DE3421029C2

DE3421029C2 - Verfahren und Vorrichtung zum trockenen Bedrucken eines Werkstückes unter Verwendung einer Heißprägefolie

Info

Publication number: DE3421029C2
Application number: DE3421029A
Authority: DE
Inventors: Walter Steinhausen Mathis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1986-04-24
Also published as: EP0164001A2; EP0164001A3; DE3421029A1; EP0164001B1; CA1241566A; ZA854219B; DE3577524D1; JPS6116857A; JPH0310501B2; US4658721A; ATE52456T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum trockenen Bedrucken eines Werkstückes, Insbes. eines nachgiebigen Hohlkörpers, aus Kunststoff oder mit einer auf seiner Oberfläche angeordneten Kunststoffschicht, unter Verwendung einer Helßprägefoiie und eines Präge-Stempels und unter Anwendung von Wärme, Druck und Zeit, bei dem das Werkstück und der Prägestempel relativ aufeinander zu bewegt, unter Zwischenklemmung der Helßprägefolle in Kontakt gehalten, dabei Wärme übertragend und wieder wegbewegt werden, wobei die HeIB-prägefolie entsprechend dem Prägestempel auf das Werkstück aufgeklebt und nach einer Aokühlzeit mit Ausnahme des Druckbildes von dem Werkstück abgelöst wird. Es wird gleichzeitig eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aufgezeigt, mit einer Flxlerstation für das Werkstück, einer taktweise arbeitenden Vorschubeinrichtung für die HelBprSsefoIle, einem hubartig bewegbaren Prägestempel und einer Heizvorrichtung für den Prägestempel. Die Erfindung läßt sich sowohl beim Bedrucken starrer, d. h. nur Im Bereich der elastischen Mateöalverformung nachgiebiger Körper einsetzen. Mit besonderem Vorteil können aber auch durch ihre Formgebung nachgiebige Körper, beispielsweise geblasene Kunststoffflaschen, Insbes. für die Kosmetikindustrie, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bedruckt werden. Dabei spielt es keine Rolle, wie die zu bedruckende OberHäche des Werkstückes Im einzelnen gestaltet Ist; diese Oberfläche kann Insbes. eben, konvex-rund, konvex-oval oder auch konkav ausgebildet sein.

Der hler angesprochene Heißprägefollendruck Ist ein trockenes Druckverfahren, bei dem die Helßprägefolle auf die zu bedruckende Oberfläche aufgeklebt bzw. aufgeschmolzen wird. Die Helßprägefoiie selbst besteht aus einem Trägerband, einer Trennschicht, zweckmäßig einem Schutzlack, der eigentlichen Farbschicht, die oft eine zusätzliche Metallschicht enthält, und der Klebebzw. Verbindungsschicht zu der zu bedruckenden Oberfläche aus Kunststoff. Sämtliche anderen Schichten außer dem Trägerband werden beim Druckvorgang auf die zu bedruckende Oberfläche aufgebracht und nach entsprechender Abkühlung von der Helßprägefoiie bzw. dem Trägerband dort abgerissen, wo sie aufgeklebt bzw. mit der zu bedruckenden Oberfläche verbunden waren.

In der Heißprägetechnik werden bisher Im wesentllchen zwei Arbeltsverfahren angewendet, nämlich das Hubverfahren einerseits und das Abrollverfahren andererseits (Druckschrift der Firma Oeser »Prägefollendruck Oberflächenveredelungstechnik für Kunststoffe« 1979, S. 15-21; DE-OS 14 49 637). Bei dem Hubverfahren wird das Werkstück festgehalten und der Prägestempel hubartig bewegt. Der Prägestempel stellt einen starren Körper dar und besteht In der Regel aus Metall, also Insbes. Messing oder Stahl. Es werden auch Prägestempel eingesetzt, die auf einem starren Grundkörper aus Metall einen Stempelkörper aus Silikon aufweisen. Die Silikonauflage weist eine Materlaistärke je nach Anwendungsfall auf, die zwischen 0,8 und 4 mm betragen kann. Der Im Rahmen seiner Elastizität des Slllkonmaterlals zusam-

mendrückbare Stempelkörper dient dem Ausgleich von Toleranzen an der zu bedruckenden Oberfläche des Werkstückes. Es versteht sich, daß diese Toleranzen besser ausgeglichen werden können, je dicker die Slllkonauflage 1st. Andererseits verschlechtert sich der Wärmeabergang aus dem metallenen Grundkörper in die SiIikonauflage mit zunehmender Materialstärke. Hler sind also Grenzen gesetzt. Der Prägestempel ist an einen sog. Heizkopf montiert, In welchem oft mittels Heizpatronen die erforderliche Wärme entbunden wird, die dann durch Wärmeleitung Ober den Heizkopf und den metallenen Grundkörper des "'ägestempels durch Wärmeleitung übertragen wird. Ein solches System ist sehr träge. Die Stempelfläche des Prägestempels erhält etwa nach einer

stempel statt; das Werkstück wird also auf den stillstehenden Prägestempel zu bewegt. Da sich der Aufblasdruck In dsr Flasche natürlich nicht nur im Bereich drs Prägestempels auswirkt, sondern überall, muß die geteilte Form diesem Aufblasdruck standhalten und die Form muß auch geschlossen gehalten werden, was den Einsatz entsprechend ausgebildeter hydraulischer Pressen fur das Unter- und Oberteil erfordert. Über diesen Aufblasdruck werden auch die Toleranzen in der Oberflächengestalt der Hohlkörper, die bei deren Herstellung entstanden sind, ausgeglichen, wobei sich je nach der Genauigkeit der Herstellung der Flaschen ein Ausschußanteil nicht vermelden läßt. Der Prägestempel muß abgestimmt auf dieses Herstellungsverfahren In besonde-

halben Stunde Ihre Arbeitstemperatur, so daß mit dem 15 rer Welse hergestellt werden, damit die aufgeblasene Druckvorgang dann begonnen werden kann. Kunststoffflasche nur an den erhabenen Teilen des Stem

pelkörpers, also an der Stempelfläche anliegt und sich auch durch den Aufblasdruck nicht an den übrigen

Bei dem Abrollverfahren, welches insbes. zu einer flächigen Beschichtung zylindrischer oder leicht konischer Teile, wie Lippenstifthülsen, Cremedosen u. dgl. Teilen des Stempelkörpers anlegt. Nach dem Aufbringen

eingesetzt wird, wird das Werkstück bewegt und an dem 20 des Drucks und der Wärme, also dem Aufkleben bzw.

Prägestempel abgerollt. Der Prägestempel entspricht In seiner Länge der zu prägenden Abwicklung. Au»;h hierbei muß ein erheblicher Kontaktdruck erreicht werden, damit In der Kürze der zur Verfügung stehenden Zeit für Aufschmelzen der Heißprägefolie aui /je Oberfläche der Flasche im Bereich des Druckbildes wlru der Aufblasdruck aus dem Innenraum der Flasche weggenommen, wobei sich bereits in nachteiliger Welse eine Relativbe

den Abrollvorgang die erforderliche Temperatur erreicht IS wegung zwischen der heißen Oberfläche der Flasche mit wird. Das Verfahren ist insofern problematisch, als weder der Heüiprägefolie und der Form ergibt, die bei zu eine steuerbare Verweilzeit einerseits für die Aufbrin- frühem Öffnen der Form zu einem verwischten oder gung der Wärme noch eine definierte Abkühlzelt für die sonstwie beeinträchtigten Druckbild führen kann. Bei Verfestigung der aufgeprägten Schichten zur Verfügung dem Öffnen der Form kann nur beschränkt eine Abkühlsteht. Das Verfahren hat allerdings den Vorteil, daß beim 30 zelt eingehalten werden. bevor die Folie an gewissen Stellen bereits ungewollt abgerissen wird. Anschließend wird die Heißprägefolie von der nunmehr bedruckten Oberfläche des Werkstückes abgerissen bzw. abgelöst und taktweise um einen Nutzen weiterbewegt. Nachteilig an

Abrollvorgang eine biasenfrele Verbindung zwischen der aufgeklebten Druckschicht und dem Werkstück erreicht wird.
Besonders problematisch ist das Bedrucken von nach

giebigen, d. h. verformbaren Hohlkörpern, z. B. Flaschen 35 diesem Verfahren 1st, daß die Toleranzen der Hohlkörper

aus Polyäthylen, wie sie insbes. in der Kosmetikindustrie zur Abfüllung der verschiedenen flüssigen oder teigigen Produkte benutzt werden. Hierbei muß die Kunststoffflasche selbst nachgiebig und zusammendrückbar sein. durch den Aufblasdruck ausgeglichen werden, um überall den erforderlichen Kontakt zu bekommen. Es ist ein erheblicher Druck erforderlich, um die Flasche zu verformen; ein solcher Druck 1st nicht unbedingt füi den

um Ihren Inhalt beim Gebrauch entnehmen zu können. 40 eigentlichen Druck erforderlich. Für den Druckvorgang

Solche verformbaren Hohlkörper besitzen ganz verschiedene Gestalt von einem zylindrischen Querschnitt bis zu flach-oval, wobei die Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes nicht nur In einer Richtung bzw. Ebene kann ein übermäßiger Druck sogar nachteilig sein. Aufgrund der notwendigen Teilung der Form 1st ein Bedrucken eines solchen Hohlkörpers rundum oder im wesentlichen rundum In einem Schritt nicht möglich.

gekrümmt sein kann. Solche Hohlkörper werden mit 45 Der Prägewinkel kann nicht mehr als 181° betragen. Er

Hilfe einer geteilten Form bedruckt. Das Unterteil der Form Ist feststehend angeordnet und bildet ein Bett zur Aufnahme etwa der einen Hälfte der Flasche. Zu der Form gehört ein bewegliches Oberteil, so daß die liegt in der Praxis meist deutlich unter 180°, da gerade die Flächen, die In diesem Grenzwinkelbereich Hegen, zu Schwierigkelten Anlaß bieten. Weiterhin 1st nachteilig, daß das Ober- und Unterteil der Form sehr genau an die

Flaschen zwischen Ober- und Unterteil aufgenommen 50 Flaschenform angepaßt bzw. auf diese abgestimmt sein

und fixiert werden kann. Zwischen Ober- und Unterteil der Flasche läuft die Heißprägefolie durch. Der Oberteil besitzt eine Aussparung, In welchem der Prägestempel angeordnet und dabei starr mit dem Oberteil verbunden Ist. Der Oberteil der Form sitzt an dem sog. Heizkopf, in welchem die Wärme entbunden und nach unten geleitet wird, und zwar an den Prägestempel, nicht aber das Oberteil der Form. Das Oberteil der Form muß deshalb aus wärmeisolierendem Werkstoff bestehen. Nach dem Einbringen der Flasche In das Unterteil der Form wird die Form durch die hubartige Bewegung des Oberteils mit dem Prägestempel geschlossen. Anschließend wird die Flasche zwecks Erzeugung des für die Übertragung der Wärme erforderlichen Druckes zwischen Prägestem

pel, Helßprägefolle und der zu bedruckenden Oberfläche 65 damit unbrauchbar wl.-d.

müssen. Oft wird der gleiche kosmetische Gegenstand In Flaschen unterschiedlicher Größe und/oder Formgebung In unterschiedlicher Menge abgegeben, wobei aber das gle.'che Druckbild benutzt wird. Hierbei Ist es erforderlich, jeweils eine komplette Form mit Ober- und Unterteil und mit Prägestempel herzustellen und zu benutzen. Da der Prägestempel relativ zum Oberteil feststehend angeordnet ist, liegt auch das Druckbild relativ zu der zu bedruckenden Flasrhe fest. Eine Druckstandänderung erzwingt damit ebenfalls die Herstellung einer neuen Form. Weiterhin Ist nachteilig, daß Fremdkörper auf der Heißprägefolie, die In den Bereich des Prägustempels gelangen, Infolge der hohen auftretenden Aufblasdrücke dazu führen können, daß der Prägestempel verletzt und

aufgeblasen, wobei mit erheblichen Drücken In der Größenordnung von etwa 20 bar gearbeitet wird. Durch diesen Aufblasvorgang findet der Kontakt zum Präge-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, mit denen es möglich 1st, Werkstücke,

lnsbes. nachgiebige Hohlkörper, ganz verschiedener Gestalt und/oder verschiedenen Standorts des Druckbildes zu bedrucken.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Prägestempel durch fortlaufenden Anlegen über die gesamte Stempelfiäche mit dem Werkstück In Kontakt gebracht wird, und der Prägestempel dabei zumindest Im Bereich der Stempelfläche In eine der Gestalt des Werkstückes entsprechende Form gebracht wird. Die Erfindung eröffnet neben den Im Stand der Technik bekannten Verfahren, nämlich dem Hubverfahren, dem Abrollverfahren und dem Aufblasverfahren ein weiteres Verfahren, welches als kombiniertes Hub-Abrollverfahren bezeichnet werden kann. Während Im Stand der Technik bei dem Abrollverfahren und dem Aufblasverfahren das Werkstück bewegt wird, oder beim Hubverfahren der Prägestempel bewegt wird, wird hler das Werkstück und der Prägestempel relativ aufelnanderzubewegt. Das Werkstück kann dabei so positioniert bzw. stabilisiert werden, daß es keine Bewegung ausführen soll und kann. Der Prägestempel aber, der Im Stand der Technik immer als fester Körper ausgebildet 1st, der nur Im Bereich seiner Materialelastizität geringfügig zusammengedrückt werden kann. Ist bei Verwendung In dem vorliegenden Verfahren durch seine Formgebung, Insbes. seine Dünnwandigkeit und sein Material flexibel gestaltet. Diese Flexibilität wird dazu ausgenutzt, um den Prägestempel an das Werkstück anzuformen. Der Prägestempel legt sich also fortlaufend an das Werkstück an und nimmt dessen Gestalt während des Druckvorganges an. Hierdurch entsteht der unerwartete Vorteil, daß das Druckverfahren auch bei unterschiedlichster Gestalt der Werkstücke, also bei runden, ovalen, sonstwie konvexen, flachen oder auch konkaven Werkstücken eingesetzt werden kann. Es 1st sogar möglich, mit ein und demselben Prägestempel Werkstücke verschiedener Form zu bedrucken, wobei natürlich dasselbe Druckbild entstehi. Druckstandsänderungen sind völlig problemlos, well das Werkstück nicht in einer Form, die zur Aufnahme von Druck bestimmt ist, gehalten werden muß. Weiterhin ist überraschend, daß das Druckergebnis verbessert und der Ausschuß reduziert wird, well sich der Prägestempel bei jedem einzelnen Druckvorgang besser an das jeweilige Werkstück anpassen kann, so daß der Bedruckungsvorgang unabhängiger von den Toleranzen der belsplelsweise im Biasverfahren hergestellten Kunststofffiaschen wird. Die Zuverlässigkeit steigt. Da der Prägestempel gegenüber den Prägestempeln im Stand der Technik eine sehr viel kleinere Masse aufweist, ergibt sich nach kurzer Anwärmzeit die Flnsatzbereltschaft für den Druckvorgang. Hier ist eine Reduzierung von etwa einer halben Stunde auf eine Minute feststellbar. Durch den Wegfall des Ober- und des Unterteils der Form bei nachgiebigen Hohlkörpern entfällt auch die Anpassung dieser Formteile an die besondere Form des Hohlkörpers. Der Aufwand zur Herstellung des Prägestempels wird erheblich reduziert. Für den Fachmann erstaunlich ist ferner der weitere Vorteil, daß der Prägewinkel bei einem Druckvorgang 180⁼ und mehr betragen kann. Dies stellt für ein hubähnlich arbeitendes Verfahren eine Besonderheit dar und eröffnet die Möglichkeit, beispielsweise eine runde Flasche in einem einzigen Druckvorgang über einen Winkel von 210^s zu bedrucken. Ein Rundumdruck erfordert zwei Druck vorgänge. Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Druckmaschine vergleichsweise einfacher gestaitet und dimensioniert werden kann, weil der hohe Aufbiasdruck beim Bedrucken von nachgiebigen Hohlkörpern wegfällt. Die Flasche kann zwar Immer noch aufgeblasen werden, wenn sie besonders nachgiebig Ist, d. h. wenn und soweit es für Ihre Stabilität In der fixierten Lage sinnvoll erscheint. Der Aufblasdruck wird somit von etwa 20 bar beim Stand der Technik auf beispielsweise 2 bar für Stablllsierungszwecke gesenkt. Ein hoher Prägedruck wird mit dem neuen Verfahren nicht angestrebt, well mit einem hohen Prägedruck die Gefahr verbunden Ist, daß beispielsweise bei zu langer Zeltelnwlrkung eine ungewünschte Verformung der zu bedrukkenden Oberfläche eintritt. Bei dem neuen Verfahren tritt auch der weitere Vorteil auf, daß der Bedruckungsvorgang In kürzerer Zelt abläuft und damit auch weniger Wärme übertragen wird. Insbes. beim Drucken größerer Flächen ergeben sich durch den nachfolgenden Abkühlvorgang geringere Einfallstellen. Aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich auch mehrere Vorteile hinsichtlich nachfolgender Druck- oder Bearbeltungsvorgänge des Werkstückes. So Ist es möglich und kostenmäßig vertretbar, mehrere Drucksiaiiuiici'i in einer Maschine vorzusehen, well die einzelne Druckstalion vergleichsweise billiger herstellbar Ist. Auf diese Art und Welse wird es möglich, Prägedruckstationen mit Siebdruckstationen In einer Druckmaschine zu kombinieren und die Arbeitsgeschwindigkeiten aufeinander abzustimmen. Der Prägedruck wird nur so hoch gewählt, wie es für eine ordnungsgemäße Verformung bzw. Anlage des Prägestempels an dem Werkstück erforderlich Ist. Auf der Heiiiprägefolle vorhandene oder auf diese gefallene Fremdkörper können den Prägestempel nicht mehr unbrauchbar machen. Der flexible Prägestempel läßt es sinnvollerweise zu, bei seinem Anformvorgang an dem Werkstück auf der Oberfläche des Werkstückes an einer Stelle aufzusetzen und In einer Art Abrollvorgang sich anzulegen. Damit wird dem Einschluß von Luftblasen zwischen Heißprägefolie und Werkstückoberfläche entgegengewirkt. Die Heißprägefolie legt sich ohne Falten an das Werkstück ars und wird Im Druckbild mit der Werkstückoberfläche verbunden.

Insbesondere beim Bedrucken nichtebener Flächen bzw. Werkstücke wird zunächst die Heißprägefolie unter Verwendung einer Stützmaske an die zu bedruckende Oberfläche des Werkstückes angelegt und dabei fixiert. Anschließend wird der Prägestempel durch eine Aussparung In der Stützmaske an die bereits fixierte Helßprägefolie angelegt. Nach der Übertragung von Wärme vom Prägestempel auf die HelBprägefolle und die Oberfläche des Werkstückes wird zunächst der Prägestempel und nach einer Abkühlzeit die Stutzmaske vom Werkstück abgehoben. Die Verwendung der Stützmaske ist Immer dann sinnvoll oder In der Regel sogar erforderlich, wenn die zu bedruckende Werkstücksoberfläche konvex oder konkav ist. Nur bei einfachen eben ausgebildeten Werkstücken kann die Stützmaske auch einmal fehlen. Der wesentliche Vorteil der Verwendung der Stützmaske liegt darin, daß diese zunächst einmal die Heißprägefolie an die Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes anlegt und dort fixiert. Die Stützmaske weist eine Aussparung oder ein Fenster auf, durch welches hindurch der Prägestempel mit seinem Stempeikörper und Insbesondere der Stempelfläche sich direkt auf die Heißprägefolie auflegt, während die übrigen Teile des Prägestempels sich an der Stützmaske anlegen können. Durch die Gestaltung der Stützmaske kann zusätzlich auf den Abrollvorgang und die Anlage der Stützfläche an der Heißprägefolie Einfluß genommen werden. Die Stützrnaske dient aber auch dazu, die Übertragung von Wärme von den übrigen Teilen des Prägestempels - außer an der Stelle ihrer Aussparung bzw. des Fensters - zu verhindern. Die

Prägefolle darf ja außerhalb des Druckbildes nicht erwärmt werden, well sonst hler sonst zusätzliche nicht gewünschte Abdrücke am Werkstück entstehen würden. Weiterhin kann .-nan durch die Verwendung der Stützmaske den Vorteil ausnutzen, daß die Heißprägefolie vor, während und nach dem Prägevorgang relativ zur Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes unverrutschbar gehs'.iin wird. Damit läßt sich auch eine definierte Abkühlzelt nach Entfernung des Prägestempels von der zu bedruckenden Oberfläche einhalten. Das Druckbild wird sauberer und klarer.

Für die Übertragung der Wärme auf den Prägestempel bieten sich verschiedene Möglichkelten an. Besonders vorteilhaft Ist es, wenn die Wärme Induktiv auf den Prägestempel übertragen wird. Der Prägestempel wird mit seinem Metallteil In den geschlossenen Sekundärstromkreis eingeschaltet, so daß die Wärme unmittelbar dort entbunden wird, wo sie gebraucht wird. Es Ist lediglich noch die Übertragung der Wärme von der dünnen Metallschicht auf die dünne Silikon- oder Gummischicht erforderlich. Da diese Schicht sehr dünn gestaltet werden kann, well ja hohe Kontaktdruck nicht mehr erforderlich sind. Ist die Wärmeleitung Im Bereich des Stempelkörpers erheblich verbessert. Es gibt aber auch andere Wärmeerzeugungs- bzw. Übertragungsmöglichkelten. Beispielsweise könnte der Prägestempel mit seiner Stempelfläche oder auch auf seiner Rückseite durch eine Infrarotbestrahlung aufgeheizt werden, die entweder kontinuierlich oder auch in den Druckpausen durchgeführt werden könnte.

B "m Bedrucken von nachgiebigen Hohlkörpern wird das Werkstück nur mit einem für seine Stabilisierung erforderlichen Druck formlos, d. h. ohne Verwendung einer Form, aufgeblasen. Hierzu Ist es lediglich erforderlich, die Flasche Im Bereich des Flaschenhalses und des Flaschenbodens, also gegenüberliegend einzuspannen und für eine gezielte Einleitung der Aufblasluft In die Flasche Sorge zu tragen. Dieser Aufblasdruck hat nichts mit dem Kontaktdruck während des Druckvorganges beim Stand der Technik zu tun.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens arbeitet mit einer Aufnahmestation für das Werkstück, einer taktweise arbeitenden Vorschubeinricntung für die Heißprägefolie, einem zur Aufnahmestation relativ bewegbaren Prägestempel und einer Heizvorrichtung für den Prägestempel. Die Aufnahmestation kann in einfachster Weise ausgebildet sein, beispielsweise In Form eines Tisches für die Bedruckung ebener Werkstücke. Erfindungsgemäß besteht der Prägestempel aus elastisch verformbarem Material und ist so dünnwandig ausgebildet, daß er beim Anlegen an das zu bedruckende Werkstück sich elastisch verformend sich an dessen Oberfläche anlegt. Der Prägestempel kann aus einem dünnen verbiegbaren Metallblech bestehen, dessen Oberfläche zu der Stempelfläche ausgebildet Ist. Es ist natür- lieh auch möglich, daß das dünne Metallblech gleichsam den Grundkörper bildet, auf welchem ein ebenfalls sehr dünner Stempelkörper aus Kunststoff, Gummi, Silikon od. dgl. aufgebracht ist, der auf seiner dem Grundkörper abgekehrten Seite die Stempelfläche aufweist. Die Verbiegbarkelt bzw. Flexibilität des Prägestempels muß im elastischen Bereich liegen und so ausgebildet sein, daß er den einzelnen Anforderungen des speziellen Anwendungsfalles genügt. Es 1st beispielsweise auch möglich, den Prägestempel aus einem gummiartigen Metall herzustellen, in dessen Masse Metallpartikel In Form eines Gitters od. dgl. eingearbeitet sind. Zwischen dem Prägestempel und der Heißprägefolie 1st In der Regel eine diese fixierende Stützmaske vorgesehen, die eine Aussparung für den Durchtritt eines die Stempelfläche tragenden Stempelkörpers des Prägestempels aufweist. Diese Stützmaske kann überall etwa gleiche Wandstärke aufweisen. Sie besteht In jedem Falle auch aus elastischem Material, welches jedoch wärmeisolierend sein muß. Auch die Stützmaske nimmt beim Anlegen an das Werkstück dessen Oberflächenform an bzw. bildet diese nach. An die Stützmaske wird dann der Prägestempel beim Druckvorgang angeformt, wobei die Stempelfläche durch die Aussparung der Stützmaske hindurchtritt und sich direkt an der Trägerfolie der Helßprägefolle anlegt. Die Stutzmaske kann auch mit gezielt unterschiedlicher Wandstärke ausgebildet werden, um damit den Anformvorgang bzw. den Anlagevorgang der Stempeifläche am Werkstück zu beeinflussen. Die Stützmaske besteht aus biegsamem, auf Zug oder Druck belastbarem Material. Beim Bedrucken von konkaven Flächen muß die Stützmaske auf Druck belastbar sein, well sie ja die Heißprägefolie In diesem Bereich an das Werkstück andrücken muß.

Der Prägestempel besteht In bevorzugter Ausführungsform aus einem die Stempelfläche tragenden Stempelkörper aus elastisch nachgiebigem Material, Insbesondere Silikon und einem Grundkörper aus elastisch verbiegbarem Metallblech. Die Gesamthöhe des Prägestempels kann somit In der Größenordnung von 2-4 mm liegen.

Der Prägestempel kann mit seinem Grundkörper aus Metallblech In einem geschlossenen, induktiv erwärmten Stromkreis eingeschaltet sein. Dies stellt eine sehr schnellwirkende und gezielt steuerbare Erwärmungsmöglichkeit für den Prägestempel dar, so daß dessen Stempelfläche sehr genau mit der vorgesehenen Temperatur beheizt werden kann.

Wenn getrennte Antriebsvorrichtung für die Stützmaske einerseits und für den Prägestempel andererseits vorgesehen sind, ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit, die Heißprägefolie mit der Stützmaske vor, während und nach dem Kontakt mit dem Prägestempel gegenüber der zu bedruckenden Werkstücksoberfläche unverrutschbar festzuhalten.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter beschrieben und verdeutlicht. Es zeigt

Flg. 1 die Relativlage der wesentlichen Teile vor dem Bedruckvorgang eines Werkstückes mit zylindrischer Gestalt,

FI g. 2 die Relativlage der Teile gemäß FI g. 1 während des Bedruckungsvorganges,

Flg. 3 die Relativlage der Teile vor dem Bedruckungsvorgang eines ebenen Werkstücks,

FI g. 4 die Relativlage der Teile gemäß F1 g. 3 während des Druckvorganges,

Flg. 5 die Relativlage der Teile vor dem Bedruckungsvorgang eines konkaven Werkstücks,

FI g. 6 die Relativlage der Teile gemäß FI g. 5 während des Bedruckungsvorganges und

F1 g. 7 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf Stützmaske und Prägestempel.

Gemäß Fig. 1 seil ein Werkstück 1 ml» einem Druckbild 2 bedruckt werden. Das Werkstück 1 besitzt zylindrische Gestalt, besteht also beispielsweise aus einer entsprechend ausgebildeten Kunststoffflasche. Das Druckbild 2, welches in strichpunktierter Linienführung angedeutet ist, entsteht auf der Oberfläche des Werkstückes 1 und ist nur der Deutlichkeit halber hler In einem gewissen Abstand davon angedeutet. Tatsächlich 1st am Ende des Bedruckungsvorganges das Druckbild 2 auf der Oberfläche 3 des Werkstücks 1 angeordnet. Man

erkennt schon an dieser Stelle, daß der Prägewinkel 4, über den sich das Druckbild 2 an dem Werkstück 1 erstreckt, größer als 180° Ist.

Es rindet eine Heißpragefolie S üblichen Aufbaus Verwendung. In entsprechendem Abstand von der Heißprägefolle S ist line Stutzmaske 6 vorgesehen, die aus elastisch nachgiebigem, also verbiegbarem Material besteht, welches außerdem noch wärmelsollerend wirkt. Die Stutzmaske 6 weist eine Aussparung 7 oder ein Fenster auf, welches etwas größer ausgebildet Ist als das Druckbild 2.

Unterhalb der Stützmaske 6 befindet sich der Prägestempel 8, der aus einem Grundkörper 9 aus einem dünnen verbiegbaren Metallblech und einem Stempelkörper 10 aus Silikon oder einem anderen Kunststoff zusam- is mengesetzt sein kann. Der Stempelkörper 10 weist auf seiner dem Werkstück 1 zugekehrten Seite eine Stempelfläche 11 auf, In der diejenigen Stellen, die erhaben ausgebildet sind, die Linienführung bzw. Formgebung des Druckbildes 2 bestimmen.

Wie aus Flg. 2 ersichtlich Ist, wird bei einem Bedrukkungsvorgang des Werkstückes 1 zunächst die Stützmaske 7 In der dargestellten Welse um das Werkstück 1 herumgelegt, wobei die Stützmaske 7 die Helßprägefolle 5, die über entsprechende Rollen geführt wird, auf die Oberfläche 3 des Werkstückes 1 auf- und anlegt. Damit 1st die Helßprägefolle S fixiert. Es versteht sich, daß das Werkstück 1 fixiert 1st. Wenn es sich um einen sehr nachgiebigen Hohlkörper In Form einer Flasche handelt, kann dieser zu Stabilisierungszwecken vor Anlage der Stutzmaske auch mit niedrigem Druck aufgeblasen werden. In einem zweiten Anlagevorgang wird nun der Prägestempel 8 um das Werkstück 1 und die bandagenartig gehaltene Stützmaske 7 herumgelegt, und zwar so, daß der Stempelkörper 10 durch die Aussparung 7 der Stutzmaske 6 durchtreten kann und sich direkt auf die Oberfläche der Halßnrägefolje 5, und zwar Im Bereich des Trägerbandes, aufliegt. Dieser Auf- oder Anlegevorgang wird zweckmäßig so durchgeführt und gesteuert, daß eine fortlaufende Anlage resultiert, also zunächst an einer Stelle, vorzugsweise an der untersten Stelle des Umfangs der Kontakt erfolgt und Sich der Prägestempel gleichsam nach beiden Selten verformt, bis er genau die Form der Oberfläche des Werkstücks 1 und der Stützmaske 6 angenommen hat. Der Druckvorgang kann mit sehr niedrigem Kontaktdruck durchgeführt werden, so daß keine Gefahr besteht, daß das nachgiebige Werkstück 1 verdrückt oder sonstwie beschädigt wird. Während der zeitlich gesteuerten Kontaktzelt wird Wärme von dem Prägestempel 8 auf die Heißprägefolie S und auch auf die so Oberfläche 2 des Werkstückes 1 übertragen, so daß das Druckbild 2 auf die Oberfläche 3 aufschmilzt. Diese Wärme wird beispielsweise Induktiv Im Prägestempel 8 selbst erzeugt. Die Enden des Prägestempels 8 sind über Führungselemente 12 und elektrische Leitung 13 In einem geschlossenen Sekundärstromkreis angeordnet. Der Prägestempel 8 kann vorzugsweise kontinuierlich erwärmt werden. Die Wärme wird Im Prägestempel 8 erzeugt, während die elektrischen Leitungen 13 und die Führungselemente 12 kalt bleiben. Die im Grundkörper 9 entstehende Wärme wird durch die Wärmeleitung In den Stempelkörper 10 übertragen und über die Stempelfläche 11 abgegeben. Die Wege hler sind äußerst gering, so daß ein guter Wirkungsgrad erreichbar ist und die Oberflächentemperatur der Stempelfläche 11 in sehr engen Grenzen geregelt werden kann. Ist die "erforderliche Wärme aufgebracht und die Verweilzelt abgelaufen, wird zuerst der Prägestempel 8 von dem Werkstück 1 und der Stutzmaske 6 entfernt, wobei die Stützmaske 6 die Heißprägefolie 5 weiterhin unverrückbar an dem Werkstück 1 festhält. Nach Ablauf der erforderlichen Abkühlzelt wird auch die Stutzmaske 6 wiederum In Ihre In Flg. 1 ersichtliche Ruhestellung verschwenkt, wobei sich die Heißprägefolie 5 bzw. Ihr Trägerband von dem Druckbild 2, welches nun auf der Oberfläche 3 des Werkstückes 1 fixiert Ist, löst. Die Helßprägefolle 5 wird um einen Nutzen weiterbewegt und ein neuer Gegenstand 1 kann dem Druckvorgang unterworfen werden.

Aus den Flg. 3 und 4 ist der Bedruckungsvorgang auf der Oberfläche 3 eines ebenen Werkstückes 1 ersichtlich. Der Prägestempel 8 Ist hier genauso aufgebaut, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Flg. 1 und 2. Es kann sich sogar um den Identischen Prägestempel 8 handeln, so daß auch das gleiche Druckbild 2 auf dem Werkstück \ entsteht. Es 1st auch möglich, In diesem Falle ohne Einsatz der Stutzmaske 6 zu arbeiten, wenn sichergestellt ist, daß sich nur die Stempelfläche 1! über die Heißprägefolle 5 an der Oberfläche 3 des Werkstückes 1 anlegt. Dies kann durch gezielte Steuerung des Hubvorganges des Prägestempels 9 entsprechend dem Pfeil 14 erfolgen. Man erkennt aus Flg. 4, daß die Stutzmaske 6 auch mit unterschiedlicher Wandstärke ausgebildet sein kann, um den Abrollvorgang des Prägestempels 8 zu beeinflussen. Dieser Abrollvorgang beginnt auch hler In der Mitte der Stempelfläche 11 und setzt sich nach beiden Selten fort, wobei letztendlich der Grundkörper 9 an der Stützmaske 6 zur Anlage kommt und gehalten wird.

Die Flg. 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel zum Bedrucken eines Werkstückes 1 mit einer konkaven Oberfläche 3, auf der das Druckbild 2 aufgebracht werden soll. Man sieht hler, daß die Stützmaske 6 (Flg. 6) auf Druck beanspruchbar sein muß, well sie die Helßprägefolle 5 auf die konkave Oberfläche 3 des Werkstückes 1 aufdrückt. Gleiches gilt für den Prägestempel 8. Ansonsten ist aber Aufbau und Wirkungswelse ähnlich bzw. identisch.

Man erkennt an allen Ausführungsbeispielen, daß ein und derselbe Prägestempel 8 zum Bedrucken der verschiedenst geformten Oberflächen 3 der Werkstücke 1 einsetzbar Ist. Auch eine Druckstandsänderung, wenn also das Druckbild 2 höher oder niedriger an einer Flasche angebracht werden soll, Ist ohne weiteres möglich. Es muß hierzu weder ein neuer Prägestempel 8 noch eine neue Stützmaske 6 angefertigt werden. Es wird vielmehr einfach die Relativfrage zum Werkstück 1 geändert bzw. eingestellt.

Flg. 7 zeigt eine Draufsicht auf die Stützmaske 6 Im linken Teil, während im rechten Teil der Darstellung der darunter befindliche Prägestempel 8 erkennbar Ist. Die Stützmaske 6 kann beispielsweise aus Asbest bestehen oder damit beschichtet sein. Der Grundkörper 9 des Prägestempels 8 kann mit Einschnitten 15 ausgestattet sein, die so außerhalb des Stempelkörpers 10 angeordnet sind, daß der Prägestempel 8 im Randbereich in drei Teile unterteilt wird. Die damit abgeteilten Zungen 16 dienen der Beeinflussung des Abform- bzw. Anlegevorganges des Prägestempels 8 an der Oberfläche 3 des Werkstückes und werden nicht um das Werkstück 1 herumgelegt. Lediglich der Mittelteil 17 wird somit von den Führungselementen 12 erfaßt und um das Werkstück 1 herumgelegt. Damit bekommt gezielt die Stempelfläche 11 In Ihrer Mitte bzw. entsprechend der Symmetrieachse zunächst Kontakt mit dem Werkstück 1 bzw. der Helßprägefolle 5, während sich die übrigen Bereiche in symmetrischer Anordnung anlegen. Diese besondere Formgebung des Prägestempels 8 ist somit

11

wichtig für diesen Anlage- bzw. Abformvorgang des Prägestempels 8 an dem Werkstück 1, und zwar hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs.

Bczugszclchenllste: 5

1 =- Werkstück

2 = Druckbild

3 = Oberfläche

4 = Prägewinkel in

5 = Heißprägefolie

6 = Stützmaske

7 = Aussparung

8 = Prägestempel

9 = Grundkärper 15 10 = Stempelkörper

! 1 = Stempelfläche

12 = Führungselement

13 = elektrische Leitung

14 = Pfeil 20

15 = Einschnitt

16 = Zunge

17 = Mittelteil

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum trockenen Bedrucken eines Werkstückes, Insbesondere eines nachgiebigen Hohlkörpers, aus Kunststoff oder mit einer auf seiner Oberfläche angeordneten Kunststoffschicht, unter Verwendung einer Heißprägefolie und eines Prägestempels und unter Anwendung von Wärme, Druck und Zeit, bei dem das Werkstück und der Prägestempel relativ aufeinander zubewegt, unter Zwischenklemmung der Heißprägefolie in Kontakt gehalten, dabei Wärme übertragen und wieder wegbewegt werden, wobei die Heißprägefolie entsprechend dem Prägestempel auf das Werkstück aufgeklebt und nach einer Abkühlzelt mit Ausnahme des Druckbildes von dem Werkstück abgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägestempel (8) durch fortlaufendes Anlegen über die gesamte Stempeifläche (11) mit dem Werkstück (1) ic Kontakt gebracht wird und der Prägestempel (8) dabei zumindest Im Bereich der Stempeifläche (11) in eine der Gestalt des Werkstückes (1) entsprechende Form gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Heißprägefolie (5) unter Verwendung einer Stützmaske i6) an die zu bedrukkende Oberfläche (3) des Werkstückes (1) angelegt und dabei fixiert wird, daß der Stempelkörper (10) mit Stempeifläche (11) des Prägestempels (8) durch eine Aussparung (7) in der Stützmaske (6) an die bereits fixierte Helßprägefoiie (5) angelegt wird, und daß nach der Übertragung von Wäi je vom Prägestempel (8) auf die Heißprägefolie (5) und die Oberfläche (3) des Werkstückes (1) zunächst ΐ-j Prägestempel (8) und nach einer Abkühlzelt die Stützmaske (6) von dem Werkstück (i) abgehoben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bedrucken von nachgiebigen Hohlkörpern das Werkstück (1) nur mit einem für seine Stabilisierung erforderlichen Druck formlos »ufgeblasen wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren!* nach Anspruch 1 bis 3, mit einer Aufnahmestation für das Werkstück, einer taktweise arbeitenden Vorschubeinrichtung für die Helßprägefoiie, einem zur Aufnahmestation relativ bewegbaren Prägestempel und einer Heizvorrichtung für den Prägestempel, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägestempel (8) aus elastisch verformbarem Material besteht und so dünnwandig ausgebildet 1st. daß er beim Anlegen an das zu bedruckende Werkstück (1) sich elastisch verformend an dessen Oberfläche (3) anlegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Prägestempel (8) und der H.elßprägefolle (5) eine diese fixierende Stützmaske (6) vorgesehen Ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzmaske (6) aus biegsamem, auf Zug oder Druck belastbarem Material besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägestempel (8) aus einem die Stempelflache (11) tragenden Stempelkörper (10) aus elastisch nachgiebigem und temperaturbeständigem Material, Insbesondere Silikon, und einem Grundkörper (9) aus elastisch biegsamem Metallblech besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägestempel (8) mit seinem Grundköder (9) aus Metallblech In einem geschlosse

nen, induktiv erwärmten Stromkreis eingeschaltet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, daß für die Stützmaske (6) eine von der Antriebsvorrichtung für den Prägestempel (8)

s getrennte Antriebsvorrichtung vorgesehen Ist.