren auch für Straßenmarkierungen oder bei Automobilen zu nutzen, wobei die Reflektoren jedoch in Form flexibler Folien oder dergleichen vor-liegen sollten. Dies bedeutet eine drastische Größenverringerung der Tetraederelemente.

Tetraeder-Reflektoren müssen, damit sie das Licht in seiner Ankunftsrichtung reflektieren, unbedingt drei ebene reflektierende Flächen haben, die innerhalb geringster Abweichungen von nur Winkelminuten unter 90 ° zueinander stehen müssen; darüber hinaus gehende Abweichungen oder Unebenheit der Flächen führen zu erheblicher Lichtstreuung und einem starken Intensitätsabfall.

Es wurden bereits Versuche unternommen, reflektierende Folienflachen herzustellen, bei denen die reflektierenden Elemente Tetraedergestalt hatten. Seit vielen Jahren existieren Bemühungen, mit Tetraederflächen besetzte Folien mittels Prägetechnik herzustellen (US-PS 3 684 348).

'XiOPY

Bei einem neueren Versuch zur Prägung von Tetraeder-Folienflächen gemäß US-PS 4 244 683 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart, die verhältnismäßig kompliziert sind und nur ein halbkontinuierliches oder Folgeschritt-Verfah-

.5 ren enthalten. Die darin offenbarte Lehre ist sehr kostenaufwendig sowohl hinsichtlich der Einrichtungen, der Unterhaltung als auch des Betriebes. Der Arbeitsvorgang ist langsam, und die hergestellten reflektierenden Folien sind sehr teuer. Nach einem derartigen Verfahren hergestellte reflek- , tierende Folien mit einer Breite von 1220 mm , die wirtschaftlich brauchbar sind, wären mit dieser Herstellungstechnik zu teuer und sehr kompliziert herzustellen.

Es sind auch andere Techniken für das Prägen wiederkehrender Muster auf thermoplastischen Folien bereits bekannt, wofür auf folgende US-Patentschriften verwiesen wird:

2 442 443; 3 157 723; 3 246 365; 4 097 634; 4 223 050.

In diesen Patentschriften wird in keiner Weise auf die Herstellung reflektierender Folien oder Präzisionsmuster, die . für optische Zwecke brauchbar sind, Bezug genommen. Damit Folien, die mit Tetraedern besetzt sind, für den genannten Zweck brauchbar sind, müssen die geprägten Tetraederelemente äußerst exakt geformt sein, weit exakter, als dies für die geprägten Elemente bei den bekannten Techniken der Fall ist, die jeweils für ihre Zwecke durchaus brauchbar sein können, nicht jedoch für die Herstellung von reflektierenden Folien mit Tetraedermustern.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, womit ein laufend wiederkehrendes Reflexionsmuster von Tetraeder-Reflektorelementen auf.einer Oberfläche von transparentem thermoplastischem Folienmaterial geprägt werden kann, wobei der Vorgang kontinuierlich ablaufen und gegenüber dem Stand der Technik

-ΙΟΙ wesentlich vereinfacht sein soll.

Auch sollen Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung billiger sowohl hinsichtlich der Einrichtung als auch des Arbeitsablaufs sein, so daß eine fortlaufende Produktion von mit Tetraedern besetzten Reflektorfolien zu verminderten Kosten ablaufen kann.

Die Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fortlaufenden Prägen eines retroreflektierenden Musters aus Tetraederreflektorelementen in einer Oberfläche einer Folie aus thermoplastischem Material, um • diese Folie in eine retroreflektierende Folie umzuwandeln. Ein Werkzeug für das. fortlaufende Prägen in Gestalt eines dünnen Metallelementes besitzt auf seiner Außenfläche ein Prägemuster, das die Umkehrung des retroreflektierenden Musters ist. Das Werkzeug läuft mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf einer geschlossenen Bahn durch eine Heizstation kontinuierlich um, wo die Temperatur eines Ab-Schnitts des Prägewerkzeugs und des Musters auf einen Wert angehoben wird, der über der Glasübergangstemperatur der Folie liegt, und eine Kühlstation, in der die Temperatur dieses Abschnitts des Prägewerkzeugs auf einen Wert unter dieser Temperatur abgesenkt wird. Die sich stetig bewegende Folie wird mit der bestimmten Geschwindigkeit von einem Vorrat mit dem Prägeelement zusammengebracht und entweder andauernd oder in einer Vielzahl von Druckpunkten nacheinander in der Heizstation gegen das Element gedrückt, wobei eine Oberfläche der Folie am Prägewerkzeug anliegt, bis die Folie erweicht und ihre Oberfläche das Muster des Prägewerkzeugs annimmt. Die Verbindung zwischen Folie und Werkzeug bleibt solange bestehen, bis die Kühlstation durchlaufen ist und die Folie sich wieder verfestigt hat. Danach wird die vom Werkzeug abgenommen.

Die Folie besteht bevorzugt aus Acryl. Das Prägewerkzeug kann ein endloses Band oder, in einer abgewandelten Form, eine Trommel ohne Mittelachse sein, welche auf ihrer äußeren Fläche das Prägemuster tragen.

Wenn das Prägewerkzeug ein endloses Band oder ein flexibler Zylinder ist, wird als Heizstation eine innen-beheizte Heizwalze und als Kühlstation eine innen-gekühlte Kühlwalze verwendet, über die das Band läuft. Die Walzen drehen sich und geben somit die Bewegung an das Prägeband weiter.

. Ist das Prägewerkzeug eine achsenlose Trommel, so wird diese um ihre Achse gedreht und passiert bei jeder einzelnen Umdrehung eine Stelle, an der sie durch Infrarotheizer oder sonstige BestrahlungsvorrichtungGn auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur der Folie erhitzt wird, woran sich der Ort anschließt, wo die Folie gegen das Prägemuster gedrückt wird, und zwar kontinuierlich oder an einer Vielzahl von Andrückpunkten, solange das Prägemuster noch eine über .der Glasübergangstemperatur liegende Temperatur hat,.woraufhin das Prägemuster und die Folie dann gekühlt werden, was durch Eintauchen in einen mit Flüssigkeit gefüllten Trog geschehen kann, bis die Temperatur unter die Glasübergangstemperatur abgesunken ist. Die Folie wird dann von der Trommel an einer Stelle zwischen dem Kühltrog und der Infrarotheizung abgezogen.

Es ist von Vorteil, die Folie auf der der zu prägenden Oberfläche abgewandten Seite mit einem Film aus einem thermoplastischen Material, z. B. Polyester (Mylar), dessen Glasübergangstemperatur höher als die der zu prägenden Folie ist und höher als die Temperatur des Prägemusters in der Heizstation, zu bedecken, so daß der an den Druckpunkten auf die Folie ausgeübte Druck über den Film erfolgt. Dieser Film wirkt als Träger für die Folie, solange sie in ihrem

weichen, geschmolzenen Zustand ist, und bewahrt nach dem Kühlen die Folie vor der Streckung. Auch dient der Film als Zwischenlage zwischen der Folie und den Druckpunkten, die vorzugsweise Walzen aus Silikongummi mit einer Shore-Härte A von 60 bis 90 sind, die andernfalls möglicherweise an der Folie haften bleiben.

Bei Verwendung für retroreflektierende Produkte ist vorzugsweise der Film ebenfalls transparent, so daß er von der reflektierenden Folie nicht abgezogen zu werden braucht, wenn die optischen Eigenschaften der reflektierenden Folie im Durchlaufverfahren überprüft werden sollen. Bei der Ausübung der Erfindung ist es für die Herstellung der Tetraeder-besetzten Folie günstig, sie auf eine Temperatur oberhalb ihrer Glasübergangstemperatur zu erwärmen, in diesem Zustand gegen das Prägewerkzeug zu drücken und gegengedrückt zu halten, so daß es vollständig in das Muster des Prägewerkzeugs hineinfließt und darin verbleibt, bis das Folienmaterial ausreichend unter diese Glasübergangstemperatur abgekühlt ist, bevor die Folie vom Prägewerkzeug wieder abgezogen wird.

Nachfolgend wird eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung gegeben. Es zeigen: ■ -

Fig. 1 eine stark vergrößerte Draufsicht

auf die Prägefläche für eine reflektierende Folie, die gemäß der Erfindung hergestellt ist; 30

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II

in Fig. 1, etwas schematisiert, der das Prägemuster eines Prägewerkzeugs für das retroref1ektierende Muster der Folie aus Fig. 1 wieder

gibt;

Fig. 3 in schematisierter Wiedergabe eine

Form der reflektierenden Folie nach der erfindungsgemäßen Herstellung, nachdem weitere Behandlungsvorgänge

■* die Folie für den Einbau fertigge

stellt haben;

Fig. 4 in Seitenansicht eine Maschine für

die Herstellung der reflektierenden

™ . Folie gemäß Fig. 1 und 3 nach dem er

findungsgemäßen Verfahren, wobei die Maschine ein Prägewerkzeug in Gestalt eines endlosen flexiblen Zylinders oder Gurtes und in der linken Ecke eine Vorrichtung zur kontinuierlichen überwachung der optischen Eigenschaften der reflektierenden Folie aufweist;

Fig. 5 · einen vergrößerten Ausschnitt der

Vorrichtung in der linken unteren Ecke der Fig. 4;

Fig. 6 einen Axialschnitt durch eine Heiz-

oder auch Kühl-Walze;

Fig. 7 bis 9 drei verschiedene Ausführungsformen

von Prägeeinrichtungen.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht die Rückfläche eines Ausschnittes einer flexiblen reflektierenden Folie 2 aus transparentem thermoplastischem Material, deren eine Oberfläche mit einem stets wiederkehrenden retroreflektierendeh Muster von Tetraeder-Reflektorelementen 14 geprägt ist. Das thermoplastische Material ist vorzugsweise Acryl. Das Folienauscjangsmaterial besitzt beiderseits ebene Flächen und eine Dicke von—

etwa 0,15 mm.

Das retroreflektierende Muster der Elemente 14 ist mit Hilfe eines Prägewerkzeugs in Gestalt eines dünnen flexiblen Bandes oder Zylinders hergestellt, der in einer prioritätsgleichen Parallelanmeldung der Anmelderin beschrieben ist. Das Prägewerkzeug weist gemäß Fig. 2 in einer Oberfläche ein Prägemuster 16 auf, dessen Tiefe mit der Dimension A bezeichnet ist, welche beispielsweise 0,086 mm beträgt. Die Größe B bezeichnet den Abstand zwischen parallelen Rillen oder Nuten, der bei der oben genannten Dimension A dann 0,183 mm beträgt.

Damit die Folie 12 hinreichend gute optische Eigenschaften besitzt, muß das Prägemuster 16 äußerst genau sein, und das retroreflektive Muster der Tetraederelemente 14 muß eine äußerst genaue Kopie des Prägemusters 16 sein. Die geprägte Fläche der Folie 12 muß also mit höchster Genauigkeit mit dem Prägemuster 16 übereinstimmen.

".■■-■.

Fig. 3 zeigt eine Form der Folie 12, wie sie mit Hilfe der Erfindung hergestellt wird, nachdem weitere Behandlungen vorgenommen sind und sie für den Gebrauch fertig ist. Das retroreflektive Muster der Tetraederelemente 14 kann durch eine metallisierte Schicht 18 überdeckt sein, die ihrerseits wieder durch ein geeignetes Abdeckungsmaterial 20 und diese durch einen Kleber 22 für die Befestigung der Folie bedeckt sein, auf den ein Abziehpapierstreifen 24 geschichtet ist. Die Dicke der Metallisierungsschicht 18 ist nicht meßbar.

Das Abdeckmaterial 20 kann eine Stärke C von etwa 0,025 mm und der Kleber 22 eine Stärke von etwa 0,04 mm haben, so daß sich eine Gesamtstärke 25 von etwa 0,25 mm ergibt. Dies ist hinreichend biegsam, so daß die Folie aufgerollt und gut auf einer Spule 26 gelagert werden kann. Die Folie 12 kann jede gewünschte Farbe haben, so daß das reflektierte Licht diese Farbe aufweist. Der Vorgang der Anbringung einer Ab-

deckbeschichtung und des Klebers ist im Stand der Technik besonders aus der Herstellung von "Glasperlen"-Re/flektorfolien bekannt.

Eine Maschine 28 zum Herstellen der Tetraederfolie 12 ist in Seitenansicht in Fig. 4 wiedergegeben. Sie steht auf dem Boden 30, weist einen Rahmen 32 auf und enthält in ihrer Mitte die Prägeeinrichtung 34. ■

Eine Zuführspule 36 von noch unbehandelter Acrylfolie 13 ist rechts am Rahmen 32 angebracht wie auch eine Vorratsspule 40 für einen transparenten Plastikfilm 42 aus beispielsweise Mylar. Das Folienband 13 kann etwa 0,15 mm stark, der Film 42 etwa 0,05 mm stark sein. Das Folienband 13 und der Film 42 werden von den Spulen 36 und 40 der Prägeeinrichtung 34 über Führungsrollen 44 in Richtung der gezeigten Pfeile zugeführt.

Zur Prägeeinrichtung 34 gehört ein Prägewerkzeug 46 in Gestalt eines endlosen Metallbandes 48, das etwa 0,5 mm stark, 560 mm breit und 1370 mm lang in ümfangsrichtung ist. Breite und Umfangslänge des Bandes 48 hängen zum Teil von der Breite des zu prägenden Materials und der gewünschten Prägegeschwindigkeit wie auch der Stärke des Bandes 48 ab. Das Band 48 umschlingt eine Heizwalze 50 und eine Kühlwalze 52, die zueinander parallel liegen. Die Walzen 50 und 52 werden über Ketten 54 und 56 angetrieben, so daß das Band 48 in einer bestimmten Umfangsgeschwindigkeit in Pfeilrichtung läuft. Es weist auf seiner Außenfläche ein ununterbrochenes Prägematrizenmuster 16 auf (Fig. 2);

Die Heizwalze 50 ist auf einem Umfangsabschnitt von etwa 180 ° mit untereinander gleichem Abstand von mehreren Andrückwalzen 58 aus elastischem Material, vorzugsweise Silikongummi mit einer Shore-Härte A zwischen 20 und 90 und

vorzugsweise 60 bis 90, umgeben, wobei mindestens drei, im dargestellten Fall fünf, Andrückwalzen vorhanden sind.

Die Walzen 50 und 52 können gleichen Durchmesser haben; bei der dargestellten Maschine ist jedoch der Durchmesser der Heizwalze 50 etwa 266 mm, während der Durchmesser der Kühlwalze 52 etwa 203 mm beträgt, und der Durchmesser jeder Andrückwalze 58 etwa 152 mm ist.

Es kann von Vorteil sein, den Druck auf das Werkzeug und die Folie auch während des Kühlens aufrechtzuerhalten, wobei dann die Kühlwalze 52 einen größeren Durchmesser als die Heizwalze haben kann und mehrere zusätzliche Druckwalzen (nicht gezeigt) um die Kühlwalze herum angeordnet sind.

Fig. 6 zeigt den Aufbau einer Walze R, die entweder Heizwalze 50 oder Kühlwalze 52 sein kann und die axiale Einlaß- und Auslaßkanäle 60 und 62 hat, welche mit einem inneren Spiralrohr für die Zirkulation von heißem öl im Fall der Heizwalze 50, das über eine Leitung 5 5 zugeführt wird, oder anderer Flüssigkeit im Falle der Kühlwalze 52, die über eine Leitung 68 zugeführt wird, dient. Die Folie 13 und der Film 42 werden der Prägeeinrichtung 34 übereinandergelegt als Schichtmaterial 69 zugeführt, das zwischen das Band 48 und die erste Druckwalze 58a eingeführt wird. Von diesem Punkt an bewegt sich das Laminat mit dem Band 48 unter den übrigen Druckrollen 58 hindurch und um die Heizwalze 50, folgt von da aus dem Band 48 und umschlingt auch einen wesentlichen Teil der Kühlwalze 52. Damit liegt eine Fläche des Folienbandes 13 unmittelbar am Prägewerkzeug 16 an, während eine Fläche des Abdeckfilms 42 direkt mit den Druckwalzen 58 in Berührung kommt.

Der Film 42 übernimmt während der Behandlung verschiedene Funktionen. Zunächst hält er die Folie 13 mit Druck qegen

das Band 48, während sie um die beiden Walzen 50 und 52 herumläuft und während sie sich über den Abstand dazwischen bewegt, so daß sichergestellt ist, daß das Folienband 13 das Präzisionsmuster 16 auch während der Temperaturänderung beibehält, in der die Temperatur unter die Glasübergangstemper?. . tür des Folienmaterials absinkt. Zum anderen sorgt der Film dafür, daß die Außenfläche des Folienbandes völlig glatt und für optische Strahlung durchlässig bleibt. Schließlich dient der Film als Träger des Folienbandes in seinem angeschmolzenen Zustand und verhindert, daß das Folienband an den Druckwalzen 58 klebt, wenn es über die Glasübergangstemperö tür erwärmt worden ist.

Die Prägeeinrichtung 34 weist schließlich noch eine Abnahmewalze 70 auf, über die das Laminat 69 hinwegläuft und von dem Prägeband 48 abgezogen wird, kurz bevor dieses die Kühlwalze 52 verläßt.

Das Laminat 69 wird daraufhin von der Abnahmewalze 70 über weitere Führungsrollen 44 zur linken unteren Ecke des Rahmens 32 befördert und schließlich auf eine Spule 72 aufgenommen, die außen am Rahmen 32 sitzt. Auf dem Weg von der linken unteren Ecke des Rahmens 32 zur Aufnahmespule 72 ist das Laminat 69 über weitere Führungsrollen 44 geführt, wobei der Film 42 nach außen weist,.und läuft durch eine überwachungseinrichtung 74, in der die optischen Eigenschaften der reflektierenden Folie dauernd überwacht werden. Eine Beschreibung dieser Vorrichtung folgt später.

Die Heizwalze 50 ist, wie bereits gesagt, innen beheizt, so daß das Prägeband 48 in der Heizstation darüber hinwegläuft und die Temperatur des Prägemusters 16 in diesem Abschnitt des Werkzeugs hinreichend angehoben wird, so daß das Folienband 13 auf einen Wert über der C.lasübergangstemperatur erhit wird, ohne daß jedoch zugleich auch die Glasüborcianqstcinuerat

des Films 42 erreicht wird. Für ein Acrylband 13 und einen Polyesterfilm 42 liegt die geeignete Temperatur der Heizwalze 50 zwischen 220 und 254 ⁰C, und vorzugsweise bei etwa 230 ⁰C.
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Die Kühlwalze 52 ist innen-beheizt, so daß das Prägeband 48 in der Kühlstation darüberhinweg läuft und der Abschnitt des Prägewerkzeugmusters 16 dann auf eine Temperatur abgesenkt wird, die ausreicht, das Folienband 13 unter die Glasübergangstemperatur abzukühlen. Das Folienband wird damit vollkommen fest, bevor das Laminat 69 von dem Werkzeug 46 abgezogen wird. Für e.in. Acrylfolienband 13 eignet sich für die Kühlwalze 50 in der Kühlstation eine Temperatur von 94 ⁰C oder darunter, vorzugsweise von etwa 80 ⁰C.

Das Laminat 69 kann mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 bis 1,2 m/min durch die Prägeeinrichtüng 46 hindurchgeführt werden, wobei zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich der optischen Eigenschaften und sonstiger wichtiger Eigenschaften erzielt werden.

Die überwachungs- und Prüfeinrichtung 74 ist in den Fig. und 5 dargestellt. Als wesentlichen Teil weist sei ein rechteckiges Fenster 76 und einen Verschluß 78 auf. Das Laminat 69 läuft am Fenster 76 vorbei, und dabei trifft Licht von einer (nicht gezeigten) Lichtquelle in Pfeilrichtung A unter einem Eintrittswinkel von 0 ° auf und wird durch das geprägte, retroreflektierende Tetraedermuster auf der reflektierenden Folie 12 zurückgeworfen.

Dieses Licht ist durch Pfeil B gekennzeichnet und wird kontinuierlich durch ein Fotometer (nicht gezeigt) gemessen.

Gewöhnlich hat nach dem Start der Maschine 28 die reflektierende Folie 12 nicht die gewünschten optischen Eigenschäften. Es ist deshalb außen an dem Maschinenrahmen 3 auf der linken Seite unter der Aufwickelspule 72 und ober-

halb der Prüfeinrichtung 74 eine Wickelvorrichtung 80 für nicht den Vorschriften entsprechendes Material vorgesehen. Das Laminat 69 wird solange auf diese Ausschuß-Wickeleinrichtung aufgewickelt, bis die verlangten optischen Eigenschäften erreicht sind, und wird dann erst der Aufwickelspule 72 zugeführt.

Die Aufwickelspule 72 und die Wickelvorrichtung 80 für den Ausschuß sind so angetrieben, daß sie etwa mit der Geschwindigkeit des Prägebandes 48 umlaufen.

Vor dem Versand der reflektierenden Folie 12 kann der Film 42 von ihr abgezogen werden,

Fig. 7 zeigt ein erstes abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Prägeeinrichtung 134, die von der Prägeeinrichtung 34 im wesentlichen dadurch abweicht, daß die Heizwalze 150 und die Kühlwalze 152 etwa dieselben Abmessungen haben, und an der Prägeeinrichtung nur vier Druckwalzen 158 angeordnet sind.

Eine zweite Abwandlungsform der Prägeeinrichtung 234 nach Fig. 8 unterscheidet sich von der ersten Abwandlungsform nach Fig. 7 durch ein zusätzliches, endloses Stahlband 282, das zwischen die Druckwalzen 258 und das Prägeband 48 eingefügt ist und folglich mit einem zusätzlichen Formierdruck auf das Laminat 69 auch zwischen den Druckwalzen 258 einwirkt. Außerdem ist in der Prägeeinrichtung 234 das Stahlband 282 um eine Hilfsantriebswalze 284 geführt. Das Stahlband 282 sorgt für noch gleichmäßigeren Druck auf das Laminat 69.

Eine dritte Abwandlungsform der Prägeeinrichtung 334 ist in der Fig. 9 wiedergegeben. Hier ist das Prägewerkzeug in Gestalt einer achsenlosen Metalltrommel 336 ausgebildet,

die Prägemuster auf ihrer Außenfläche trägt und durch eine Infrarotheizvorrichtung 338 nahe dem oberen Ende der Trommel 336 erwärmt wird. Drei Druckwalzen 358, eine Ab- . nahmewalze 370, Stützwalzen 340, die verhindern, daß die Trommel 336 durch die Druckwalzen 358 (und die Abnahmewalze 70) deformiert wird, und ein Trog 342, der eine Kühlflüssigkeit 344 enthält, in die der untere Teil der Trommel 336 zusammen mit dem Laminat 69 eintaucht, ergänzen die Vorrichtung. Die Trommel 336 wird im Uhrzeigersinn angetrieben, so daß das Prägemuster mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch die Infrarotheizvorrichtung 338 hindurchläuft, die die Folie 13 auf die Temperatur zum Prägen des Musters erwärmt. Die Trommel 336 läuft dann durch die Druckwalzen 358 und tritt in die KühlfTüssigkeit 344 im Trog 342 ein. Die Trommel 336 kann erheblich dicker als das Band, das in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 verwendet wird, sein, da sie sich nicht zwischen gekrümmten und geradlinigen Abschnitten verformen muß. . " ■ .

Der Abschnitt des Umlaufs der Trommel 336 zwischen Heizvorrichtung 358 und Kühlflüssigkeit 344 ist der Heizbereich, der Streckenabschnitt durch die Kühlflüssigkeit 344 der Kühlbereich,und beim Auftauchen aus der■Flüssig-.

keit 344 liegt die Temperatur des geprägten Musters unter der Glasübergangstemperatur der Folie 13.

Gemäß Fig. 9 werden die Folie 13 und der Film 42 der Prägeeinrichtung 334 zugeführt, wo sie zur Bildung des Laminats 69 aufeinandergeschichtet werden. Das Laminat 69 wird in der Heizstation zwischen die Trommel 336 und die vordere Druckwalze 58a eingeführt, wobei die Folie 13 sich zwischen dem Film 42 und der-Trommel 336 befindet.

Mit 13 ist die zu prägende Folie in ihrer Ausgangsform, während der Bearbeitung oder auch in der endgültigen Reflektorform bezeichnet. Der bei thermoplastischen Stoffen wie auch bei Glas übliche Begriff "Glasübergangstemperatur" ist die Umwandlunqstemperatur, bei der das Material zu fließen beginnt, wenn es erhitzt wird. Für die verschiedenen Acrylaten beginnen die Glasübergangstemperaturen bei etwa 93°C, für Polyester (Mylar) bei etwa 250 bis 255°C.

Das bevorzugte Material für die Prägewerkzeuge ist Nickel. Ein sehr dünnwandiges Prägewerkzeug (zwischen 0,25 und 0,75 mm) erlaubt ein schnelles Erhitzen und Abkühlen des Werkzeugs und der Folie über die dafür erforderlichen Temperatursprünge, während Druck über die Druckwalzen und den Trägerfilm zugeführt wird. Das Ergebnis ist die fortlaufende Produktion eines Präzisionsmusters, bei dem Ebenheit und Winkelgenauigkeit wie auch scharfe Kanten und Ecken sowie minimale Zerrungen der optischen Flächen wichtig sind, so daß die fertige Folie ausgezeichnete optische Eigenschaften besitzt.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum fortlaufenden Einprägen eines Präzisionsmusters in die eine Oberfläche einer insbesondere transparenten thermoplastischen Folie, mit Hilfe eines kontinuierlichen Prägewerkzeugs in Gestalt eines dünnen Prägeelementes, das auf seiner Außenfläche das Prägemuster in Negativform trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das Prägeelement kontinuierlich entlang einer geschlossenen Bahn durch eine Heizstation, in der seine Temperatur über die Glasübergangstemperatur der Folie erhöht wird, und eine Kühlstation, in der die Temperatur unter die Glasübergangstemperatur abgesenkt wird, geführt wird, daß die Folie im wesentlichen kontinuierlich gegen das Prägeelement an mehreren Druckstellen gedrückt wird, die mit Abstand in der Heizstation aufeinanderfolgen, wobei die eine Oberfläche der Folie so lange mit dem ihm gegenüberstehenden

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Präzisionsprägemuster in Berührung bleibt, bis die Oberfläche die Musterprägung angenommen hat, und daß die Folie unter Druck so lange gegen das Prägeelement gehalten wird, bis dieses die Kühlstation durchlaufen hat, worauf die Folie vom Prägeelement abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn durch die Heizstation zylindrisch ist und die Druckstellen durch wenigstens drei mit Abstand zueinander angeordnete Preßwalzen gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Prägewerkzeug ein flexibles, nahtloses Metallband ist, das in der Heizstation über eine innenbeheizte Heizwalze und in der Kühlstation über eine innengekühlte Kühlwalze läuft.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prägewerkzeug eine umlaufende, wellenlose zylindrische Nickeltrommel ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie vor dem Einprägen des Prägemusters auf seiner der zu prägenden Fläche gegenüberliegenden Fläche mit einem Film aus thermoplastischem Material beschichtet wird, dessen Glasübergangstemperatur höher als die der Folie und daß die Druckstellen für die Erzeugung des Prägemusters ihren Druck durch den Film hindurch auf die Folie ausüben.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus Acryl oder einem Acrylnitril-Polymer und der Film aus Polyester besteht, daß

die Temperatur des Prägemusters in der Heizstation ausreichend hoch ist, um die Temperatur des Folienbandes zwischen 220 und 245⁰C zu erwärmen, und daß die Temperatur des Prägemusters in der Abkühlstation ausreichend tief ist, um die Temperatur des Folienbandes auf 93⁰C oder darunter zu senken.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Folie auf etwa 230⁰C angehoben und auf etwa 82⁰C abgesenkt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Film transparent ist und die optischen Eigenschaf ten der Folie ohne Entfernen des Films von der reflektierenden Folie kontinuierlich überwacht werden.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstation mit einem Infrarotheizer und die Kühlstation mit einer Kühlflüssigkeit, in die der untere Teil der Trommel eintaucht, ausgestattet.sind und daß der Umlaufbereich der Trommel zwischen Heizer und Flüssigkeit die Heizstation darstellt.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie zwischen benachbarten Paaren der Druckstellen durch ein Hilfsband kontinuierlich gegen das Prägeelement gedrückt wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Präzisionsmuster die Gestalt einer Anordnung negativer Tetraederelemente (Dreikante lemente) hat, so daß die dadurch geformte

Folie auf ihrer Oberfläche positive Tetraederelemente erhält und das fertige Folienband eine Anordnung retroreflektiver Tetraederelemente trägt.

12. Vorrichtung zum kontinuierlichen Prägen eines Präzisionsmusters auf einer Oberfläche eines thermoplastischen Materials,

gekennzeichnet durch eine Prägeeinrichtung (34) mit einem endlosen, nahtlosen Prägewerkzeug (48) in Gestalt eines dünnwandigen Metallelementes, das auf seiner Außenfläche ein Prägemuster in negativer Ausbildung des zu formenden Präzisionsmusters trägt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, da<lurch gekennzeichnet, daß die Prägeeinrichtung (36) Mittel zum kontinuierlichen Fortbewegen des Prägeelementes (48) entlang einer geschlossenen Bahn, Heizmittel (50) zum Anheben der Temperatur des Prägemusters über die Schmelztemperatur des Folienbandes (13), während dieses sich im ersten Abschnitt der Umlaufbahn befindet, Kühlmittel (52) zum Absenken der Temperatur des Prägemusters unter die Schmelztemperatur, während sich das Prägeelement (48) in einem zweiten Abschnitt der Umlaufbahn befindet, eine Vielzahl von Druckpunkten (58), die entlang des ersten Umlaufbahnabschnittes aufeinander-' folgen, um das Folienband (13) mit einer Oberfläche, die dem Prägemuster gegenübersteht, gegen dieses zu drücken, bis die Oberfläche das Prägemuster angenommen hat, Mittel, um das Folienband (13) solange gegen das Prägeelement (48) zu drücken, bis letzteres den zweiten Bahnabschnitt durchlaufen hat, und Mittel (70) zum Abnehmen des Folienbandes (13) vom Prägeelement (48) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Prägeelement (48) ein nahtloses flexibles Metallband ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Prägeelement ein nahtloser, wellenloser Trommelzy-. linder (336) ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßpunkte durch wenigstens drei Preßwalzen (58) gebildet sind, die voneinander im Abstand angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwalzen aus elastischem Material mit einer Shorehärte A zwischen 20 und 90 bestehen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwalzen aus Silikongummi mit einer Shore-Härte A zwischen 60 und 90 bestehen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine innen-beheizte Heizwalzo und die Kühleinrichtung eine innen-gekühlte Kühlwalze sind, um die das Prägeband (48) herumgeführt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (74) zum kontinuierlichen überprüfen der optischen Eigenschaften des geprägten Folienbandes (12) .

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'21. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung durch einen Infrarotstrahler (338) und die Kühleinrichtung durch eine Kühlflüssigkeit (334), in die das untere Ende der Trommel (336) eintaucht, gebildet sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägemittel weitere Hilfsmittel (82) zum Anpressen des Folienbandes (12) gegen das Prägeformelement (48) zwischen benachbarten Paaren von Preßpunkten aufweisen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßpunkte durch wenigstens drei zueinander beab-

standete Preßwalzen (258) · gebildet werden, die von einem Hilfsmetallband (282) umschlungen werden, wodurch das Folienband (12) mit gleichmäßigem Druck gegen die Heizwalze (250) gedrückt wird.
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24. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Prazisionsmuster durch eine Anordnung von Tetraederreflektorelementen gebildet ist.