DE69129567T2

DE69129567T2 - Vorrichtung für die Herstellung von flexographischen Druckplatten

Info

Publication number: DE69129567T2
Application number: DE69129567T
Authority: DE
Inventors: Kurt F. F. C/O Minnesota Mining An St. Paul Minnesota 55133-3427 Feil; Craig D. C/O Minnesota Mining And St. Paul Minnesota 55133-3427 Lien; John A. C/O Minnesota Mining And St. Paul Minnesota 55133-3427 Martens; John A. C/O Minnesota Mining And St. Paul Minnesota 55133-3427 Peterson; Gary A. C/O Minnesota Mining And St. Paul Minnesota 55133-3427 Staus; Gary D. C/O Minnesota Mining And St. Paul Minnesota 55133-3427 Vanderwerff
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: DuPont Operations Worldwide Inc
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2011-07-12
Also published as: DE69129567D1; EP0469735A2; US5279697A; HK1012167A1; JPH0489342U; EP0469735B1; JP2562273Y2; EP0469735A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft flexographisches Drucken. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen zur Herstellung von flexographischen Druckplatten.
"Flexographie" steht allgemein für ein Druckformat unter Verwendung eines flexiblen Substrats, das eine elastomere oder kautschukartige Reliefdruckoberfläche aufweist. Eine "Verbundfolie" ist eine solche mit mehrfachen Lagen, wobei die aneinandergrenzenden Lagen aus unterschiedlichen Materialien erzeugt werden. Der Begriff "Elastomer" oder "elastomer" wird zur Bezeichnung von Kautschuken oder Polymeren verwendet, die über Rückstelleigenschaften verfügen, die denen des Kautschukes ähnlich sind. Speziell sind Elastomere in der Lage, sich erheblich dehnen zu lassen und danach bei Freigabe der Dehnungsspannung des Elastomers ihre ursprünglichen Abmessungen wieder anzunehmen. In allen Fällen muß ein Elastomer in der Lage sein, sich einer Dehnung von mindestens 10 % (bei einer Dicke von 0,5 mm) unterziehen zu lassen und seine ursprünglichen Abmessungen wieder anzunehmen, nachdem es für 2 Sekunden bei der Dehnung gehalten wurde und danach eine Relaxationszeit von 1 Minute erhalten hatte.
Typischer kann sich ein Elastomer einer Dehnung von 25 % unterziehen lassen, ohne seine Elastizitätsgrenze zu überschreiten. In einigen Fällen können sich Elastomere einer Dehnung von bis zu 300 % oder mehr bezogen auf ihre ursprüngliche Abmessung unterziehen lassen, ohne zu reißen oder die Elastizitätsgrenze der Zusammensetzung zu überschreiten. Elastomere werden normalerweise so definiert, daß sie diese Elastizität nach dem Standard ASTM D883-866 als ein makromolekulares Material aufweisen, das bei Raumtemperatur rasch näherungsweise seine Anfangsabmessungen und Form nach wesentlicher Deformation durch eine schwache Spannung und Freigabe der Spannung wieder annimmt. Normalerweise schließen diese Zusammensetzungen Verbindungen mit verhältnismäßig hoher relativer Molekülmasse ein, die beim Curing ((Härten)) ein zusammenhängendes Netzwerk oder eine zusammenhängende Struktur bilden. Das Curing kann eine Vielzahl von Maßnahmen sein, einschließend die Verwendung chemischer Vernetzungsmittel, Katalysatoren und/oder Bestrahlung.
Die ersten flexographischen Druckplatten wurden aus natürlichen oder synthetischen Kautschukmischungen hergestellt, die chemisch unter wärme und Druck in einer Form unter Verwendung von konventionellen Kautschukvulkanisiermitteln, wie beispielsweise Mercapto-Verbindungen vernetzt ((vulkanisiert)) wurden. In jüngster Zeit wurden elastomere Photopolymer-Zusammensetzungen beschrieben (Elastomer enthaltende Zusammensetzungen, die bei Exponierung an aktinischer Strahlung vernetzbar sind), die zur Herstellung von Druckplatten für den Hochdruck verwendbar sind. Beispielsweise beschreiben die US-P-4 369 246 und 4 423 135 Lösemittelunlösliche, elastomere Druckplatten für den Hochdruck, die erzeugt werden, indem auf ein flächiges Trägermaterial eine Lage einer photosensitiven Zusammensetzung aufgebracht wird. Die flexographische Platte wird danach erzeugt, indem die Deckfolie abgezogen wird, die Schicht bildpunktweise an aktinischer Strahlung durch die Folie hindurch exponiert wird und die Folie und nichtexponierten Bereiche der Schicht durch Waschen mit Lösemittel entfernt werden. Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Platte ist den vorstehend beschriebenen Verfahren mit der Ausnahme ähnlich, daß die Reliefbereiche der Platte durch Auswaschen der Bereiche, die nicht an Strahlung exponiert wurden, mit einem wäßrigen Entwickler erzeugt werden.
Bei beiden vorstehend beschriebenen Verfahren mit wäßrigem Auswaschen oder Auswaschen mit Lösemittel werden mehrfache Verarbeitungsschritte erforderlich, die zeitaufwendig sind und daher kostspielig sind. Darüber hinaus erzeugen diese Technologien bei der Erzeugung flexographischer Druckplatten potentiell toxische Abfallprodukte.
Infolge der vorgenannten Beschränkungen der Verfahren bekannter Ausführung zur Erzeugung von flexographischen Druckplatten wurde eine neuartige Reihe von strahlungshärtbaren Polyurethan-Elastomeren entwickelt, die den Vorteil haben, für die Erzeugung flexographischer Druckplatten verwendbar zu sein, ohne die Verwendung von Lösemittel- oder wäßrigen Waschsystemen zu erfordern. Die US-A-557 969 unter dem Titel "Zusammensetzungen für Druckplatten" wurde am 26. Juli 1990 von Martens angemeldet, einem der Miterfinder der vorliegenden Erfindung (nachfolgend bezeichnet als "die Anmeldung der Martens-Zusammensetzung"). Diese Anmeldung offenbart Zusammensetzungen für flexographische Druckplatten.
Eine flexographische Druckplatte 11, die mit Hilfe einer in der Anmeldung der Martens-Zusammensetzung offenbarten Verbindung hergestellt wurde, ist in Fig. 1 im Querschnitt dargestellt. Die Druckplatte 11 verfügt über eine erste Unterlage 15, die ein Polymer oder ein Metall sein kann. Bevorzugte Polymere schließen beispielsweise Polyester, Polycarbonat oder Polyimid ein. Dieses Unterlagenmaterial kann beispielsweise auch aus Stahl oder Aluminium gefertigt sein. Das Unterlagenmaterial wird reißfest ausgewählt und muß einen verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt haben, beispielsweise oberhalb der Schmelztemperatur der nächsten, auf der Unterlage erzeugten Schicht. Auf die Unterlage wird eine zweite, im wesentlichen gleichförmige Schicht 17 aufgebracht. Die zweite Schicht wird aus einem strahlungsvernetzbaren Polymer erzeugt, wie beispielsweise einem Polyurethan-Elastomer. Die Elastomerschicht kann an diesem Unterlagenmaterial adhäsiv oder chemisch gebunden sein (nicht gezeigt). Die Unterlage bildet in Kombination mit dem strahlungsvernetzbaren Polymer eine "flexible Folie".
Die flexible Folie wird danach an aktinischer Strahlung an einer Oberfläche 23 der Unterlage 15 exponiert, um einen Teil der zweiten Schicht 17 chemisch zu vernetzen und zu härten und eine Unterschicht 25 entsprechend der Beschreibung in der Anmeldung von Martens unter dem Titel "Flexographic Printing Plate Process" von John Martens, einem Miterfinder der vorliegenden Erfindung, Anmeldung Nr. 558 301 vom 26. Juli 1990 (nachfolgend bezeichnet als "Anmeldung des Martens-Verfahrens") zu erzeugen. Ein Teil der Folie wird bildpunktweise an aktinischer Strahlung an der gegenüberliegenden Oberfläche 27 exponiert und es erscheint ein sichtbares Bild in den exponierten Bereichen der strahlungsvernetzbaren Schicht.
Die strahlungsexponierten Teile 29 der flexiblen Folie werden chemisch vernetzt und härten. Die gehärteten Teile haben eine erhöhte Schmelztemperatur und sind unter normalen Bedingungen in flexographischen Druckfarben unlöslich. "Normale" Bedingungen schließen Druckplattentemperaturen zwischen 11,6 ºC (53 ºF) und 31,1 ºC (88 ºF) ein.
Es wird ein absorbierendes ((nachfolgend auch bezeichnet als "saugfähig")) Material ausgewählt, das über eine Schmelztemperatur oberhalb der Schmelztemperatur der nichtexponierten oder "nichtvernetzten" Teile der strahlungsvernetzbaren Zusammensetzung verfügt und eine gute Reißfestigkeit bei den gleichen Arbeitstemperaturen hat. Vorzugsweise widersteht das ausgewählte Material Temperaturen, die zur Verarbeitung der Folie in einem nichtstationären Zustand erforderlich sind, beispielsweise wo die Platte während des Erhitzens keinen thermischen Gleichgewichtszustand erreicht. Die absorbierende Folie befindet sich im Kontakt mit einer Oberfläche 27 der strahlungsvernetzbaren Schicht der erhitzen flexiblen Folie und saugt die schmelzflüssig gemachten Teile 31 des Elastomers von der oberen Oberfläche ab, indem eine flexographische Druckplatte 11 erzeugt wird. Wie in der Anmeldung des Martens-Verfahrens beschrieben, müssen die am meisten bevorzugte Druckplatte und eine Folie aus dem am meisten bevorzugten absorbierenden Material dreimal in Kontakt gebracht werden, um das schmelzflüssig gemachte, nichtvernetzte Elastomer zu entfernen.
Die in der Anmeldung des Martens-Verfahren beschriebenen Druckplatten werden zwischen 31,1 ºC und 155,5 ºC (88 ºF und 312 ºF) erhitzt, wobei die nichtvernetzte Zusammensetzung während des Kontaktes mit der absorbierenden Schicht flüssig wird und in die absorbierende Schicht fließt. Vorzugsweise wird der größte Teil der Zusammensetzung in den nichtvernetzten Bereichen von dem flexiblen Substrat entfernt und in das absorbierende Material eingesaugt.
Ebenfalls wird angestrebt, daß die erhöhten Temperaturen, die angewendet werden, um zu bewirken, daß die nichtvernetzte Zusammensetzung in die absorbierende Schicht einfließt und von ihr aufgesaugt wird (ihre Viskosität vermindert oder ihre Erweichungstemperatur überschreitet, siehe z.B. den Standard ASTM D 1238-86), das flexible Substrat oder die gehärtete zusammensetzung um nicht mehr als 2 % in jeder Oberf lächenrichtung verformt. Die tatsächlichen Temperaturen werden von dem speziellen Substrat und der speziellen Zusammensetzung abhängen, die verwendet werden.
Nach dem Vernetzen von Teilen der elastomeren Schicht werden die nichtvernetzten Teile entfernt, um eine erhabene Struktur freizulegen, die zur Druckoberfläche der Platte wird. Die "Reliefteile" sind die erhobenen Teile der flexographischen Druckplatte, die mit Druckf arbe überzogen werden und mit den Druckmitteln in Kontakt gelangen. Die Reliefstruktur ist an der Trägerschicht über physikalische und/oder chemische Wirkung gebunden und bleibt während des Druckprozesses durch wiederholtes Drucken an ihrem Platz. Die exponierte Oberfläche der vernetzten elastomeren Schicht wird daher zur farbaufnehmenden Oberfläche, die sowohl die Druckf arbe von der Druckfarbreihe aufnimmt als sie auch auf das zu bedruckende Substrat während des Druckprozesses überträgt.
Der Verfahrensschritt des Härtens oder Vernetzens (mit Hilfe von Strahlung) kann ebenfalls dazu beitragen, die Adhäsion der Zusammensetzung an dem Substrat zu erhöhen.
Dieses kann durch direkte Adhäsion der vernetzenden Zusammensetzung an dem Substrat erfolgen, beispielsweise entweder durch chemische Adhäsion als Folge der Reaktion oder durch physikalisches Haften an der Oberflächenstruktur auf der flexiblen Schicht. Die Grundierschicht kann photosensitiv oder photomsensitiv sein, um diese Haftwirkung zu unterstützen. Flexographische Platten mit einer Schicht zur Erzeugung von Reliefbildern werden vorzugsweise aus Polymeren erzeugt, die über eine niedrige Schmelztemperatur verfügen, einen hohen Schmelzflußindex haben, strahlungsvernetzbar sind und elastomere Polyurethan- Zusammensetzungen sind. Die Zusammensetzung sollte über eine ausreichende Quellfestigkeit nach dem Vernetzen verfügen. Die vernetzten Elastomer-zusammensetzunmgen sollten besonders widerstandsfähig gegenüber Volumenzunahme und Quellen beim Eintauchen in flexographischen Druckfarben sein, wie beispielsweise Druckf arben auf Wasserbasis, die im Prozeß des flexographischen Druckens eingesetzt werden. Dieses Merkmal des geringen Quellens ist für die gebrauchsfertige Druckqualität entscheidend, die mit der Druckplatte erzielt wird, da das Quellen eine Vergrößerung der Abmessungen des Reliefbildes bewirkt.
Die Drucknutzungsdauer oder Laufzeit der Platte auf der Presse (die Zahl der Andrucke, bis ein Ausfall erfolgt) kann auch stark durch das Quellen herabgesetzt werden, was zu einem Verlust der mechanischen Festigkeit der vernetzten Elastomer-Zusammensetzung führt. Strahlungsvernetzbare Polyurethan-Druckplatten härten oder vernetzen bei Exponierung an aktinischer Strahlung ohne Notwendigkeit zusätzlicher Vinyl enthaltender monomerer Additive, wie beispielsweise Monomere, die mehr als eine Vinyl-Gruppe pro Molekül enthalten. Mit der Anwendung eines Prozesses zum Vernetzen, der keine Verwendung von Lösemitteln erfordert, werden die durch Belastung hervorgerufenen schädlichen Umwelteinflüsse vermieden.
Mit strahlungsvernetzbarem Elastomer beschichtetes flächiges Material ist gegenüber kaltem Fließen während der Lagerung beständig. Elastomere, die einem zu starken kalten Fließen unterliegen, führen zu Druckplatten mit nichtakzeptabler Schwankung der Plattendicke. Die strahlungsvernetzbaren Polyurethan-Elastomere verfügen über eine gute bis überlegene Beständigkeit gegen kaltem Fließen vor der durch Strahlung eingeleiteten Vernetzung oder Härtung.
Die Verwendung flexographischer Druckplatten ist beliebt, da der Prozeß ein "direkter" Druckprozeß ist. Die Druckplatte und ihre temporär gebundene Farbschicht befinden sich im direkten Kontakt mit dem Substrat, beispielsweise dem zu bedruckenden Papier oder der zu bedruckenden Folie. Vor den Erfindungen von Martens gab es keine Vorrichtungen zur Verarbeitung von flexographischen Druckplatten durch Schmelzflüssigmachen eines Teils der flexiblen Folie und Entfernung der schmelzflüssig gemachten Teile mit einem saugfähigen Material.
Die US-P-3 264 103 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Druckplatte für den Hochdruck, umfassend: (1) Exponieren einer festen, photopolymerisierbaren, thermoplastischen und auf einem Träger befindlichen Schicht an aktinischer Strahlung durch eine ein Bild aufweisende Transparentfolie; (2) Erhitzen dieser Schicht auf eine Temperatur zwischen den Fließtemperaturen der exponierten und der nichtexponierten Schichtmaterialien; sowie (3) mit dieser erhitzten Schicht eine poröse Matrix unter Druck in Kontakt bringen, um mindestens etwa 80 % des geschmolzenen nichtexponierten Materials durch Absorption ((Saugfähigkeit)) zu übertragen und auf dem Träger ein Reliefbild zu hinterlassen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist eine mechanische Vorrichtung zur Erzeugung einer flexographischen Druckplatte, wobei die Platte vorzugsweise von einem Blatt einer bildpunktweise bestrahlten Folie erzeugt wird, hergestellt nach dem in der Anmeldung des Martens-Verfahrens offenbarten flexographischen Druckplatten-Verfahrens. Die Vorrichtung erzeugt eine flexographische Druckplatte aus einem Blatt einer Folie, von der mindestens eine ihrer Schichten partiell schmelzflüssig werden kann. Die Vorrichtung schließt Mittel zum Erhitzen ein, um Wärme auf das Blatt der Folie für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur aufzubringen, die ausreichend sind, um einen Teil der Schicht schmelzflüssig zu machen. Das am meisten bevorzugte Mittel zum Erhitzen schließt einen elektrischen Heizmantel ein. Der Mantel ist auf einer Innenseite einer drehbaren Vorwärmtrommel aufgebaut, die das Blatt der Folie hält und übernimmt das Vorheizen der Folie bis zu einer Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes der nichtvernetzen Teile der Schicht. Das Mittel zum Heizen der bevorzugten Ausführungsform schließt auch einen elektrischen Heizapparat mit Kern ein, der in einem wesentlichen zylindrischen Hohlraum einer Heißtrommel angeordnet ist. Der Heizapparat mit Kern beheizt die Heißtrommel auf eine Temperatur der Außenhaut, die den Schmelzpunkt der nichtvernetzten Teile der Folie überschreitet.
Die bevorzugte Ausführungsform schließt ebenfalls ein erstes Mittel zum Zuführen eines saugfähigen Materials zu einer Oberfläche der Schicht ein. In der bevorzugten Ausführungsform schließt das erste Mittel zum Zuführen einen Motor ein, der eine Antriebswelle dreht, die wiederum eine Antriebswalze dreht, die in der Lage ist, ein endloses Band von saugfähigem Material von einer Zuführrolle über eine Heißtrommel abzuziehen. Das saugf ähige Material befindet sich im Kontakt mit der heißen Oberfläche der Heißtrommel. Die vorliegende Erfindung schließt ebenfalls ein zweites Mittel zum Zuführen eines Blatts aus Folie zu dem Heizapparat ein, umfassend eine rotierende Vorwärmtrommel mit einer quer angeordneten Spannvorrichtung, wobei die Spannvorrichtung die führende Kante des Blatts der Folie auf der Außenseite der Vorwärmtrommel beim Drehen der Trommel befestigt. Die Trommel wird in der bevorzugten Ausführungsform mit einem elektrischen Heizmantel beheizt, um die Folie bis in die Nähe der Schmelztemperatur der nichtvernetzten Teile der Polymerschicht zu bringen.
Die vorliegende Erfindung schließt ebenfalls Mittel zum Druckerzeugen ein, um zu bewirken, daß eine Oberfläche der Folie und des saugfähigen Materials zueinander in direktem Kontakt gebracht werden. Das Mittel zum Druckerzeugen schließt in der bevorzugten Ausführungsform eine Reihe von Federn ein, um die Heißtrommel gegen die Vorwärmtrommel zu drücken. Es ist ein Pneumatikzylinder vorgesehen, der die Heißtrommel und das saugf ähige Band zu einer Oberfläche des Blatts der Folie bringt und mit ihr in Kontakt bringt, die wiederum in Kontakt mit der Folie auf der Vorwärmtrommel gelangt. Das Mittel zum Druckerzeugen erzeugt in der bevorzugten Ausführungsform einen ausreichenden Druck, um zu bewirken, daß mindestens ein Teil des schmelzflüssig gemachten Materials von dem saugfähigen Material aufgesaugt wird. Die vorliegende Erfindung schließt ebenfalls ein Trennmittel ein, um die Folie von dem saugfähigen Material zu trennen, sobald die angestrebte Menge des schmelzflüssig gemachten Materials von der Platte entfernt worden ist.
Damit gewährt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung (10) zum Erzeugen einer flexographischen Druckplatte (11), welche Platte aus einem Blatt einer Folie erzeugt wird, die mindestens eine Schicht aufweist, die partiell schmelzflüssig gemacht werden ((nachfolgend auch bezeichnet als "verflüssigt")) kann, umfassend:
Vorrichtung (10) zum Erzeugen einer flexographischen Druckplatte (11), welche Platte aus einem Blatt einer Folie erzeugt wird, die mindestens eine Schicht aufweist, die partiell verflüssigt werden kann, umfassend:
Mittel zum Erhitzen für das Aufbringen von Wärme auf das Blatt einer Folie für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur, die ausreichend sind, um zu bewirken, daß ein Teil dieser Schicht verf lüssigt wird, wobei das Mittel zum Erhitzen eine Heißtrommel (78) aufweist, die zur Rotation in einem ersten Abschnitt eines Rahmens befestigt ist und worin die Heißtrommel eine äußere Oberfläche aufweist, die mit einem Elastomer beschichtet ist;
erstes Fördermittel zum Zuführen eines absorbierenden Materials zu einer Oberfläche der Schicht dieses Folienblattes;
zweites Fördermittel für das Zustellen des Folienblattes zu dem Mittel zum Erhitzen, wobei das zweite Fördermittel eine Vorwärmtrommel (18) aufweist, die zur Rotation in einem zweiten Abschnitt des Rahmens befestigt ist und worin mindestens einer der ersten oder zweiten Rahmenabschnitte relativ zueinander beweglich sind, wobei die Vorwärmtrommel aus einem im wesentlichen zylindrischen Wandabschnitt (172) erzeugt wird und einen Hohlraum hat, der durch eine innere Oberfläche des zylindrischen Wandabschnittes begrenzt wird;
eine Nabe (174, 176) an jedem Ende, sowie Mittel zum Anbringen der Naben an dem zylindrischen Wandabschnitt, um eine Wärmeausdehnung zuzulassen;
Mittel zum Druckerzeugen, um zu bewirken, daß eine Oberfläche dieser Schicht und das absorbierende Material einander zugewandt zwischen der Vorwärmtrommel (18) und der Heißtrommel (78) bei einem so ausreichenden Druck in Kontakt kommen, daß mindestens ein Teil des verflüssigten Materials von dem absorbierenden Material absorbiert wird; sowie Mittel zum Trennen, um die Folie von dem absorbierenden Material zu trennen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Querschnittes einer erzeugten Druckplatte mit einer mehrlagigen Konstruktion;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 eine detaillierte Seitenansicht im Aufriß der Stellmittel der ersten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 4 eine detaillierte Seitenansicht im Querschnitt des zweiten Fördermittels;
Fig. 5 eine detaillierte Darstellung der Enden des Pneumatikzylinders;
Fig. 6 eine teilweise schematische Seitenansicht im Querschnitt einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7A-7D eine Reihe von Aufheizkurven, die zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 8 teilweise schematische Seitenansicht im Querschnitt der vorliegenden Erfindung mit der Heißtrommel im Eingriff;
Fig. 8A detaillierte Seitenansicht im Aufriß der Vorrichtung zum Druckbegrenzen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine aus der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung teilweise ausgeschnittene Endansicht im Aufriß;
Fig. 10 eine Seitenansicht im Aufriß der Vorwärmtrommel;
Fig. 11 eine detailliertere Ansicht von Zahnrad und Zahnritzel;
Fig. 12 eine Seitenansicht im Querschnitt der Trommel entlang der in Fig. 2 gezeigten Linie 12 ... 12;
Fig. 13 eine Seitenansicht im Aufriß der Nabel der Vorwärmtrommel.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung gewährt eine Vorrichtung zum Wärmeentwickeln von flexographischen Druckplatten. Eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine in Fig. 2 gezeigte Plattenverarbeitungseinheit 100 Die Plattenverarbeitungseinheit 10 der vorliegenden Erfindung nimmt ein zuvor erzeugtes und zuvor bildpunktweise an aktinischer Strahlung exponiertes flexibles Flächengebilde einer Folie ((nachfolgend bezeichnet als "Folienblatt")) 16 auf, wobei das Folienblatt eine Grundschicht und eine angrenzende Schicht eines strahlungshärtbaren, elastomeren Materials (vernetzbare Schicht) aufweist. Die Grundschicht hat eine bevorzugte Dicke von etwa 0,1270 mm bis etwa 0,1778 mm mit einer bevorzugten Dicke von etwa 0,1778 mm. Die strahlungsvernetzbare Schicht hat eine Dicke zwischen etwa 0,3556 mm und etwa 0,8890 mm mit einer bevorzugten Dicke von etwa 0,5080 mm. Ein Teil der strahlungsvernetzbaren Schicht wird durch aktinische Strahlung durch die untere Oberfläche 23 der in Fig. 1 gezeigten Unterlage hindurch unter Erzeugung eines vernetzten "Bodens 25" vernetzt. Danach wird die Folie bildpunktweise von der gegenüberliegenden Oberfläche 27 exponiert, um die gewünschten Teile der Platte zu vernetzen. Der Boden 25 hat eine Dicke von 0.1778 mm bis etwa 0,2540 mm mit einer bevorzugten Dicke von etwa 0,1778 mm.
Der nach dem Vernetzen verbleibende Teil der strahlungsvernetzbaren Schicht 17 besteht aus vernetzten Teilen 29 und nichtvernetzen Teilen (nicht gezeigt). Die Schicht, die sowohl vernetzte Teile als auch nichtvernetzte Teile enthält, hat eine Dicke zwischen etwa 0,1778 mm und etwa 0,6350 mm mit einer bevorzugten Dicke von etwa 0,3800 mm.
Beispiele für flexible Folienzusammensetzungen, die zur Erzeugung der vernetzbaren Schicht geeignet sind, wurden in der Anmeldung der Martens-Zusammensetzung offenbart. Obgleich die am meisten bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein in der Anmeldung der Martens-Zusammensetzung offenbartes strahlungsvernetzbares Polyurethan-Elastomer wärmeentwickelt, läßt sich die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung so auslegen, daß andere flexographische Druckplatten-Folien wärmeentwickelt werden können, wie beispielsweise die von der E. 1. Du Pont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, hergestellten "PLS-Druckplatten". Vor dem Zeitpunkt der vorliegenden Erfindung wurden die PLS- Druckplatten unter Verwendung von Lösemitteln entwickelt. Obgleich die PLS-Druckplatten auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung bearbeitet werden können, ist das Du Pont- Produkt weniger geeignet als die Martens-Druckplatten, da die Martens-Druckplatten während des Wärmeentwickelns keine Dämpfe abgeben, wie das bei den PLS-Druckplatten der Fall ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch nicht auf das Wärmeentwickeln flexographischer Druckplatten beschränkt. Die vorliegende Erfindung bezieht auch eine Vorrichtung mit ein, die in der Lage ist, eine Schicht einer flexiblen Folie zu erhitzen, die sich teilweise bis zu einer Temperatur schmelzflüssig machen läßt, die ausreichend ist, um mindestens einen Teil einer Schicht der flexiblen Folie für irgendeine Aufgabe zu schmelzen.
Für die ausschließliche Aufgabe der Veranschaulichung wird eine Vorrichtung, die zum Wärmeentwickeln flexographischer Druckplattenfolien in der Lage ist und in der Anmeldung der Martens-Zusammensetzung offenbart wurde, beschrieben. Speziell wird die erste bevorzugte Ausführungsform auf die Bearbeitung von Folie ausgelegt, wie beispielsweise "3M Brand Flexoplatetmil, die bei der Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, verfügbar ist.
Die erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 2 gezeigt und schließt einen Halterahmen 12 (schematisch in Fig. 6 gezeigt) und eine Zuführplatte 14 ein, die auf dem Halterahmen 12 befestigt ist, wobei die Zuführplatte 14 eine Größe und eine Form hat, die zur Aufnahme eines flexiblen Folienblattes 16 geeignet sind.
Obgleich die Größe der Folien, die zum Entwickeln duch die Plattenverarbeitungseinheit 10 geeignet sind, für die vorliegende Erfindung unbedeutend ist, kann man nach der ersten bevorzugten Ausführungsform Folien 14 mit einer Breite bis zu 35,56 cm und einer Länge bis zu 71,12 cm entwickeln. Die am meisten bevorzugten Folienabmessungen liegen bei einer Breite von 22,54 cm und einer Länge von 43,18 cm. Die am meisten bevorzugte Gesamtdicke der Verbundfolie liegt zwischen 0,4826 mm und 1,0668 mm mit einer bevorzugten Dicke von etwa 0,5715 mm (die Dicke des vorgenannten 3M-Produktes).
Vor dem Zeitpunkt der Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Wärmeentwickeln eines Folienblattes 16 zur Erzeugung einer flexographischen Druckplatte wurde eine Maske oder eine Schablone über die Folie gelegt und die Folie bildpunktweise an aktinischer Strahlung zum Härten eines Teils der strahlungsvernetzbaren Schicht exponiert. In der Anmeldung des Martens-Verfahrens wird das am meisten bevorzugte Verfahren zum Erzeugen, Bestrahlen und Wärmeentwickeln einer flexographischen Folie offenbart. Auf die Anmeldung des Martens-Verfahren wird hiermit Bezug genommen.
Das Martens-Verfahren wird nachfolgend kurz beschrieben. Es wird eine Verbundfolie entsprechend der Beschreibung in der Anmeldung der Martens-Zusammensetzung erzeugt. Die Folie wird bildpunktweise bestrahlt und danach bis zu zwischen 31,1 Cc und 155,5 CC (88 ºF und 312 ºF) in Abhängigkeit von der exakten ausgewählten Zusammensetzung erhitzt. Wenn die Folientemperatur sich der Schmelztemperatur der nichtvernetzten Teile der strahlungshärtbaren Schichtzusammensetzung nähert, wird die Folie mit einem vorerhitzten, saugfähigen Geflecht aus Vliesstoff als Bahnmaterial in Kontakt gebracht. Der am meisten bevorzugte Vliesstoff bei der James River Corporation of Richmond, Virginia, unter dem Warenzeichen "CEREX " verfügbar. Die Wärme in dem saugfähigen Geflecht wird bei Kontakt auf die flexible Folie übertragen und die Temperatur der flexiblen Folie auf eine Temperatur erhöht, die ausreichend ist, um die nichtvernetzten Teile der Schichtzusammensetzung schmelzflüssig zu machen und in die saugfähige Schicht aufgesaugt zu werden.
Es wird Druck aufgebracht, um das saugfähige Geflecht in einen innigen Kontakt mit der Folie zu bringen. Die am meisten bevorzugte Kraft dieses Kontaktes ist nicht bekannt. Es wird jedoch angenommen, daß zwischen 68,9 kPa und 689 kPa (10 psi und 100 psi) ausreichend sind, um die Aufnahme von der Folienoberfläche in das saugfähige Geflecht ohne Verformung der Verbundfolie zu verstärken.
Es werden mindestens 75 % der verflüssigten Zusammensetzung im Kontakt mit dem saugfähigen Geflecht aufgenommen. In der bevorzugten Ausführungsform wird der größte Teil der nichtvernetzten Anteile entfernt. Das Geflecht wird sodann von der Folie unmittelbar nach der Aufnahme entfernt, bevor das schmelzflüssige Polymer in der Lage ist, sich erneut zu verfestigen. Sodann verfestigt sich das schmelzflüssige Material in dem saugfähigen Geflecht.
Die Plattenverarbeitungseinheit 10 der vorliegenden Erfindung schließt eine Vorwärmtrommel 18 ein, die sich in der Ausführungsform zur Veranschaulichung von der ersten Seite 19 der Maschine gegen den Uhrzeigersinn dreht. Die Vorwärmtrommel 18 wird auf eine Temperatur erhöht, die ausreichend ist, um die Temperatur der nichtvernetzten Teile der strahlungsvernetzbaren Schicht bis zur Nähe ihres Schmelzpunktes zu erhöhen. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Vorwärmtrommel bei einer Temperatur zwischen 93,3 ºC und 137,7 ºC (220 ºF und 280 ºF) mit einer bevorzugten Betriebstemperatur von etwa 135 ºC (275 ºF) betrieben.
Gleichzeitig hat die Substratschicht eine sehr viel höhere Schmelztemperatur, die beispielsweise größer ist als die Betriebstemperatur der Vorwärmtrommel 18, weshalb die mechanischen Eigenschaften des Substrats durch diesen Vorwärmschritt nicht wesentlich verändert werden.
Die Vorwärmtrommel 18 verfügt über eine fluchtend aufgebaute Spannvorrichtung 20, die quer auf der äußeren Oberfläche der Trommel zum Festhalten einer Vorderkante 24 des flexiblen Folienblatts 16 an der äußeren Oberfläche 22 der Trommel angeordnet ist. Die Spannvorrichtung 20 ist in der bevorzugten Ausführungsform langgestreckt ausgeführt und verfügt über eine Vielzahl von Zähnen 26, die sich in einer zur Drehrichtung der Trommel tangential entgegengesetzten Richtung erstrecken. Im Betrieb wird die Spannvorrichtung 20 radial nach außen von der äußeren Oberfläche 22 der Vorwärmtrommel 18 mit Hilfe eines in Fig. 3 gezeigten Stellmittels 28 abgehoben. In der bevorzugten Ausführungsform besteht das Stellmittel 28 aus einem Paar von Pneumatikzylindern 30, die auf dem Halterahmen 12 und an den gegenüberliegenden Enden der Vorwärmtrommel 18 befestigt sind. Die Pneumatikzylinder sind radial in einem Winkel von näherungsweise 30º zur Vertikalen aufgebaut. Die Pneunamikzylinder 30 verfügen jeweils jiber ein Ende 32 (in Fig. 5 gezeigt) mit einem Anschlag 34, der eine von der Drehachse der Vorwärmtrommel 18 weggerichtete (in die Papierebene hinein) radiale Kraft ausübt. Die Betätigung des Stelimitteis 28 läßt sich besser verstehen, wenn zunächst die Merkmale der Spannvorrichutng 20 erklärt werden, die in Fig. 4 gezeigt wird.
Die Spannvorrichtung 20 ist im wesentlichen länglich In der bevorzugten Ausführungsform verläuft die Spannvorrichtung 20 über die gesamte Breite der Folie 16. In der bevorzugten Ausführungsform hat die Spannvorrichtung eine Breite von etwa 36,83 cm. Auf einer unteren Oberfläche der Spannvorrichtung 20 ist eine Vielzahl von Halteschenkeln 38 fest angeordnet, die sich durch die Trommelwandung hindurch in den inneren Teil der Vorwärmtrommel 18 erstrecken. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Halteschenkel 38 zylindrisch und mit einer Querstange 40 fest verbunden, die in der bevorzugten Ausführungsform aus einem rechteckigen Stabmaterial erzeugt ist.
An jedem Ende der Querstange 40 ist ein Nockenfolger 42 drehbar auf einer Achse 44 angeordnet, die im wesentlichen durch die Mitte der Stange 40 verläuft. Die Nockenfolger 42 sind in der bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen zylindrisch. Die Länge der Stange 40 ohne die Nockenfolger 42 ist in der bevorzugten Ausführungsform geringfügig kürzer als die Breite der Trommel 18, wobei sich die Nockenfolger 42 von den Seiten der Trommel 18 nach außen erstrecken.
Ein in Fig. 5 gezeigtes erstes Ende 32 des Pneuma tikzylinders 30 zieht sich in Reaktion auf ein Signal von dem Regler (nicht gezeigt) in einer mit dem Pfeil 48 angegebenen Richtung zurück. Der Regler (nicht gezeigt) ist programmierbar und kann von einer Schalttafel 50 aus (in Fig. 2 gezeigt) betätig werden. In der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schalttafel zahlreiche Merkmale wie beispielsweise einen EIN/AUS-Schalter, einen Wählerschalter zur Wahl der Zahl der erforderlichen Zyklen pro Folie, einen Öffnungs- und Schließschalter zum Betätigen der Spannvorrichtung, eine Vielzahl von Anzeigelampen zum Anzeigen des Arbeitstaktes der Maschine sowie LED-Anzeigen zur Anzeige der Betriebstemperaturen.
Jedes erste Ende 32 hat einen Anschlag 34, der sich weitgehend parallel zu einer Zylinder-Mittelachse 44 des Nockenfolgers 42 erstreckt. Der Anschlag 34 greift in den Nockenfolger 42 ein und ermöglicht, daß der Pneumatikzylinder 30 (gezeigt in Fig. 3) die Querstange 40 und Spannvorrichtung 20 nach oben anhebt (gezeigt in Fig. 4), und zwar weg von der Mittendrehachse 36 (gezeigt in Fig. 3) der Trommel 18. Die Spannvorrichtung 20 wird durch manuelles Schalten geöffnet, wenn die Vorwärmtrommel 18 ruht. Die erste bevorzugte Ausführungsform hat auch ein zweites Paar von Stellmitteln 54, das in Fig. 3 gezeigt ist, und auch Pneumatikzylinder 56, die an dem Rahmen 12 starr angeordnet sind. Die Pneumatikzylinder 56 haben jeder ein erstes Ende 58 mit einem Anschlag 60 (gezeigt in Fig. 5) zur Aufnahme der gleichen Nockenfolger 42 bei einer unterschiedlichen Drehposition, und wenn die Vorwärmtrommel 18 in Bewegung ist. Die Größe und die Form der Anschläge 60 gekrümmt und größer als Anschläge 34, da Anschläge 60 während der Rotation in die Nockenfolger 42 eingreifen, während Anschläge 34 in die gleichen Nockenfolger 42 eingreifen, wenn diese stehen.
Wiederum Bezug nehmend auf Fig. 4 sind Halteschenkel 38 zwischen der Spannvorrichtung 20 und der Querstange 40 vorgesehen und fest an der Spannvorrichtung 20 und der Stange 40 angebracht. Um jeden Halteschenkel 38 laufen Spannfedern 62 herum und halten die Spannvorrichtung 20 weitgehend mit der äußeren Oberfläche 22 der Trommel fluchtend, wenn auf die Nockenfolger 42 keine anderen Kräfte aufgebracht werden.
Die Spannvorrichtung 20 muß bis zu einer Höhe angehoben werden, die ausreichend ist, um ausreichend Spielraum für das Einsetzen der Vorderkante 24 des flexiblen Folienblattes 16 in die durch die untere Oberfläche 64 der Spannvorrichtung 20 und einer die Spannvorrichtung aufnehmenden Oberfläche 66 der Vorwärmtrommel 18 festgelegten Öffnung zu erlauben. Die Folie 16 braucht nur etwa 1,27 cm unterhalb der Zähne 26 der Spannvorrichtung 20 in Position gebracht zu werden, um die Folie an ihrem Platz zu halten.
Die untere Oberfläche 64 der Spannvorrichtung 20 hat eine nach unter hervorstehende Kante 68, mit der die Folie 16 fest gegriffen und auf der Trommel 18 in Position gehalten wird.
Bei Betätigung der Schalttafel 50 (gezeigt in Fig. 2) sollte sich die Vorwärmwalze 18 in der Ausgangsposition befinden. Anderenfalls betätigt der Regler den Stellmotor 73 der Vorwärmtrommel (gezeigt in Fig. 6) und bringt die Vorwärmtrommel 18 in die Ausgangsposition, wo sich die Spannvorrichtung 20 etwas oberhalb der Vorderkante einer Zuführplatte 70 befindet. Ein nockenbetätigter Mikroschalter 71 (gezeigt in Fig. 6) gibt ein Signal an den Regler zum Anhalten der Trommel, wenn die Trommel 18 die Ausgangsposition erreicht.
Zuführplatte 70 ist etwas geneigt, um die Vorderkante 24 der Folie 16 gegen die Spannvorrichtung 20 zu drücken. In der bevorzugten Ausführungsform wird ein manueller Schalter (nicht gezeigt) betätigt, um die Pneumatikzylinder 30 (gezeigt in Fig. 3) zu aktivieren, die die Spannvorrichtung 20 nach oben anheben und sie in einer "offenen" Position halten. Es wird ein zweiter manueller Schalter (nicht gezeigt) betätigt und die Spannvorrichtung geschlossen. Ein dritter "Start-Schalter" (nicht gezeigt) aktiviert die Folgeregelung. Nach Betätigung des Start-Schalters beginnt der Stellmotor 73 (gezeigt in Fig. 6) die Trommel 18 zu drehen. Die Trommel 18 dreht mit einer bevorzugten Umlaufgeschwindigkeit von etwa 40,64 cm/min, die auf der Trommeloberfläche gemessen wird.
Die Vorwärmtrommel 18 ist in der ersten Ausführungsform mit einem Mittel zum Vorwärmen ausgestattet, bei dem es sich um einen elektrischen Heizmantel 21 handelt, verfügbar bei der Watlow Electric Company of St. Louis, Missouri. Der am meisten bevorzugte Heizmantel ist ein gewickelter Heizmantel mit einer Dicke von 0,1143 cm, einer Breite von 45,72 cm und einer Länge von 60,96 cm. Der Heizmantel hat eine Leistung von 2.000 VA und erfordert eine Versorgungsspannung von 220 Volt. Jedes Mittel zum Heizen der Trommel ist solange akzeptabel, wie die Leistung der Heizung ausreicht, um auf der äußeren Oberfläche der Vorwärmtrommel 18 eine vorgewählte und relativ konstante Oberflächentemperatur von etwa 135 ºC (275 ºF) aufrecht zu erhalten.
Die Vorwärmtrommel 18 ist in der bevorzugten Ausführungsform mit einer Schicht 75 einer Siliconkautschuk-Zusammensetzung mit einer Shore A-Härte von etwa 55 beschichtet. Die am meisten bevorzugte Kautschuk-Beschichtung hat eine Dicke von 0,48 cm Siliconkautschuk und ist mit Aluminium-Partikeln imprägniert. Diese Art der Kautschuk-Beschichtung ist verfügbar bei Robinson Rubber Products Company, Inc. of New Hope, Minnesota. Es wird angenommen, daß die Aluminium- Partikel die Wärmeübertragungseigenschaften der Trommel um 10 bis 20 % verbessern.
Die Härte der überzugsschicht 72 ist wichtig, obgleich für die Erfindung nicht entscheidend. Für das Bedecken der Vorwärmtrommel der vorliegenden Erfindung sind flexible Beschichtungen mit einer Shore A-Härte zwischen 30 und 60 geeignet.
In Fig. 6 wird schematisch die am meisten bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Vorwärmtrommel 18 ist zur Rotation auf einem stationären Halterahmen 12 befestigt und dreht sich in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung entsprechend der Darstellung des Pfeils 72. Auf eine Oberfläche 13 einer zuführplatte 14 wird ein Folienblatt 16 (gezeigt in Fig. 2) aufgelegt und in die von dem Pfeil 74 angezeigte Richtung gedrückt. Die Vorderkante eines flexiblen Folienblattes 16 wird in Spannvorrichtung 20 eingesetzt. Während der Verarbeitung bleibt die Folie 16 auf der Oberfläche 22 der Vorwärmt rommel.
Die Plattenverarbeitungseinheit 10 der vorliegenden Erfindung schließt ein Fördermittel zum Zuführen eines endlosen Geflechtes 76 aus Vliesstoff ein, der in der bevorzugten Ausführungsform in Kontakt mit einer Heißtrommel 78 gelangt. Die Heißtrommel 78 erhöht die Temperatur des Geflechtes 76 auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der oberen Schicht der Folie. Das erwärmte Geflecht überträgt die Wärme an das flexible Folienblatt, bringt einen Teil der Schicht zum Schmelzen und saugt mindestens einen Teil des schmelzflüssig gemachten Polymers auf.
In der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Aufnahmerolle 80 zum Aufwickeln des Vliesstoffes nach der Verarbeitung vorgesehen. In der bevorzugten Ausführungsform hat die Aufnahmerolle 80 von einem Motor mit Drehzahlregelung einen unabhängigen Riemenantrieb.
Obgleich der spezielle Typ des saugfähigen Materials für die vorliegende Erfindung nicht entscheidend ist, ist der am meisten bevorzugte Vliesstoff Cerextm. Die Wahl des Materials des Geflechtes 76 hängt zum großen Teil von der Dicke des zu bearbeitenden flexiblen Folienblattes ab, von der Schmelztemperatur des saugfähigen Materials, von den Wärmeübertragungseigenschaften sowohl des flexiblen Folienblattes 16 als auch des Vliesstoffes und von der Festigkeit des saugfähigen Materials während der Abtrennung des Materials von der Folie 16.
Um die Verarbeitungstemperaturen, die Geschwindigkeiten und anderen Konstruktionsmerkmale zu bestimmen, muß zunächst der Typ des zu verarbeitenden flexiblen Folienblattes 16 ausgewählt werden und danach dessen Wärmeübertragungseigenschaften untersucht werden.
Eine im wesentlichen rechteckige Heizplatte wurde vorgesehen, um auf der am meisten bevorzugten Folie die Wärmeübertragungsdaten aufzunehmen. Die Temperatur der Heizplatte wurde auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der strahlungsvernetzbaren Schicht erhöht und bei dieser Temperatur für den ersten Versuch gehalten. Das am meisten bevorzugte saugfähige Material (Cerex ) wurde auf die Heizplatte gelegt. Danach wurde ein Blatt der flexiblen Folie mit der Substratseite nach oben auf das saugfähige Material gelegt. Die Oberflächentemperatur der Heizplatte sowie die Temperatur der Rückseite der Grundschicht wurden in Abhängigkeit von der Zeit gemessen.
Es wurde eine Kurve der Polymer-Temperatur an der Oberfläche bei einer Tiefe in dem Polymer von 0,254 mm aufgenommen. In den Versuchen wurde eine 0,5842 mm dicke Testfolie verwendet. Die Temperatur wurde auf der Y-Achse und die Zeit auf der X-Achse aufgetragen. Die Kurven hatten einen hyperbolischen Verlauf und verliefen asymptotisch zu der geregelten Oberflächentemperatur der Heizplatte. Fig. 7A-7D sind Aufheizkurven für die am meisten bevorzugte Folien-Zusammensetzung (3M Flexoplate , hergestellt von der Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota) bei unterschiedlichen Temperaturen. Die Temperatur der Heizplatte oder als eine Temperatur ausgewählt, die oberhalb der Schmelztemperatur der nichtvernetzten Teile der flexiblen Folie lag.
Auf der Grundlage des Verlaufs der Kurve der Folien- Oberflächentemperatur in Abhängigkeit von der Zeit wurden Daten mit einer Gleichung des Typs ausgeglichen:
Temperatur Zeit/(a + b x Zeit)
Die vorstehende Gleichung liefert eine gerade Linie, wenn Zeit/Temperatur gegen die Temperatur aufgetragen wird. Die Gleichung wurde für die Konstanten a und b bei zwei verschiedenen Temperaturen sowie bei verschiedenen Dicken der Verbundfolie aufgelöst. Die Konstanten a und b wurden für verschiedene Temperaturen und Dicken berechnet und in Tabelle I zusammengestellt. Tabelle I
Die Korrelationskoeffizienten für die vorgenannten Gleichungen waren jeweils größer als 0,90.
Danach wurde eine Gleichung aufgestellt, um die Konstanten a, b, die Temperatur und die Dicke der Platte in Beziehung zu setzen. Dem folgenden Modell liegt zugrunde, daß alle Materialien bei Beginn des Prüfens Raumtemperatur hatten und daß die Wärmeleitfähigkeiten jedes der Materialien gleich waren.
a = 8,46 x 10&supmin;³-3,17 x 10&supmin;&sup5; x Temp. +6,65 x 10&submin;&sub4; x Dicke
b = 6,02 x 10&supmin;³-9,43 x 10-6 x Temp. +9,61 x 10&supmin;&sup6; x Dicke
Die Temperatureinheiten waren ºC und ºF und die Einheiten der Dicke Mikrometer und mil (0,0254 mil/mm).
Dieses Beziehungen wurden verwendet, um Kurven zu erzeugen, mit denen Temperatur und eine vorgegebene Tiefe in dem Polymer in Abhängigkeit von verschiedenen Oberflächentemperaturen und -zeiten in Beziehung gebracht wurden.
Das Modell wurde verwendet, um Kurven für vier verschiedene Oberflächentemperaturen (204, 177, 163 und 149 ºC) (400, 350, 325 und 300 ºF) zu erzeugen. Das Modell legt ebenfalls zugrunde, daß der Platte ausreichend Energie zugeführt wurde, um eine konstante Plattentemperatur zu halten. Auf der Grundlage der Aufheizkurven von Fig. 7A-7D wurde eine Heiztemperatur von etwa 182 CC (360 ºF) als Ausgangspunkt zur Bestimmung der maximalen Laufgeschwindigkeit und der Heiztemperaturen der Heißtrommel 78 ausgewählt.
In der am meisten bevorzugten Ausführungsform hatte die in Fig. 6 gezeigte Vorwärmtrommel 18 einen Außendurchmesser von näherungsweise 25,88 cm und eine Breite über der Trommel von etwa 48,26 cm. Um das flexible Folienblatt 16 ausreichend vorzuwärmen, muß die Vorwärmtrommel 18 auf eine ausgewählte Temperatur von näherungsweise 135 ºC (275 CF) plus oder minus von etwa 5º für eine ausgewählte Trommel- Umlaufgeschwindigkeit von etwa 40,64 cm/min vorgewärmt werden.
Die Vorwärmtrommel 18 hat in der bevorzugten Ausführungsform eine ausreichende Größe, um ein Folienblatt mit einer Länge von 71,12 cm, gemessen in Laufrichtung der Folie, zu bearbeiten. Außerdem sollte bei einer Trommelbreite von 48,26 cm die maximale Breite eines zu bearbeitenden Folienblattes 14 etwa 35,56 cm betragen. auf der Plattenverarbeitungseinheit 10 der ersten bevorzugten Ausführungsform läßt sich jede beliebige Größe der flexiblen Folie verarbeiten, die kleiner ist als die angegebenen Maximalabmessungen.
Es ist ein Regler (nicht gezeigt) vorgesehen, der über eine Schalttafel (gezeigt in Fig. 2) programmierbar ist.
Wenn die Maschine eingeschaltet wird, befindet sich die Vorwärmtrommel 18 in der Ausgangsposition. In der Ausgangsposition befindet sich eine Hinterkante der Spannvorrichtung 20 in großer Nähe zu der Zuführplatte 70, die im Detail in Fig. 4 gezeigt ist. Oberhalb der Zuführfläche 86 ist schwenkbar eine Führungsplatte 84 angeordnet. Wenn die Hinterkante des flexiblen Folienblattes 16 die Vorderkante 83 der Führungsplatte 84 passiert, wird die Führungsplatte um die Schwenkachse 88 (in die Papierebene) nach unten geschwenkt und greift in einen Schalter 90 ein, der ein Signal erzeugt, das an den Regler (nicht gezeigt) gleitet und von diesem bearbeitet wird, um eine "Länge" für das Folienblatt zu berechnen. Der Regler verwendet diesen Wert am Ende des Verarbeitungszyklusses, um zu bestimmen, wann das saugfähige Geflecht 76 von dem flexiblen Blatt 16 ausgelenkt werden muß.
Die Spannvorrichtung 20 hält die Vorderkante des flexiblen Blattes 16 auf eine äußere Oberfläche der Vorwärmtrommel 18, während sich die Trommel dreht. Eine stationäre Rolle 92 ist vorgesehen, um das Blatt 16 auf der Trommeloberfläche 22 während der Drehung zu halten. Die am meisten bevorzugte Drehgeschwindigkeit beträgt etwa 40,64 cm/min auf der Trommeloberfläche 22. Wie aus der vorstehend aufgeführten Diskussion hervorgeht, ließe sich die Maschine durch Erhöhen der Arbeitstemperatur der Vorwärmtrommel 16 erhöhen. Ebenfalls wäre es möglich, die Maschine bei einer geringeren Vorwärmtemperatur langsamer zu fahren.
Die stationäre Rolle 92 ist ungefähr in der obersten Position auf der Rolle in der bevorzugten Ausführungsform angeordnet, um Luft zwischen der Folie 16 und der Außenfläche 22 der Vorwärmtrommel 16 zu eliminieren und zur Verbesserung der Wärmeübertragung auf die Rolle 92 eine Radialkraft auszuüben. Die Rolle 92 hält ebenfalls die Folie 16 auf der Trommel 18, die während der Verarbeitung etwas mehr als die Hälfte um die Trommel herum reicht.
Wiederum Bezug nehmend auf Fig. 6 wird zur Erhöhung der Temperatur der Außenfläche der flexiblen Folie 16 auf eine Temperatur, die größer ist als die Schmelztemperatur des nichtvernetzten Teils der strahlungsvernetzbaren Schicht, eine Heißtrommel 78 in die durch den Pfeil 94 angegebene Richtung bewegt, bis ihre Außenfläche mit der Vorderkante 24 des flexiblen Blattes 16 in Kontakt gelangt.
Die Heißtrommel 78 wird in der ersten bevorzugten Ausführungsform durch Reibung zwischen ihrer Außenfläche und dem saugfähigen Geflecht 76, das mit der Trommel 78 in Kontakt ist, angetrieben. Für die vorliegende Erfindung kommt es darauf an, daß die Umlaufgeschwindigkeiten der Heißtrommel 78, des Geflechtes 76 und der Folie 16 im wesentlichen gleich sind, um jegliche Scherspannung auf der Folie zu vermeiden. Von einer solchen Spannung ist bekannt, daß sie eine ungleiche Dicke des Reliefteils der Platte erzeugt, was unerwünscht ist. Die Heißtrommel 78 dreht sich in einer zur Drehrichtung 72 der Vorwärmtrommel 18 entgegengesetzten Richtung.
Das Geflecht 76 kommt von einer Zuführwalze 96 für saugfähiges Material, die in der bevorzugten Ausführungsform auf einem stationären Halterahmen 12 drehbar angeordnet ist. Das Geflecht 76 aus saugfähigem Material läuft über eine erste nichtangetriebene Rolle 98, die zur weitgehend horizontalen Zuführung des Geflechtes zu der Heißtrommel 78 angeordnet ist. Das saugfähige Material gelangt mit der Heißtrommel 78 in einen direkten Kontakt, wobei die Trommel in der bevorzugten Ausführungsform bei einer Temperatur von etwa 182 ºC (360 ºF) betrieben wird. Obgleich die am meisten bevorzugte Arbeitstemperatur der Heißtrommel etwa 182 ºC (360 ºF) beträgt, ist bekannt, daß die Obergrenze zum großen Teil durch die Schmelztemperatur des Materials des Geflechts 76 bestimmt wird, die in der bevorzugten Ausführungsform 190 ºC (etwa 375 ºF) beträgt. Eine weitere Temperaturbegrenzung ist die Schmeiztemperatur des Substrats. Das Substrat der am meisten bevorzugten Ausführungsform ist eine Polyesterfolie mit einer Schmelztemperatur von etwa 171 Cc (340 ºF). Da die Wärmeübertragung nicht in einem stationären Zustand erfolgt, wird das Substrat durch die Temperatur der Heißtrommel 78 bis zu 190 ºC (375 CF) nicht zum Schmelzen gebracht. Die Temperatur der Heißtrommel 78 muß außerdem ausreichend niedrig sein, so daß, wenn das Geflecht 76 nicht bewegt wird und die Teile des Geflechtes im Kontakt mit der Heißtrommel 78 ruhen, das Geflecht 76 nicht schmilzt.
Der Regler (nicht gezeigt) betätigt nach dem Messen der Länge des flexiblen Blattes 16 und nach Empfang eines Signals von einem nockenbetätigten Mikroschalter 99, der anzeigt, daß die Vorderkante 24 sich an einer Stelle in maximaler Nähe zur Heißtrommel 78 befindet, einen Pneumatikzylinder 100, der auf den stationären Rahmen 12 fest angeordnet ist. Der Zylinder 100 fährt aus und bewirkt, daß sich ein bewegbarer Rahmen 102, der die nichtangetriebene Rolle 98 und die Heißtrommel 78 hält, in der durch den Pfeil 94 angegebenen Richtung bewegt. In der bevorzugten Ausführungsform sind Spannfedern 103 zwischen Zylinder 100 und Rahmen 102 vorgesehen, um die Heißtrommel 78 gegen die Folie 16 mit einem ausgewählten Druck zu drücken, nachdem der Zylinder 100 die Heißtrommel 78 in die "Eingriffsposition" gebracht hat.
Fig. 8 ist eine schematische Seitenansicht im Aufriß der Vorrichtung 10 mit der Heißtrommel 78 im Eingriff. Der Walzenspalt 104 oder Abstand zwischen der Heißtrommel 78 und der Vorwärmtrommel 18 beträgt null Zentimeter, wenn sich die Heißtrommel 78 bei dieser bevorzugten Ausführungsform in Eingriffposition befindet. Es wird angestrebt, diesen Abstand so einzustellen, daß ein weitgehend gleichförmiger Druck zwischen 206,7 und 482,3 kPa (30 und 70 psi) mit einem bevorzugten Druck von etwa 310 kPa (45 psi) auf eine Oberfläche des flexiblen Folienblattes 16 während der Verarbeitung aufgebracht wird.
Fig. 8A zeigt eine Vorrichtung 101 zum Druckbegrenzen, die auf einer Rotationswelle der Heißtrommel 78 befestigt ist. Die Vorrichtung 101 läuft auf einer Außenkante der Trommel 18 und begrenzt den auf die Folie 16 ausgeübten Druck.
Wiederum Bezug nehmend auf Fig. 8 wird, wenn das Geflecht 78 über die Heißtrommel 78 läuft, seine Temperatur rasch auf eine Temperatur erhöht, die die Schmelztemperatur der Polymerbeschichtung auf dem flexiblen Folienblatt 16 überschreiten muß. Der Zylinder 100 in Fig. 8 befindet sich in der ausgefahrenen Position mit der Heißtrommel 78 im Kontakt mit der Außenfläche 22 der Vorwärmtrommel 18 und im innigen Kontakt sowohl mit dem Geflecht 76 als auch der Außenfläche des flexiblen Blattes 16. Wenn das Blatt 16 den Walzenspalt 104 passiert, wird ein Teil der Polymer- Beschichtung schmelzflüssig gemacht und in das Geflecht 76 gesaugt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein einfacher Durchlauf (ein Zyklus) über die Heißtrommel 78 unzureichend, um das nichtvernetzte Material in seiner Gesamtheit von 0,381 mm zu entfernen. Aus diesem Grund wird der Regler (nicht gezeigt) so programmiert, daß die Trommel insgesamt drei Umdrehungen machen kann, so daß im wesentlichen das gesamte schmelzf lüssige Polymer auf dem Geflecht 76 aufgesaugt werden kann.
Obgleich die bevorzugte Ausführungsform drei Durchläufe zur Entfernung der Gesamtheit des schmelzf lüssigen Polymers erfordert, ist davon auszugehen, daß durch Auswahl eines anderen und stärker saugfähigen Materials mit günstigeren Wärmeübertragungseigenschaften und durch Verändern anderer Parameter, wie beispielsweise der Dicke der zu entfernenden Schicht, die Möglichkeit besteht, die angestrebte Absorption in weniger als drei Durchläufen zu erzielen. Ähnlich kann es auch bei anderen Konfigurationen erforderlich sein, das flexible Blatt mehr als dreimal über die Heißtrommel 78 laufen zu lassen.
Nach der Absorption läuft das Geflecht 78 über eine Antriebsrolle 106, die in der bevorzugten Ausführungsform über einen Motor 108 einen Riemenantrieb hat. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Motor 108 ein Motor mit Drehzahlreglung. Der Motor ist so bemessen, daß er das Geflecht 76 durch die Vorrichtung 10 mit einer Lineargeschwindigkeit zieht, die mit einer Lineargeschwindigkeit der Außenflächen der Vorwärmtrommel 18 und der Heißtrommel 78 synchronisiert ist.
Die Antriebsrolle 106 verfügt in der ersten bevorzugten Ausführungsform über eine abrasive äußere Oberfläche. Die Rolle 106 ist vorzugsweise mit einem abrasiven Material beschichtet, wie beispielsweise Sandpapier. Die abrasive Beschichtung verbessert die Reibkräfte zwischen der Rolle 106 und dem Geflecht 76 und verhindert Schlupf. Das Geflecht 76 steht mindestens mit einem Drittel der äußeren Oberfläche der Antriebsrolle 106 in der bevorzugten Ausführungsform im Kontakt und läuft in einer Schleife über eine nichtangetriebene Rolle 110, die für eine weitgehend gleichförmige Spannung an dem Geflecht in der gesamten Vorrichtung 10 sorgt. Zusätzlich zu der nichtangetriebenen Rolle 110 ist eine Bremse 112 vorgesehen, die verhindert, daß die Vorratsrolle zu rasch abrollt, beispielsweise bevor die Antriebsrolle 106 das Geflecht festzieht.
Eine zweite nichtangetriebene Rolle 114 ist wahlweise vorgesehen, um darüber hinaus die Spannung auf dem Geflecht 76 aufrecht zu erhalten. Nachdem das Geflecht 76 zwischen den Rollen 110 und 114 austritt, wird das Geflecht 76 durch ein weiteres Paar Führungsrollen 116 und 118 geführt und auf eine Aufnahmerolle 120 aufgenommen.
Die Aufnahmerolle 120 wird in der bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe eines Motors mit Drehzahlreglung 122 riemengetrieben. Diese Motordrehzahl muß so eingestellt sein, daß sie die ausgewählte Spannung des Geflechts nicht stört. Sofern der Motor die Spannung des Geflechts beeinflußt, wird auf diese Weise eine flexographische Platte erzeugt, die in den Reliefteilen unterschiedliche Höhen aufweisen könnte und sich beispielsweise verziehen könnte und kommerziell unakzeptabel wäre.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auf dem stationären Rahmen 12 ein Durchmesser-Meßfühler 124 angeordnet, der den Außendurchmesser des saugfähigen Materials mißt, das auf der Aufnahmerolle 120 aufgenommen wird. Wenn der Meßfühler 124 ausgelenkt wird, verändert sich die Ausgangsspannung am Meßfühler. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf der Drehwelle, die die Aufnahmerolle 120 hält, eine Magnetteilchenkupplung (nicht gezeigt) angebracht, so daß die variierende Ausgangsspannung am Meßfühler 124 das auf die Welle aufgebrachte Drehmoment verändert und die Drehzahl der Aufnahme begrenzt. Dieses Kupplungsmerkmal hält eine im wesentlichen gleichförmige Spannung an dem Teil des Geflechts 76 in der Nähe der Aufnahmerolle 120 aufrecht.
In einer anderen Ausführungsform ist die Zuführrolle 96 ebenfalls mit einem Durchmesser-Meßfühler 126 ausgestattet, der in einer im wesentlichen identischen Weise wie der Meßfühler 124 arbeitet. Der Meßfühler 126 sendet ein Signal an eine Magnetteilchenbremse (nicht gezeigt), die auf der Drehwelle aufgebaut ist, die die Zuführrolle 96 hält. Die sich ändernde Spannung variiert das auf die Welle, die die Zuführrolle 96 hält, aufgebrachte Drehmoment und hält die Spannung an dem Geflecht 76 konstant. Die Magnetteilchenbremse ist ein Beispiel für eine alternative Vorrichtung, die die Bremse 112 zum Begrenzen des Aufwickelns auf eine Zuführrolle ((Vorratsrolle)) 96 ersetzt. Die Anordnung von nichtangetriebener Rolle 110/angetriebene Rolle 106 und die Magnetteilchenbremse liefert ein Geflecht 76 mit einer gleichförmigen aufgebrachten Spannung, das bei einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit fortbewegt wird. In Gegensatz dazu hält die Bremse 112 die Spannung in dem Geflecht nur ungefähr aufrecht. Der Betrieb der Bremse 112 wird nachfolgend eingehender beschrieben.
In der am meisten bevorzugten Ausführungsform sind die Führungsrolle 98, die Heißtrommel 78, die angetriebene Rolle 106, der Antriebsmotor 108 und die nichtangetriebenen Rollen 98 und 114 alle auf einem beweglichen Rahmen 102 angebracht, der mit Hilfe eines Pneumatikzylinders 100 gestellt wird.
Die in Fig. 8 und 9 gezeigte bewegliche Halterungskonstruktion 102 ist von zwei beabstandeten Stangen 128 und 130 aufgehängt, die durch ein Paar Halteklammern 132 und 134 zur Vorwärmtrommel 18 gleiten. Die Halteklammern 132 und 134 sind in der bevorzugten Ausführungsform an dem stationären Rahmen 12 befestigt.
Wenn der in Fig. 8 gezeigte Pneumatikzylinder 100 im Betrieb betätigt wird, gleitet die gesamte bewegliche Halterungskonstruktion 102 an den beabstandeten Stangen 128 und 130 entlang, bis die Heißtrommel 78 die Vorwärmtrommel 18 berührt. Diese Position wird als die "Laufposition" bezeichnet.
Der Regler (nicht gezeigt) bewirkt in der bevorzugten Ausführungsform, daß die Anordnung 102 sich in die Laufposition begibt, sobald die Vorderkante 24 (gezeigt in Fig. 6) des flexiblen Bogens 16 den Walzenspalt 104 erreicht. Die Heißtrommel 78 erhöht die Temperatur des Geflechtes 76 in der bevorzugten Ausführungsform auf etwa CF. Bei dieser Temperatur werden die nichtvernetzten Teile der oberen Schicht der flexiblen Folie 16 im Kontakt mit dem erwärmten Geflecht schmelzflüssig gemacht. Aufgrund der Wärmeübertragungseigenschaften der am meisten bevorzugten flexiblen Verbundfolie 16 ist es notwendig, das Geflecht 76 von der flexiblen Folie 16 unmittelbar nach der Absorption abzutrennen. Dieses wird dadurch erreicht, daß das Geflecht 76 von der Oberfläche der flexiblen Folie in einer Richtung von etwa 90º von der Laufrichtung der Folie 16 (dargestellt als Winkel 135) abgezogen wird. Es wird angenommen, daß das Abziehen des saugfähigen Materials bei einem Winkel von mindestens 45º erforderlich ist, um die erzeugte Platte freizugeben, bevor das schmelzflüssig gemachte Polymer abkühlt und sich wieder verfestigt. Der bevorzugte Winkelbereich liegt zwischen 75º und 105º, und der am meisten bevorzugte Winkel beträgt etwa 90º. Hinter der Stelle der Absorption an dem Walzenspalt 104 hängt die flexible Folie 16 geringfügig durch und hebt sich kurz von der Vorwärmtrommel 18 ab. Durch Ziehen des Geflechts 78 in einem Winkel etwas unterhalb der Horizontalen lassen sich die flexible Folie 16 und das Geflecht 76 rasch voneinander trennen. Wenn die Hinterkante der flexiblen Folie 16 aus dem Walzenspalt 104 kommt, hält der Regler (nicht gezeigt) den Antriebsmotor 108 an, fährt die Heißtrommel 78 von der Trommel 18 weg und transportiert wiederum rasch die Folie 16, so daß die Vorderkante in den Walzenspalt 104 zurückgelangt. Dieses Merkmal des "raschen Transports" bewirkt, daß sich die Vorwärmtrommel 18 um das drei- bis vierfache der Normalgeschwindigkeit zur Zeiteinsparung dreht und die Maschinenleistung verbessert.
Die Bremse 112 hält den Lauf des Geflechts 76 an, während die Vorwärmtrommel 18 weiter läuft, um einen neuen Zyklus zu beginnen. Die Bremse 112 eliminiert den Abfall des nichtgebrauchten Geflechtes ((hierin auch bezeichnet als "Bahnmaterial")) 76. Die Vorrichtung der am meisten bevorzugten Ausführung führt den Absorptionsschritt an jedem flexiblen Folienblatt 16 dreimal aus.
Mit dem Abschluß des dritten Zyklus und sobald die Vorderkante der flexiblen Folie 16 durch den Walzenspalt 104 gelangt, löst der Regler unter Nutzung der zuvor ausgeführten Längenmessung eine Zeitschrittfolge aus, um die Vorderkante der Folie 16 in Stellung zu bringen. Sobald die Folie den Walzenspalt 104 verläßt, bewegt der Regler die Heißtrommel 78 von der Folie weg und hält den Antriebsmotor 108 an. Wenn sich die Vorwärmtrommel 18 weiter dreht, greift ein nockenbetätigter Mikroschalter 109 in eine Nocke auf die Trommel 18 und erzeugt ein Signal, das vom Regler aufgenommen wird. Der Regler betätigt ein zweites Paar Pneumatikzylinder 56 (gezeigt in Fig. 3), das eine Vorderkante der flexiblen Folie 16 freigibt.
Die Freigabe der Vorderkante der erzeugten flexographischen Platte wird auch von der Trommel durch einen Abstreifer 136 unterstützt, der einen Pneumatikzylinder 138 umfaßt, der schwenkbar an dem einen Ende einer Unterseite der Zuführplatte 14 angeordnet ist. An der gegenüberliegenden Seite des Zylinders 138 ist eine schwenkbare Abstreiferklinge 140 angeordnet, die in der bevorzugten Ausführungsform quer über die Breite der Trommel 18 verläuft. Die am meisten bevorzugte Abstreiferklinge 140 verfügt über eine Vielzahl von Greifern, die zu einer Außenseite der Trommel 18 verlaufen und mit den Zähnen 26 der Spannvorrichtung 20 (gezeigt in Fig. 2) in Eingriff stehen. Der Regler (nicht gezeigt) streckt am Abschluß des dritten Zyklusses die Abstreiferklinge 140 so weit, bis die Klinge mit der Außenfläche der Trommel 18 in Kontakt gelangt. Die Vorderkante einer erzeugten flexographischen Platte wird leicht von der Außenseite der Trommel 18 abgehoben, wobei die Platte sich in der durch den Pfeil 142 gezeigten Richtung bewegt. In der am meisten bevorzugten Ausrührungsform wird jede erzeugte flexographische Platte von der Vorrichtung 10 mit Hilfe eines Förderers 144 entfernt. Die nichtangetriebene Rolle 168, die in der bevorzugten Ausführungsform ein Bestandteil des Förderers 144 ist, befindet sich zwischen der Heißtrommel 78 und dem Abstreifer 136. Diese Rolle 168 treibt die Folie 16 an, nachdem die Spannvorrichtung 20 die Vorderkante freigegeben hat.
Wiederum Bezug nehmend auf Fig. 9 ist eine Zuführrolle 96 für das saugfähige Material 76 auf einer Welle 146 angebracht, die mit einer Spannvorrichtung ausgestattet ist, die in der bevorzugten Ausführungsform die Bremsen 148 und 150 sind. Die Bremsen 148 und 150 werden aus flexiblen Bändern erzeugt, wobei jedes Band an einem ersten Ende 152 (gezeigt in Fig. 8) fest angeordnet ist. Die Bänder laufen um die Rollen 154 und 156 herum, die in der bevorzugten Ausführungsform weitgehend glatte zylindrische Außenflächen haben. Die Rollen 154 und 156 sind auf der Welle 146 der Zuführrolle fest angeordnet. Die Bremsen 148, 150 umfassen in der am meisten bevorzugten Ausführungsform flexible Lederbänder. Die Bänder verfügen über erste Enden, die auf einem Halterahmen 12 fest angeordnet sind 152, und verfügen über gegenüberliegende Ende, die mit Spannfedern 158 und 160 ausgestattet sind, die den stationären Rahmen 12 fest angeordnet sind.
Im Betrieb wird mit den Bremsen 148 und 150 auf das Geflecht 76 Spannung aufgebracht, wenn das Geflecht 76 mit Hilfe der Antriebsrolle 106 durchgezogen wird. Die Spannung schwankt leicht mit dem sich verändernden Durchmesser der Zuführrolle 96. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Meßfühler 126 zur Messung des Außendurchmessers der Zuführrolle 96 vorgesehen. Der Meßfühler 126 ist ein Potentiometer mit einer Spannung, die von der Schwenkposition abhängt. Der Spannungsausgang wird an eine Magnetteilchenbremse (nicht gezeigt) gegeben, die auf der Welle 146 angeordnet ist, mit der der Drehmomentausgang der Welle 146 geändert wird. Die Magnetteilchenbremse und der Meßfühler 126 halten gemeinsam eine im wesentlichen konstante Spannung an dem Geflecht 76 aufrecht.
Fig. 10 ist eine Seitenansicht im Aufriß der Vorwärmtrommel 18 einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein entscheidender Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bemessung der Bewegung der Vorwärmtrommel 18, um eine so gleichmäßige Drehung wie möglich zu erzielen und Totgang zu verhindern. Ein Getrieberad 162 ist auf einem ersten Ende 164 der Vorwärmtrommel 18 angeordnet und steht im Eingriff mit einem Zahnritzel 163 an einer sehr nahe an der Außenseite 22 der Vorwärmtrommel 18 gelegenen Stelle. In der bevorzugten Ausführungsform ist eine Bremse vorgesehen, die aus einem elektrischen Stromkreis besteht, um die dem Motor 73 zugeführte Stromrichtung umzuschalten und die Drehung der Vorwärmtrommel 18 anzuhalten. Diese Bremsmethode wird üblicherweise bezeichnet als elektrodynamisches Bremsen. Bezug nehmend auf Fig. 11 ist eine Mittelachse 166 der Welle des Zahnritzels 163 eng beabstandet mit der Außenseite 22 der Vorwärmtrommel 18, so daß das Getrieberad 162 und Zahnritzel 163 an einer Stelle in der Nähe der Außenseite 22 in Eingriff stehen.
Die in Fig. 10 gezeigte, nichtangetriebene Rolle 92 übt in der bevorzugten Ausführungsform einen minimalen Druck von beispielsweise lediglich ihres Eigengewichts auf die flexible Folie aus. Die nichtangetriebene Rolle 92 drückt eingeschlossene Luft aus der darunter befindlichen flexiblen Folie 16 heraus und verbessert die Wärmeübertragung von der Trommel 18 zur flexiblen Folie 16. Eine wahlweise zweite, nichtangetriebene Rolle 168 ist um etwa 180º von der nichtangetriebenen Rolle 92 beabstandet und hat die Aufgabe, die flexible Folie 16 zu transportieren, nachdem die Spannvorrichtung 20 die Vorderkante freigegeben hat. Die nichtangetriebene Rolle 168 ist ebenfalls Bestandteil eines Förderers 144 (gezeigt in Fig. 8), um die erzeugten Platten von der Vorrichtung 10 wegzubewegen. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Rolle 168 gegen die Trommel 18 federbe lastet.
Während das Schaltschema der am meisten bevorzugten Ausführungsform nockenbestätigte Schalter und Zeitgeber zur Regelung der Vorrichtung 10 einsetzt, zeigt Fig. 10 eine alternative Vorrichtung zur Regelung in der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine Kodiereinrichtung 170 zur Erzeugung einer Reihe von Impulsen vorgesehen, die zu einer Reihe von Zählwerken geführt wird. Die Zählwerke werden unter Anwendung bekannter Mittel zum Regeln der Vorrichtung 10 eingesetzt.
Ein weiterer Aspekt des Aufbaus der Vorwärmstrommel 18 der bevorzugten Ausführungsform ist in Fig. 12 veranschaulicht. Die Vorwärmtrommel 18 ist so konstruiert, daß Spannungen vermieden werden, durch die die Oberfläche der Trommel verzogen werden könnte und eine nichtakzeptable flexographische Druckplatte erzeugt werden könnte. Die Vorwärmtrommel 18 verfügt über einen größeren Wandabschnitt 172. Auf jeder Seite des im wesentlichen zylindrischen Wandungsabschnittes 172 sind Naben 174 und 176 angebracht, die von vier beabstandeten Verbindungsstangen 178 gehalten werden, die durch beide Naben 174 und 176 hindurchlaufen. In unmittelbarer Nähe des Zentrums jeder Verbindungsstange 178 ist eine Spannfeder 180 vorgesehen, die die Aufgabe hat, die Naben 174 und 176 gegen den größeren Wandungsabschnitt 172 zu halten und gleichzeitig zu ermöglichen, daß sich der Hauptwandungsschnitt 172 in einer im wesentlichen parallelen Richtung zur Drehachse frei expandieren kann.
Die am meisten bevortugte Nabenkonfiguration ist in Fig. 13 gezeigt. Jede Nabe 174, 176 ist auf einem mittleren Wellenstumpf 182 angeordnet. In der bevorzugten Ausführungsform ist einer der Wellenstümpfe 182 hohl. Die Verbindungsstangen 178 sind auf den Armen 184 angebracht, wobei jede um etwa 90º beabstandet ist. Der Aufbau der Vorwärmtrommel 18 gewährt nicht nur die Expansion in der zur Achse der Welle 182 parallelen Richtung, sondern erlaubt auch eine Expansion in allen Richtungen.
In der am meisten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt es einen Heizmantel 21 (gezeigt in Fig. 4), der auf der Innenseite der Hauptwandung 172 der Vorwärmtrommel 18 angeordnet ist. Der Heizmantel 21 (gezeigt in Fig. 4) liefert ausreichend Wärme, um eine Außenhauttemperatur von näherungsweise 135 ºC (275 ºF) zu schaffen. Eine der Wellen 182 ist hohl, um eine Öffnung für die Heizdrähte des Heizmantels 21 zu gewähren, damit sie mit einem Drehkontaktblock (nicht gezeigt) in Kontakt gelangen.
Die Naben 174 und 176 sind auch mit vier Schlitzen 188 versehen, die in der bevorzugten Ausführungsform näherungsweise um 90º voneinander beabstandet sind, um Keile (nicht gezeigt) von dem Hauptwandungsabschnitt 172 der Trommel 18 aufzunehmen. Die Schlitze 188 und Keile (nicht gezeigt) gewährleisten gemeinsam, daß der Hauptwandungsabschnitt 172 konzentrisch in bezug auf die Drehachse der Trommel 18 bleibt, und verhindern die relative Drehbewegung zwischen den Naben 174 und 176 und dem Hauptwandungsabschnitt 172.
Wiederum Bezug nehmend auf Fig. 6 ist die Außenfläche der Heißtrommel 78 mit einer Schicht eines Elastomerüberzugs 186 beschichtet. Obgleich davon ausgegangen wird, daß ein breiter Bereich von Shore A-Härtewerten zwischen etwa 30 und etwa 90 für das Beschichten der Heißtrommel 78 geeignet sein wird, hat der am meisten bevorzugte Kautschuk einen Shore A- Härtewert von näherungsweise 85. In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Kautschukbeschichtung 186 aus näherungsweise 0,48 cm dickem Siliconkautschuk.
Die Heißtrommel 78 wird bei einer Temperatur von näherungsweise 182 ºC (360 ºF) betrieben. Die Wärme wird der Heißtrommel 78 über eine Kemheizung zugeführt, die bei der Watlow Electric Company of St. Louis, Missouri, verfügbar ist. Eine Patronenheizvorrichtung mit einem Durchmesser von 0,952 cm, einer Länge von 55,88 cm und einer Leistung von 1.450 VA mit einer Spannungsaufnahme von 220 V würde eine ausreichende Energiemenge liefern, um eine Hauttemperatur von näherungsweise 360 ºF aufrecht zu erhalten. Obgleich die Heißtrommel der bevorzugten Ausführungsform eine elektrische Kemheizungsvorrichtung umfaßt, wird in der vorliegenden Erfindung davon ausgegangen, daß sie Verwendung Dampf, Öl, Heißluft und einer Vielzahl von anderen Heizmitteln zur Schaffung einer ausreichenden Hauttemperatur als einbezogen gilt, um einen Teil der flexiblen Folie zu schmelzen.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Erzeugen einer flexographischen Druckplatte (11), welche Platte aus einem Blatt einer Folie erzeugt wird, die mindestens eine Schicht aufweist, die partiell verf lüssigt werden kann, umfassend:

Mittel zum Erhitzen für das Aufbringen von Wärme auf das Blatt einer Folie für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur, die ausreichend sind, um zu bewirken, daß ein Teil dieser Schicht verflüssigt wird, wobei das Mittel zum Erhitzen eine Heißtrommel (78) aufweist, die zur Rotation in einem ersten Abschnitt eines Rahmens befestigt ist und worin die Heißtrommel eine äußere Oberfläche aufweist, die mit einem Elastomer beschichtet ist;

erstes Fördermittel zum Zuführen eines absorbierenden Materials zu einer Oberfläche der Schicht dieses Folienblattes;

zweites Fördermittel für das Zustellen des Folienblattes zu dem Mittel zum Erhitzen, wobei das zweite Fördermittel eine Vorwärmtrommel (18) aufweist, die zur Rotation in einem zweiten Abschnitt des Rahmens befestigt ist und worin mindestens einer der ersten oder zweiten Rahmenabschnitte relativ zueinander beweglich sind, wobei die Vorwärmtrommel aus einem im wesentlichen zylindrischen Wandabschnitt (172) erzeugt wird und einen Hohlraum hat, der durch eine innere Oberfläche des zylindrischen Wandabschnittes begrenzt wird;

eine Nabe (174, 176) an jedem Ende, sowie Mittel zum Anbringen der Naben an dem zylindrischen Wandabschnitt, um eine Wärmeausdehnung zuzulassen;

Mittel zum Druckerzeugen, um zu bewirken, daß eine Oberfläche dieser Schicht und das absorbierende Material einander zugewandt zwischen der Vorwärmtrommel (18) und der Heißtrommel (78) bei einem so ausreichenden Druck in Kontakt kommen, daß mindestens ein Teil des verflüssigten Materials von dem absorbierenden Material absorbiert wird; sowie

Mittel zum Trennen, um die Folie von dem absorbierenden Material zu trennen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das zweite Fördermittel ferner ein Getrieberad (162) aufweist, das an einer Seite der Trommel (18) befestigt ist, sowie ein motorgetriebenes Zahnritzel (163) zum Eingriff mit dem Getrieberad, wobei das Getrieberad (162) und das Zahnritzel (163) entlang einer Radachse ineinandergreifen, die weitgehend parallel zu einer Rotationsachse ist, wobei die Radachse im wesentlichen auf einer äußeren Oberfläche der Trommel angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel zum Erhitzen eine Heißtrommel (78) aufweist, wobei Heißtrommel einen zentralen, im wesentlichen zylindrischen Hohlraum hat, in welchem Hohlraum eine Kernheizung angeordnet ist und worin die Drehzahl der Heißtrommel und die Betriebstemperatur der Heißtrommel so ausgewählt werden, daß eine endlose Bahn des absorbierenden Materials, das die Heißtrommel (78) kontaktiert, auf eine eine Temperatur erhitzt wird, die ausreichend ist, um die Temperatur des Folienblattes oberhalb einer Schmelztemperatur der Schicht zu erhöhen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel zum Erhitzen einen Heizmantel (21) aufweist, der auf einer Innenseite der Vorwärmtrommel (18) angebracht ist, wobei der Heizmantel ausreichend Wärme liefert, um eine Temperatur einer flexiblen Folie bis unmittelbar unterhalb einer Schmelztemperatur der Schicht zu erhöhen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das erste Fördermittel eine Antriebsrolle (106) zum Zustellen eines endlosen flächigen absorbierenden Materials zu dem Mittel zum Erhitzen aufweist, wobei die Antriebsrolle (106) zur Rotation in einem Halterahmen eingebaut ist und wobei die Antriebsrolle eine abrasive, im wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das erste Fördermittel ein Mittel zum Bremsen (112) aufweist, welches Mittel zum Bremsen eine Spannvorrichtung zum Begrenzen der Rotation einer rotationsfähigen Welle (146) aufweist, die eine Zuführrolle (96) von absorbierendem Material zum Mittel zum Erhitzen hält, wobei die Spannvorrichtung ein Paar beabstandeter Bremsen (148, 150) aufweist, die jede auf der rotationsfähigen Welle befestigt sind, wobei jede Bremse aus einem federbelasteten flexiblen Band mit einem ersten Ende erzeugt sind, das auf einem Halterahmen (12) fest angeordnet ist (152), sowie mit einem zweiten Ende, das mit einer Feder (158, 160) verbunden ist, wobei die Feder auf dem Halterahmen (12) fest aufgebaut ist und das Band um eine Rolle (154, 156) herumläuft, wobei die Rolle auf einer rotationsfähigen Welle (146) zum Halten einer Vorratsrolle für ein absorbierendes Bahnmaterial fest aufgebaut ist, wobei das erste Fördermittel eine rotierende Antriebsrolle (106) aufweist, wobei die Spannvorrichtung mindestens eine nichtangetriebene Rolle (110) im engen Kontakt mit der Antriebsrolle aufweist, und wobei eine Bahn zwischen der Antriebsrolle und der nichtangetriebenen Rolle hindurchläuft

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Vorwärmtrommel (18) zur Rotation in einem stationären Teil eines Rahmens (12) eingebaut ist, wobei die Mittel zum Erhitzen eine Heißtrommel (78) aufweist, die zur Rotation in einem beweglichen Teil des Rahmens (102) befestigt ist, wobei der bewegliche Teil des Rahmens (102) so bewegt wird, daß eine Oberfläche der Heißtrommel in Kontakt mit der Vorwärmtrommel (18) gelangt, wobei die Vorwärmtrommel (18) und die Heißtrommel (78) zueinander entgegengesetzt rotieren und sich mit im wesentlichen gleicher Tangentialgeschwindigkeit bewegen, wobei der druckbegrenzende Hebel auf einer Achse der Heißtrommel (78) zum Eingriff mit einer Oberfläche der Vorwärmtrommel (18) befestigt ist, um den auf das flexible Folie ausgeübten Blatt zu begrenzen, und wobei das Mittel zum Trennen mindestens eine nichtangetriebene Rolle aufweist, die angeordnet ist, um eine Bahn von einer Oberfläche des flexiblen Folienblattes nach dem Erwärmen in einem Winkel von mindestens etwa 45 Grad abzuziehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel zum Erhitzen einen Heizmantel (21) aufweist, der auf einer inneren Oberfläche der Vorwärmtrommel (18) befestigt ist, und eine Heißtrommel (78), wobei das erste Fördermittel ferner ein pneumatisches Mittel aufweist, um eine Oberfläche der Vorwärmtrommel in die Nähe einer Oberfläche der Heißtrommel zu bewegen, wobei das pneumatische Mittel einen Pneumatikzylinder (100) aufweist, wobei das Mittel zum Druckerzeugen eine Federvorrichtung aufweist, um den Druck zwischen der Heißtrommel und der Vorwärmtrommel aufrechtzuerhalten, wobei die Heißtrommel zur Rotation in einem beweglichen Teil (102) des Rahmens befestigt ist, welches bewegliche Teil (102) so ausgelegt ist, daß es entlang eines an dem stationären Teil des Rahmens befestigten Stangenpaares (128, 130) verschieblich ist, wobei das pneumatische Mittel einen Pneumatikzylinder aufweist, der an dem einen Ende an einem stationären Teil des Rahmens befestigt ist und an dem gegenüberliegenden Ende an dem beweglichen Teil des Rahmens befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher eine Spannvorrichtung (20) auf der Vorwärmtrommel (18) befestigt ist und quer auf einer äußeren Oberfläche (22) angeordnet ist, welche Spannvorrichtung eine Vorderkante (24) des Folienblattes (16) greift und welche Spannvorrichtung langgestreckt ist und eine Vielzahl von Zähnen (26) aufweist, die sich in einer zur Laufrichtung des Blattes entgegengesetzten Richtung ertrecken, wenn das Blatt mit der Trommel in Kontakt gelangt, wobei jeder Zahn eine Kante an einer unteren Oberfläche aufweist, die einer oberen Oberfläche des Folienblattes gegenübersteht, um das Blatt zu greifen, wenn die Spannvorrichtung auf eine Kante des Blattes abgesenkt wird, wobei die Spannvorrichtung in geschlossener Stellung im wesentlichen fluchtend in einer äußeren Oberfläche der Vorwärmtrommel (22) befestigt ist, wobei die Spannvorrichtung mit einer Feder (62) zu einer geschlossenen Stellung vorgespannt ist, wobei die Spannvorrichtung ferner eine quer angeordnete Stange (40) aufweist, die weitgehend parallel zur Mittenachse der Vorwärmtrommel ist, wobei die Stange zwischen der Achse und einer inneren Oberfläche einer Wandung der Vorwärmtrommel angeordnet ist und fest angebracht ist an der langgestreckten Spannvorrichtung, ferner umfassend Stellmittel (28), wobei die Spannvorrichtung durch das Stellmittel geöffnet wird, indem Druck auf die Stange in einer im wesentlichen radial nach außen orientierten Richtung gegeben wird, wobei das Stellmittel ein Paar Pneumatikzylinder (30) einschließt und jeder Zylinder eine Kraft auf ein Ende der Stange aufbringt, wobei die Stange ein Paar Nockenfolger (42) einschließt, die jeder eine äußere Oberfläche aufweisen, um in einer Richtung Druck zu erzeugen, die im wesentlichen von einer Rotationsachse der Vorwärmtrommel radial nach außen gerichtet ist und wobei das Mittel zum Trennen ferner Stellmittel zum Öffnen der Spannvorrichtung in einer ausgewählten Drehstellung der Vorwärmtrommel aufweist, so daß die erzeugte Platte aus der Vorwärmtrommel freigegeben wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Vorwärmtrommel (18) mit einem Elastomer beschichtet ist, das mit Aluminium-Partikeln eingebettet ist, wobei das zum Bedecken der Vorwärmtrommel verwendete Elastomer eine Härte zwischen 60 und 60 Shore A hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel zum Trennen einen Abstreifer (136) zum Ablösen des erhitzten Blattes von der Vorwärmtrommel (18) aufweist, wobei der Abstreifer ein längliches Abstreifermesser (140) aufweist, wobei das Abstreifermesser (140) quer auf einer Oberfläche der Vorwärmtrommel (18) angeordnet ist und gelenkig an einem ersten Ende eines Pneumatikzylinders (138) befestigt ist, wobei der Pneumatikzylinder an einem dem Halterahmen gegenüberliegenden Ende befestigt ist, wobei der Quer-Spannvorrichtung (20) auf einer äußeren Wandung der Vorwärmtrommel befestigt ist und wobei das Abstreifermesser eine Vielzahl von Zahnabschnitten aufweist, die mit den gezähnten Abschnitten (26) der Spannvorrichtung (20) ineinandergreifen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel zum Trennen einen Förderer (144) aufweist, um eine erzeugt Platte von der Vorwärmtrommel zu entfernen und um die erzeugte Platte an einen ausgewählten Ort zu bringen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel zum Anbringen der Naben (174, 176) mindestens einen Keil in der Wandung des zylindrischen Wandabschnittes (172) aufweist, mindestens eine Keilnut (188) in der Nabe zum Aufnehmen des Keils und mindestens eine Verbindungsstange (178), die sich durch den Hohlraum erstreckt, der durch eine innere Oberfläche des zylindrischen Abschnittes begrenzt wird, wobei die Verbindungsstange mit Segmenten versehen und mit beiden Naben verbunden ist und wobei die Verbindungsstange aus zwei im wesentlichen stabförmigen Abschnitten gebildet ist, welche stabförmigen Abschnitte über eine Feder (180) verbunden sind, um eine Wärmeausdehnung zuzulassen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel zum Trennen ein Absteifermesser (140) aufweist, das erste Fördermittel eine Antriebsrolle (106) aufweist und das Mittel zum Erhitzen eine Heißtrommel (78) aufweist und wobei die Antriebsrolle (106) und die Heißtrommel (78) auf einem zweiten Rahmen aufgebaut sind, der sich relativ zu dem ersten Rahmen bewegt und umfaßt:

Kontrollmittel, um in einer gewählten Folge die Rotation einer Antriebsrolle (106) zu kontrollieren, die ein endloses Band von absorbierendem Material über die Heißtrommel (78) bewegt; um die Rotation der Vorwärmtrommel (18) zu kontrollieren; um eine Vorrichtung zu betätigen, um einen der Rahmen zurück- und vorzubewegen; um eine Spannvorrichtung (20) auf der Vorwärmtrommel zu öffnen; um die Maschinengeschwindigkeit zu kontrollieren; um das Eingreifen des Abstreifermesser (140) zu kontrollieren; sowie um die Temperaturen von Heißtrommel (78) und Vorwärmtrommel (18) zu kontrollieren.