DE69618117T2 - Mehrschichtstrukturrolle und ihr Herstellungsverfahren - Google Patents

Mehrschichtstrukturrolle und ihr Herstellungsverfahren

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrschichtwalze, welche zur Durchführung eines Polier-(Glanz)-Verfahrens oder eines Präge-(gekörnte Struktur)-Verfahrens an der Oberfläche einer Platte (oder eines Films) aus thermoplastischem Harz oder zur Herstellung eines extrem dünnen Films verwendet werden kann.
  • Herkömmlicherweise werden beim Herstellen eines Films aus einem thermoplastischen Harz-Plattenmaterial (oder einem Film), insbesondere beim Ausbilden einer Platte durch Kaltbacken des geschmolzenen oder erweichten Harzfilms, und gleichzeitigem Ausführen eines Polier-(Glanz)-Verfahrens oder eines Präge-(gekörnte Struktur)-Verfahrens eine mit einer Spiegeloberfläche versehene Gummiwalze oder eine mit einer Prägeoberfläche (einer Fläche mit einem unebenen Muster) versehene Metallwalze verwendet.
  • Fig. 6 zeigt eine allgemeine Situation, wo das Verfahren durch Verwendung einer Metallwalze 80 und einer Gummiwalze 81 ausgeführt wird, wie obenstehend beschrieben.
  • Im Falle der Fig. 6 wird eine Platte im demineralisierten oder geschmolzenen Zustand zwischen die Metallwalze 80 und die Gummiwalze 81 gepreßt, um von einer jeden der beiden Walzen 80 bzw. 81 gepreßt zu werden, wobei das Prägemuster oder die Politur auf der Oberfläche der Metallwalze 80 auf die Platte 82 übertragen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Gummiwalze 82 elastisch verformt, wobei eine oberflächengewalzte Fläche 84, welche von der die Platte 82 einschließenden Metallwalze 80 und der Gummiwalze 81 oberflächengewalzt wird.
  • Der in Fig. 6 gezeigte Fall weist die folgenden Nachteile auf: Wird die Platte durch Hindurchpressen durch die Kombination aus einer Walze eines Metalls höherer Güte und einer Walze aus Metall hindurchgeschoben, so besteht die gewalzte Oberfläche nur aus Linien, wobei die Übertragung nicht ausreichend ist. Jedoch wird im Fall der Fig. 6 der oberflächengewalzte Bereich 84 gewalzt, da die elastische Deformation der Gummiwalze zu einer zureichenden Übertragung führt.
  • Wie in Fig. 7 gezeigt, kann das Verfahren mittels eines Endlosriemens 92 aus Metall ausgeführt werden, der zwischen einer metallischen Walze 90 und der Gummiwalze 91 bereit gestellt wird. In Fig. 7 ist der aus Metall bestehende Endlosriemen 92 um die Gummiwalze 91 und eine Kühlwalze 93 geschlungen und zwischen diesen gespannt, wobei die Oberfläche des Endlosriemens 92 eine Spiegeloberfläche oder eine Prägeoberfläche ist. Eine Platte 94 wird zwischen die Gummiwalze 91, um welche der Endlosriemen 92 geschlungen ist, und die Metallwalze 90, welche die Spiegeloberfläche oder die Prägeoberfläche aufweist, gepreßt. Der Endlosriemen 92, welcher um die Gummiwalze 91 geschlungen ist, und die Metallwalze 90 werden auf die Platte 94 gepreßt, um das Polier- oder das Prägemuster von der Metallwalze 90 oder dem Endlosriemen 92 auf die Platte zu übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Gummiwalze 91 elastisch verformt, was dazu führt, daß die Fläche 95, welche zwischen der Metallwalze 90 und dem Endlosriemen 92 (der Gummiwalze 91) in diesem Zustand ausgebildet wird, wenn die Platte 94 dazwischen eingeschlossen wird, oberflächengewalzt wird. Deshalb weist der in Fig. 7 gezeigte Fall den Vorteil einer ausreichenden Übertragung auf.
  • Wird jedoch das Verfahren ausgeführt unter Verwendung der Metallwalze 80 und der Gummiwalze 81, wie in Fig. 6 gezeigt, so entsteht dadurch ein Nachteil, daß die Oberfläche der Platte 82, welche mit der Gummiwalze 81 gewalzt wird, rauh wird. Weiterhin tritt ein weiterer Nachteil dadurch auf, daß die Platte 82 zerknittert wird durch Erhöhen der Temperatur der Gummiwalze 81, insbesondere kommt es zu Mängeln aufgrund einer Ablösung der Folie von der Platte.
  • Wird das Verfahren unter Verwendung des Endlosriemens 92 ausgeführt, wie in Fig. 7 gezeigt, wo der Endlosriemen 92 als Zwischenteil verwendet wird, so werden die Platte 94 und die Gummiwalze 91 nicht direkt aufeinander abgewalzt, was zu keinem der in Fig. 6 gezeigten Nachteile wie Abschuppen oder einer rauhen Oberfläche führt.
  • Das unter Verwendung des Endlosriemens 92 als Zwischenteil durchgeführte Verfahren ist ein sehr effektives Verfahren, jedoch bringt dieses Verfahren den Nachteil mit sich, daß sich die Komplexität und die Kosten der dazu benötigten Vorrichtung erhöhen. Weiterhin besteht ein weiterer Nachteil darin, daß eine Vorrichtung zum Verhindern des Verdrillens des Endlosriemens 92 benötigt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Vorrichtung größer sein muß, um die Lebensdauer des Endlosriemens 92 zu vergrößern.
  • Es ist extrem schwierig, den zuvor erläuterten Präzisionsprägeprozeß (die Prägung liegt im Bereich von 10-100 um) auf der Metallwalze auf der Oberfläche einer Metallplatte durchzuführen. In einigen Fällen ist nur ein Eingravieren auf der kleinen Oberfläche von 22,86 cm · 22,86 cm (9 Zoll · 9 Zoll) der Metallplatte möglich, deshalb wird die geätzte Metallplatte als Transferplatte oder als Originalplatte eines Modells verwendet, um als Übertragungsplatte verwendet werden zu können, welche z.B. durch Elektroformen repliziert worden ist (ein Formbildungsverfahren zum korrekten Replizieren des Metallmodels von einer Originalplatte durch Anbringen elektroplattierter Beschichtungen).
  • Die zuvor erwähnten Übertragungsplatten sind alle flache Platten, wobei die Mikroprägeplatte unter Verwendung eines Chargen-Verfahrens hergestellt sein sollte, wie z. B. Vakuumpressen, was jedoch den Nachteil einer kritisch niedrigen Produktivität aufweist.
  • Als Konsequenz daraus und um die Produktivität der Mikroprägeplatte dramatisch zu erhöhen, wird ein Verfahren benötigt, bei welchem die auf die flachen Platten einwirkende Übertragungsplatte zu einer Walzenform bearbeitet wird, um eine benötigte Mikroprägewalze sicher herstellen zu können.
  • DE-A-2658359 offenbart eine Mehrschichtwalze bei der zwei einander grenzende Schichten zusammengefügt sind durch Einführen eines röhrenförmigen Zylinders mit einem kegelförmigen äußeren Durchmesse in die Innenseite eines anderen röhrenförmigen Zylinders mit einer entsprechenden Verjüngung an seinem Innendurchmesser.
  • GB-A-2092266 offenbart eine Mehrschichtwalze bei der Schichten der Walze, welche aus Metallen mit unterschiedlicher thermischer Ausdehnung bestehen, auf bestehende Schichten aufgeschrumpft werden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Mehrschichtwalze umfaßt die folgenden Schritte:
  • Einführen eines röhrenförmigen mittleren Metallzylinders (30), welcher einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer ist als der eines röhrenförmigen äußeren Metallzylinders (20), in die Innenseite des äußeren Zylinders bei Raumtemperatur;
  • Erwärmen des äußeren Zylinders und des mittleren Zylinders, so daß der mittlere Zylinder mit dem äußeren Zylinder aufgrund des Unterschieds in der Wärmeausdehnung zwischen dem äußeren Zylinder und dem mittleren Zylinder in Kontakt gepreßt wird;
  • Einführen eines röhrenförmigen inneren Metallzylinders (40) in den mittleren Zylinder während der mittlere Zylinder und der äußere Zylinder erwärmt bleiben, wobei die äußere Umfangsoberfläche des inneren Zylinders kegelfömig ausgeführt ist und die innere Umfangsoberfläche des mittleren Zylinders ebenfalls kegelförmig ausgeführt ist, um sich an den inneren Zylinder anzupassen;
  • Abkühlenlassen des mittleren und des äußeren Zylinders auf Raumtemperatur, so daß sich der mittlere und der äußere Zylinder zusammenziehen, wobei der innere Zylinder den mittleren Zylinder daran hindert, sich auf seine ursprüngliche Größe zusammenzuziehen, so daß er den inneren Zylinder fest umschließt und im festen Kontakt mit dem äußeren Zylinder bleibt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung werden der äußere Zylinderbereich, der mittlere Zylinderbereich und der innere Zylinderbereich, welche jeweils eine Lage des kreisförmigen Bereichs bilden, auf sichere Weise miteinander verbunden, was zu der Ausbildung einer Mehrschichtwalze von hoher Qualität und hoher Zuverlässigkeit führt, welche hergestellt wird, ohne daß die Gefahr bestünde, daß die Verbindung eines jeden Zylinderbereichs während des Gebrauchs aufgelöst werden könnte.
  • Die Verbindung wird hergestellt durch die Ausdehnung und das Schrumpfen einer jeden einzelnen Komponente, so daß zusätzliche Teile zum Verbinden, wie z.B. Bolzen, Schrauben oder ähnliches, nicht notwendig werden, was zu einer Vereinfachung des Walzenaufbaus führt.
  • Die kegelförmigen Abschnitte werden jeweils am inneren Umfang des mittleren Zylinderbereichs und am äußeren Umfang des inneren Zylinderbereichs bereit gestellt, so daß der innere Zylinderbereich leicht eingeführt werden kann in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs, was zu einer leichten Herstellbarkeit der Walze führt.
  • Bevorzugterweise wird ein elastischer Körper an der äußeren Umfangsoberfläche des mittleren Zylinderbereichs angebracht, so daß der elastische Körper zwischen dem äußeren Zylinder und dem mittleren Zylinder eingeschlossen wird, wenn der äußere Zylinderbereich und der mittlere Zylinderbereich aufgrund einer durch das Erhitzen der beiden Zylinderbereiche verursachten Differenz in der Wärmeausdehnung miteinander verbunden werden.
  • Bei der vorstehenden Erfindung, welche einen röhrenförmigen elastischen Körper zwischen dem äußeren Zylinderbereich und dem mittleren Zylinderbereich vorsieht, wird der elastische Körper elastisch verformt, wenn die Preßkraft von der äußeren Oberflächen-Umfangsseite auf die Mehrschichtwalze einwirkt, während gleichzeitig der äußere Zylinderbereich mit der Verformung des elastischen Körpers verformt wird, so daß sich eine gewälzte Oberfläche zwischen der Mehrschichtwalze und dem oberflächengewalzten Gegenstand (z.B. einer Platte oder einem Film, wenn eine Mehrschichtwalze zum Herstellen eines Films oder zum Herstellen einer thermoplastischen Harzplatte oder eines, Films verwendet wird) ergeben kann.
  • Falls der elastische Körper zusätzlich mit Metallpulver versehen ist, kann die thermische Leitfähigkeit des elastischen Körpers vergrößert werden.
  • Als eine Folge daraus wird z.B. das Polier- oder Prägemuster auf der Oberfläche des äußeren Zylinderbereichs der Mehrschichtwalze (oder der Polier- oder Prägebereich auf der Oberfläche der Metallwalze, welche angebracht ist um mit der Mehrschichtwalze zusammenzuwirken) ausreichend auf die Platte übertragen, wenn die Mehrschichtwalze gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Films und Bearbeiten einer thermoplastischen Harzplatte verwendet wird, wohingegen im Falle der Herstellung eines Films mit großer Geschwindigkeit für einen dünnen Film es möglich ist, daß die thermoplastische Harzplatte sicher und zuverlässig hergestellt wird.
  • Als äußerste Seite der Mehrschichtwalze wird ein äußerer Zylinderbereich bereitgestellt, so daß der oberflächengewalzte Gegenstand mit dem äußeren Zylinderbereich und nicht direkt mit dem elastischen Körper gewalzt wird, was dazu führt, daß die Herstellung einer rauhen Oberfläche des gewalzten Gegenstands vermieden wird, und einer Vermeidung des Nachteils des Abschuppens des oberflächengewalzten Gegenstands, was erreicht wird durch Erhöhen der Temperatur des elastischen Körpers und durch Kühlen mittels der Kühlmittel.
  • Werden z.B. die Mehrschichtwalzen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet zum Herstellen eines Films oder Bearbeiten der thermoplastischen Harzplatte, wie in Fig. 6 gezeigt, so werden Nachteile dadurch, daß die oberflächengewalzte Seite aufgerauht wird durch direktes Walzen der Platte 82 auf der Gummiwalze 81 oder daß die Platte 82 durch Erhöhen der Temperatur der Gummiwalze zerknittert wird, vermieden.
  • Weiterhin kann, verglichen mit dem Verfahren des Verwendens des zuvor erläuterten Endlosriemens 92 in einem Zwischenzustand, wie in Fig. 7 gezeigt, die Vereinfachung der Vorrichtung erzielt werden, hin zu einer kleineren Größe und niedrigeren Kosten, wobei weiterhin keine Vorrichtung zum Anpassen der Spannung oder eine Vorrichtung zum Verdrillen des Endlosriemens 92 benötigt werden. Angesichts der Tatsache, daß ein Endlosriemen 92 nicht verwendet werden muß, werden eine verbesserte Haltbarkeit der Vorrichtung und eine verbesserte Effizienz bei der Bearbeitung und Filmherstellung erzielt.
  • In dem Falle, daß der Polierprozeß auf der thermoplastischen Harzplatte unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mehrschichtwalze ausgeführt wird, ist es ratsam, daß der äußere Zylinderbereich aus rostfreiem Stahl besteht, und daß der Umfangsbereich aus einer saumlosen Oberfläche und einer Spiegeloberfläche des äußeren Zylinderbereichs ausgebildet wird. Aufgrund der vorstehenden Strukturen eines Werkstücks mit hoher Plattenqualität wird hierbei ein sicheres Übertragen der Politur von der Oberfläche auf den äußeren Zylinderbereich erzielt.
  • In dem Fall in dem der Prägeprozeß auf der thermoplastischen Harzplatte unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mehrschichtwalze ausgeführt wird, ist es ratsam, daß der äußere Zylinderbereich durch Verschweißen zweier einander gegenüberliegender Seiten der metallischen Prägeplatte in die Röhrenform gebracht wird. Aufgrund der vorliegenden Struktur wird ein Plattenwerkstück hoher Güte erhalten, auf dessen Oberfläche des äußeren Zylinderbereichs das Prägemuster gesichert übertragen ist.
  • Weiterhin ist es ratsam, daß ein Ring zum Verhindern des Lösens einer Verbindung bereitgestellt wird, welche den inneren Zylinderbereich daran hindert, sich abzulösen, und welche eine Schraube mit Innengewinde aufweist. Diese wird bereitgestellt am Endbereich des kleineren Innendurchmessers des mittleren Zylinders und einem Schraubennutbereich, welcher eine Auflösung der Verbindung verhindert, bei dem eine Schraube mit Außengewinde in eine Schraube mit Innengewinde des Rings zur Verhinderung der Auflösung einer Verbindung eingreift, und welche bereitgestellt wird am Endbereich der Seite mit dem kleineren Außendurchmesser des inneren Zylinderbereichs. Gemäß dem vorstehenden Aufbau wird die Kopplungskraft angepaßt und ein Auflösen der Verbindung zwischen dem inneren Zylinderbereich und dem mittleren Zylinderbereich wird auf sichere Weise vermieden, was zu einer weiter verbesserten Qualität und Zuverlässigkeit der Mehrschichtwalze führt.
  • Eine erfindungsgemäße Mehrschichtwalze wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben; dabei zeigen:
  • Fig. 1 eine Explosionsdarstellung in Seitenansicht mit einer Mehrschichtwalze gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 eine Explosionsdarstellung in perspektivischer Ansicht, welche die Mehrschichtwalze gemäß der vorliegenden ersten Ausführungsform zeigt;
  • Fig. 3 eine Schnittdarstellung, welche den Betriebszustand der Mehrschichtwalze gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • Fig. 4 eine Explosionsdarstellung in Draufsicht, welche eine Mehrschichtwalze gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 5 eine Explosionsdarstellung der Mehrschichtwalze gemäß der zweiten Ausführungsform;
  • Fig. 6 ein Blockdiagramm, welches ein herkömmliches Beispiel zeigt; und
  • Fig. 7 ein Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels gemäß dem Stand der Technik.
  • Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiter unten mit Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
  • Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Explosionsdarstellung in Seitenansicht und eine Explosionsdarstellung in perspektivischer Ansicht einer Mehrschichtwalze 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Fig. 3 zeigt die Mehrschichtwalze 10 im Betrieb.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt, besteht die Mehrschichtwalze 10 aus einer Walze, welche verwendet wird, um einen Polier-(Glanz)-Prozeß oder einen Präge-(gekörnte Struktur)- Prozeß auf der Oberfläche einer thermoplastischen Harzschicht 1 (oder einem Film) auszuführen.
  • Die Mehrschichtwalze 10 ist eine Mehrschichtstruktur, welche aus einem rohrförmigen äußeren Zylinderbereich 20 besteht, welcher an der äußeren Seite angebracht ist; ein rohrförmiger elastischer Körper 60 wird dabei auf die Innenseite des äußeren Zylinderbereichs 20 aufgesetzt. Ein rohrförmiger metallischer Mittelzylinderbereich 30 wird auf der Innenseite des elastischen Körpers 60 aufgesetzt, und ein rohrförmiger metallischer Innenzylinderbereich 40 wird auf der Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 aufgesetzt.
  • Der äußere Zylinderbereich 20 besteht aus Metall und hat eine rohrförmige Gestalt, kann aber auch von rohrförmiger Gestalt sein, welche durch das Schweißen der Metallplatte erzeugt wird.
  • Wenn z.B. die Mehrschichtwalze 10 für das Polier-(Glanz)-Verfahren verwendet wird, kann es aus rostfreiem Stahl (SUS) bestehen, wobei die Walze eine saumlose Oberfläche (nicht geschweißt) auf weist und eine Spiegeloberfläche, bei der die Oberflächenrauhigkeit 5S beträgt.
  • Wenn die Mehrschichtwalze 10 verwendet wird für den Präge-(gekörnte Struktur)-Prozeß, so gilt weiterhin, daß sie durch das Schweißen von zwei aneinander stoßenden Seiten einer elektrogeformten Oberflächenprägeplatte aus Nickel röhrenförmig ausgebildet sein kann.
  • Die Dicke des äußeren Zylinderbereichs 20 ist bevorzugterweise kleiner als 1 mm, und insbesondere kleiner als 0,8 mm. Eine Dicke von mehr als 1 mm kann leicht dazu führen, daß der äußere Zylinderbereich verformt wird.
  • Der elastische Körper wird vorab auf die Seite des äußeren Umfangs des mittleren Zylinderbereichs 30 laminiert.
  • Der elastische Körper besteht aus Gummi mit einem Härtegrad von mehr als 20 aber weniger als 100 (ein Wert gemessen mit dem JIS Gummihärtemeßgerät), wobei z.B. ein wärmebeständiger Gummi, wie Silikon-Gummi, Fluor-Gummi, Urethan-Gummi, Neopren-Gummi usw. bevorzugterweise verwendet werden.
  • Weiterhin ist es ratsam, daß Metallpulver dem elastischen Körper 60 zugegeben wird, um die Wärmeübertragung zu verbessern.
  • Die Dicke des elastischen Körpers 60 ist nicht beschränkt, aber es ist wünschenswert, daß sie unter dem Aspekt des Wärmetransfers weniger als 10 mm beträgt.
  • Der Aufbau des äußeren Umfangs des mittleren Zylinderbereichs ist ein fast vollständiger Zylinder mit einem flächig ausgebildeten äußeren Umfangsbereich.
  • Der mittlere Zylinderbereich 30 ist an seinem inneren Umfang mit einer kegelförmigen Verjüngung 33 versehen, welche sich von einem offenen Endbereich 31, die sich am Ende (linke Seite der Fig. 1) befindet, hin zu einem dem offenen Endbereich 32 gegenüberliegenden Ende (rechte Seite der Fig. 1) erstreckt.
  • In dem Zustand, in dem der elastische Körper 60 auf den äußeren Umfang des mittleren Zylinderbereichs 30 auflaminiert wird, ist der äußere Umfang des elastischen Körpers 60 bei Raumtemperatur kleiner als der innere Umfang des äußeren Zylinderbereichs 20 bei welchem der laminierte elastische Körper 60 und der mittlere Zylinderbereich 30 in die Innenseite des äußeren Zylinderbereichs 20 eingeführt werden können.
  • Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des mittleren Zylinderbereichs 30 ist größer als der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des äußeren Zylinderbereichs 20, wobei der mittlere Zylinderbereich 30 und der äußere Zylinderbereich 20 sicher miteinander verbunden sind durch Ausnutzung der Differenz in der Wärmeausdehnung, welche verursacht wird durch Erhitzen der beiden Zylinderbereiche in dem Zustand, bei dem der mittlere Zylinderbereich 30 und der äußere Zylinderbereich 20 den zu laminierenden Körper 60 einschließen.
  • Hier beträgt der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient z.B. 10.35 · 10&supmin;&sup6;/K im Falle der Verwendung von Nickel (Ni), 23,60 · 10&supmin;&sup6;/K im Falle der Verwendung von Aluminium (Al), und 11.8 · 10&supmin;&sup6;/K im Falle der Verwendung von Eisen (Fe).
  • Der Aufbau des inneren Umfangs des inneren Zylinderbereichs 40 ist ein fast vollständiger Zylinder mit einem flächig ausgebildeten inneren Umfangsbereich.
  • Der innere Zylinderbereich 40 ist in seinem äußeren Umfang mit einer kegelförmigen Verjüngung 43 versehen, welche sich von einem offenen Endbereich 41, der an dem Ende (die linke Seite in Fig. 1) angebracht ist, hin zu einem geöffneten Bereich 42 erstreckt, welcher am gegenüberliegenden Ende (rechte Seite in Fig. 1) angebracht ist.
  • Die Positionen des kegelförmig zulaufenden Bereichs 33 an der inneren Umfangsseite des mittleren Zylinderbereichs 30 und des kegelförmig zulaufenden Bereichs 43 am äußeren Umfangsbereich des inneren Zylinderbereichs 40 sind so festgelegt, daß der kegelförmig zulaufende Bereich 33 in den mittleren Zylinderbereich 30 paßt, und durch Wärmeausdehnung mit dem äußeren Zylinderbereich 20 in eine verbundene Anordnung übergeht, wobei der kegelförmig zulaufende Bereich 43 des inneren Zylinderbereichs 40 sich durch Schrumpfen beim Abkühlen auf Raumtemperatur zusammenzieht. Der mittlere Zylinderbereich 30 und der innere Zylinderbereich 40 gehen eine Verbindung im angepaßten Zustand der sich kegelförmig verjüngenden Bereiche 33 und 43 ein, wobei ein Schrumpfeffekt verwendet wird, der auftritt, wenn der mittlere Zylinderbereich 30 sich auf Raumtemperatur abkühlt. Dies bedeutet, daß wenn der mittlere Zylinderbereich 30 durch Erwärmung ausgedehnt wird, er sich zusammenzieht, wenn bei Abkühlen auf Raumtemperatur abkühlt, und der mittlere Zylinderbereich 30 wird durch den Zustand festgelegt, welcher keinen weiteren Spielraum mehr für ein Schrumpfen aufweist, wobei das Schrumpfen des mittleren Zylinderbereichs 30 zu der äußeren Umfangsseite des inneren Zylinderbereichs 40 hinzugefügt wird, was zu einer Kombination der beiden führt. Nebenbei bemerkt hat der mittlere Zylinderbereich 30 keinen Spielraum, sich zusammenzuziehen, wenn der mittlere Zylinderbereich 30 und der äußere Zylinderbereich 20 sich auf Raumtemperatur abkühlen, deshalb verbleibt die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem mittleren Zylinderbereich 30 und dem äußeren Zylinderbereich 20, also der Kopplungszustand bei dem der elastische Körper 60 zwischen dem äußeren Zylinderbereich 20 und dem mittleren Zylinderbereich 30 eingeschlossen ist.
  • Der sich kegelförmig verjüngende Bereich 33 des mittleren Zylinderbereichs 30 und der sich kegelförmig verjüngende Bereich 43 des inneren Zylinderbereichs 40 haben bevorzugterweise eine Neigung von 0,5-30 Grad, und insbesondere von 0,5-5 Grad. Eine Neigung von weniger als 0,5 Grad führt dazu, daß der innere Zylinderbereich 40 nicht auf einfache Weise in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 eingeführt werden kann. Weiterhin verursacht eine Neigung von mehr als nur 30 Grad, daß ein Flüssigkeitskanal (siehe Fig. 3) für ein Heizmedium und ein Kühlmedium, welcher in dem hohlen Bereich an der Innenseite des inneren Zylinderbereichs 40 ausgebildet ist, sehr schmal wird, wodurch wiederum das Verhältnis der Dicke des inneren Zylinderbereichs 40 und des mittleren Zylinderbereichs 30 sich längs der axialen Richtung der Walze stark verändern, mit dem Ergebnis, daß ein Unterschied in der Oberflächentemperatur der Walze längs der axialen Richtung auftritt.
  • Der Öffnungsendbereich 31, welcher an der inneren Seite mit kleinerem Durchmesser des mittleren Zylinderbereichs 30 angebracht ist, ist mit einem Ring 50 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung versehen, welcher den inneren Zylinderbereich 40 daran hindert, sich abzulösen, wobei eine Schraube mit Innengewinde 51 in den inneren Umfangsbereich des Rings 50 zur Verhinderung der Auflösung einer Verbindung eingeschnitten ist.
  • Der Öffnungsendbereich 41 welcher an der inneren Seite mit kleinerem Durchmesser des inneren Zylinderbereichs 40 angebracht ist, ist mit einem Bereich 53 einer Schraubennut zur Verhinderung der Auflösung einer Verbindung versehen, welche eine Schraube 52 mit Außengewinde aufweist, welche in die Schraube 51 mit Innengewinde des Rings 50 zur Verhinderung der Auflösung einer Verbindung eingreift.
  • Bei dieser Ausführungsform wird die Mehrschichtwalze 10 wie folgt hergestellt:
  • Der elastische Körper 60 wird zunächst auf die äußere Umfangsseite des mittleren Zylinderbereichs 30 auflaminiert, welcher einen größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als der äußere Zylinderbereich 20 aufweist, um mit diesem einstückig ausgebildet zu werden, und weiterhin werden bei Raumtemperatur der elastische Körper 60 und der mittlere Zylinderbereich 30, welche in diesem Zustand laminiert werden, in die Innenseite des äußeren Zylinderbereichs 20 eingeführt. Der äußere Zylinderbereich 20 und der mittlere Zylinderbereich 30 werden dadurch verbunden, daß ein Unterschied in ihrer Wärmeausdehnung besteht, wobei sie in einem Zustand erwärmt werden, bei dem der elastische Körper 60 zwischen dem äußerem Zylinderbereich 20 und dem mittleren Zylinderbereich 30 eingeschlossen ist.
  • Der innere Zylinderbereich 40, welcher in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 eingeführt werden soll, ist damit fertiggestellt, und weiterhin werden die kegelförmig zulaufende Bereiche 33 und 34 jeweils an der inneren Umfangsseite des mittleren Zylinderbereichs 30 bereitgestellt, sowie an der äußeren Umfangsseite des inneren Zylinderbereichs 40. Hier werden der kegelförmig zulaufende Bereich 33 des mittleren Zylinderbereichs 30, der ja vollkommen mit dem äußeren Zylinderbereich 20 gekoppelt ist, um den elastischen Körper 60 durch Ausdehnung bei Erwärmung einzuschließen, und der kegelförmig zulaufende Bereich 34 des inneren Zylinderbereichs 40, welcher sich im durch Abkühlen zusammengeschrumpften Zustand oder im Zustand bei Raumtemperatur befindet, so festgelegt, daß sie zueinander passen.
  • Danach wird der innere Zylinderbereich 40, welcher sich im Zustand des Zusammenschrumpfens nach Abkühlung oder im Zustand bei Raumtemperatur befindet, in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 eingeführt, welcher sicher verbunden ist mit dem äußeren Zylinderbereich 20, um den elastischen Körper 60 durch Ausdehnung bei Erwärmung einzuschließen. Geichzeitig greifen die Schraube 51 mit Innengewinde des Rings 50 zum Verhindern eines Ablösens und die Schraube 52 mit Außengewinde im Schraubennutenbereich 53 zum Verhindern eines Ablösens ineinander. Während die kegelförmig zulaufenden Bereiche 33 und 34 wie oben beschrieben aneinander angepaßt werden, werden der äußere Zylinderbereich 20 und der mittlere Zylinderbereich 30 auf Raumtemperatur herabgekühlt (wenn der innere Zylinderbereich 40 sich im Zustand des Schrumpfens nach Abkühlen befindet, muß sich der innere Zylinderbereich 40 im Zustand bei Raumtemperatur befinden), wodurch der mittlere Zylinderbereich 30 und der innere Zylinderbereich 40 miteinander unter Verwendung der Schrumpfkraft verbunden werden, wenn der mittlere Zylinderbereich 30 auf Raumtemperatur herabgekühlt wird.
  • Unter den vorstehend erläuterten Umständen wird die Herstellung der Mehrschichtwalze 10 mit einem Mehrlagenaufbau bestehend aus dem äußeren Zylinderbereich 20, dem elastischen Körper 60, dem mittleren Zylinderbereich 30 und dem inneren Zylinderbereich 40 vervollständigt.
  • Als nächstes wird der Betriebszustand der bisher unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläuterten Mehrschichtwalze 10 erläutert.
  • Zwischen der Mehrschichtwalze 10 und einer weiteren Metallwalze 2 wird ein thermoplastisches Harzplattenmaterial 1 als zu bearbeitender Gegenstand gepreßt. Hierbei kann entweder die Oberfläche der Mehrschichtwalze 10 oder die Oberfläche der Metallwalze 2 eine verspiegelte Oberfläche oder eine Prägeoberfläche sein, ansonsten sind beide Oberflächen der Mehrschichtwalze 10 und der Metallwalze 2 verspiegelte Oberflächen oder Prägeoberflächen.
  • Die Mehrschichtwalze 10 und die Metallwalze 2 werden auf die Platte 1 gepreßt, wodurch das Polieren oder das Prägemuster auf der Oberfläche der Mehrschichtwalze 10 und oder der Metallwalze 2 auf die Platte 1 übertragen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Teil A (in der Zeichnung) des elastischen Körpers der Mehrschichtwalze 10 elastisch verformt, wodurch sich der äußere Zylinderbereich 20 verformt. Deshalb wird eine oberflächengewalzte Oberfläche zwischen der Mehrschichtwalze 10 und der Metallwalze 2 während des Zustands, in dem die Platte 1 zwischen der Mehrschichtwalze 10 und der Metallwalze 2 gepreßt wird, auf der Oberfläche abgerollt, wodurch eine breite gedrückte Fläche L ausgebildet wird, welche in der Lage ist, ausreichend geformt zu werden.
  • Zusätzlich wird der Hohlbereich, welcher an der Innenseite des inneren Zylinderbereichs 40 ausgebildet ist, als Flüssigkeitskanal für das Erwärmungsmittel und Kühlmittel verwendet.
  • Gemäß der soweit beschriebenen Ausführungsform ergeben sich die nachfolgenden Wirkungen:
  • Um den elastischen Körper 60 herzustellen, wird die oberflächengewalzte Fläche zwischen der Mehrschichtwalze 10 und der Platte 1 bei der Oberfläche mittels elastischer Verformung des elastischen Körpers 60 ausgewalzt, wodurch die Politur oder das Prägemuster aus der Oberfläche des äußeren Zylinderbereichs 20 (für das Polieren oder das Anbringen eines Prägemusters auf der Oberfläche der Metallwalze 2) ausreichend auf die Platte 1 übertragen werden, was zu einer Platte 1 von hoher Qualität führt. Der äußere Zylinderbereich 20 ist auf der Außenseite des elastischen Körpers 60 angebracht, so daß die Platte 1 nicht direkt auf dem elastischen Körper 60 abgerollt wird, wodurch der vorstehend erläuterte Nachteil des Auftretens einer rauhen Oberfläche der Platte 1 oder eines unebenen Zustands der Platte 1 (mangelhaft wegen Abschuppung) überwunden wird.
  • Weiterhin werden, verglichen mit dem Fall, bei dem das Verfahren angewandt wird, welches eine kontinuierliche Bewegung durch den Endlosriemen 92 beinhaltet, wie in Fig. 7 gezeigt, und oben beschrieben ist, eine Vereinfachung, Größenreduzierung und Kostenreduzierung der Vorrichtung erzielt; weiterhin kann eine Vorrichtung zum Verhindern eines Verdrillens des Endlosriemens 92 eingespart werden. Hinsichtlich der Einsparung des Endlosriemens 92 ergibt sich eine verbesserte Standzeit und ein verbesserter Verfahrensablauf der Vorrichtung.
  • Zu dem elastischen Körper ist Metallpulver hinzugefügt, was in einer hohen Wärmeleitfähigkeit des elastischen Körpers resultiert.
  • Der äußere Zylinderbereich, der elastische Körper 60, der mittlere Zylinderbereich 30 und der innere Zylinderbereich 40, bei denen es sich um Bauteile handelt, die die Mehrschichtwalze 10 bilden, sind zuverlässig miteinander verbunden, wodurch ein Nachteil z.B. dadurch vermieden wird, daß die Verbindung zwischen einem jeden Bauteil sich nicht während des Betriebs des Geräts löst, mit dem Ergebnis, daß die Mehrschichtwalze 10 von hoher Qualität und hoher Zuverlässigkeit ist.
  • Ein jedes Bauteil wird zusammengefügt unter Verwendung der Ausdehnung und des Schrumpfens eines jeden Bauteils, deshalb müssen zusätzliche Bauteile zum Verbinden, wie z.B. ein Bolzen oder eine Schraube nicht verwendet werden, was in einer strukturellen Vereinfachung der Mehrschichtwalze 10 resultiert.
  • Weiterhin sind die sich kegelförmig verjüngende Bereiche 33 und 34 jeweils auf dem inneren Umfang des mittleren Zylinderbereichs 30 sowie dem äußeren Umfang des inneren Zylinderbereichs 40 angebracht, so daß der innere Zylinderbereich 40 problemlos in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 eingeführt werden kann, was zu einer vereinfachten Herstellung der Mehrschichtwalze 10 führt.
  • Der Ring 50 zum Verhindern eines Ablösens wird beim offenen Endbereich 31 des mittleren Zylinderbereichs 30 bereitgestellt und weiterhin wird der Schraubennutbereich 53 zum Verhindern des Ablösens am offenen Endbereich 41 des inneren Zylinderbereichs 40 bereitgestellt, wodurch der innere Zylinderbereich 40 sicher daran gehindert werden kann, sich vom mittleren Zylinderbereich 30 abzulösen, was zu einer weiteren Verbesserung und hoher Qualität der Zuverlässigkeit der Mehrschichtwalze 10 führt.
  • Zusätzlich ist die vorliegenden Erfindung nicht beschränkt auf die zuvorstehend beschriebene Ausführungsform, und verschiedene Änderungen können durchgeführt werden, ohne vom Grundprinzip der vorliegenden Erfindung abzurücken. Solche Änderungen liegen ebenfalls innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung.
  • Insbesondere wurde bei der vorliegenden Ausführungsform die Mehrschichtwalze 10 als Walze definiert, um den Polier-(Glanz)-Prozeß oder den Präge-(gekörnte Struktur)- Prozeß auf der Oberfläche der thermoplastischen Harzplatte 1 zu bewirken. Die Mehrschichtwalze 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch für andere Mehrschichtwalzen mit ähnlichen Mehrlagenaufbauten verwendet werden. Z.B. kann die Mehrschichtwalze verwendet werden als Walze zum Formen eines extrem dünnen Films oder auch als Walze zum Formen eines Films oder zum Herstellen einer thermoplastischen Harzplatte und auch für eine Walze für eine Druckmaschine oder eine Druckwalze oder eine Zuführwalze für verschiedene Vorrichtungen.
  • Der Ring 50 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung und der Schraubennutbereich 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung, welche bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen sind, sind nicht absolut notwendig. Es ist jedoch ratsam, daß der innere Zylinderbereich 40 durch Bereitstellen des Rings 50 zum Verhindern des Auftretens einer Auflösung einer Verbindung und dem Schraubennutenbereich 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung weiterhin vollständig daran gehindert werden, sich abzulösen.
  • Der elastische Körper 60 bestand bei der zuvor erläuterten Ausführungsform aus Gummi. Der elastische Körper kann jedoch auch aus anderen Materialien bestehen, vorausgesetzt, das Material ist in der Lage, sich elastisch zu ändern.
    • Beispiel 1:
  • Auf Basis der ersten Ausführungsform wird die Mehrschichtwalze tatsächlich unter den nachfolgenden Bedingungen hergestellt.
  • Bei den folgenden Bauteilen handelt es sich um Fertigbauteile, welche die Mehrschichtwalze 10 bilden.
  • Der äußere Zylinderbereich 20 ist ein geschmiedetes Teil vom Ausfällungshärtungstyp, welches aus rostfreiem (SUS) Stahl besteht, eine saumlose Oberfläche sowie eine Dicke von 0,6 mm aufweist, einen inneren Durchmesser von 286,2 mm, und eine äußere Umfangsoberflächenrauhigkeit von 0,1 S.
  • Der elastische Körper 60 wird durch Beschichtungsgummi gebildet (welchem Metallpulver mit Silikon-Gummi hinzugefügt ist) und hat eine Dicke von 10 mm am äußeren Umfang des mittleren Zylinderbereichs 30.
  • Der mittlere Zylinderbereich 30 besteht aus Aluminium und hat einen äußeren Durchmesser von 265,6 mm, einen inneren Durchmesser von 238 mm am Öffnungsendbereich 32 der Seite mit größeren Durchmesser und eine Neigung der sich kegelförmig verjüngenden Fläche von 1 Grad.
  • Der innere Zylinderbereich besteht aus SS Stahl (SS41) und hat einen äußeren Durchmesser von 238,6 mm am Öffnungsendbereich 42 und auf der Seite mit dem größeren Durchmesser einen Neigungsgrad der sich kegelförmig verjüngenden Fläche von 1 Grad und einen inneren (geraden) Durchmesser von 180 mm.
  • Weiterhin wird der Ring 50 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung am offenen Endbereich 31 des mittleren Zylinderbereichs 30 bereitgestellt und der Schraubennutenbereich 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung wird am Öffnungsendbereich 41 des inneren Zylinderbereichs 40 bereitgestellt.
  • Die Mehrschichtwalze 10 würde mit den vorstehend erläuterten Bauteilen gemäß dem nachfolgenden Verfahren hergestellt.
  • Der mittlere Zylinderbereich 30, welcher mit dem elastischen Körper 60 bedeckt ist, wird in die Innenseite des äußeren Zylinderbereichs 20 bei Raumtemperatur eingefüllt, um mit diesem laminiert zu werden, und wird während des Anhaltens der Laminierungsbedingungen auf 200ºC erhitzt.
  • Der innere Zylinderbereich 40 wird zunächst auf 20ºC abgekühlt und der abgekühlte innere Zylinderbereich 40 wird in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 eingeführt, wo er sicher mit dem äußeren Zylinderbereich 20 verbunden wird, um den elastischen Körper 60 einzuschließen, gleichmäßig auf 200ºC erhitzt, wodurch der Ring 50 zum Verhindern der Auflösung einer Verbindung und der Schraubennutenbereich 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung fest miteinander verschraubt werden.
  • Danach wird ein jedes Bauteil herabgekühlt bis Raumtemperatur erreicht ist, und die Mehrschichtwalze 10 wird fertiggestellt.
  • Beim Herstellen der Mehrschichtwalze 10 unter den Bedingungen gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Mehrschichtwalze 10 zuverlässig hergestellt mit den notwendigen Funktionen, wie der Funktion des sich elastischen Änderns oder der Funktion des Verhinderns eines Abschuppens. Vorausgesetzt, daß die thermoplastische Harzplatte 1 hergestellt wird, wenn die Mehrschichtwalze 10 verwendet wird, wird der darauf angebrachte Hochqualitätsstahl 1 mit einer Politur auf der Oberfläche des äußeren Zylinderbereichs 20 erhalten, mit dem Ergebnis, daß die Wirkungen gemäß der vorliegenden Erfindung sich deutlich einstellen.
  • Fig. 4 bzw. 5 zeigen jeweils eine Seitenansicht in Explosionsdarstellung und eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Walze 10 zum Mikroprägen mit dem Mehrschichtwalzenaufbau gemäß der zweiten Ausführungsform.
  • Die Mikroprägewalze 10 wird zum Herstellen einer Mikroprägeplatte oder einer Prismaplatte verwendet, welche mit einer Feinprägung auf der Oberfläche der thermoplastischen Harzplatte (oder des Films) ausgeformt wird. Die Mikroprägeplatte wird unter Ausführung des Prägeverfahrens (gekörnte Oberfläche) auf der Oberfläche der thermoplastischen Harzplatte durch Anpressen der sich drehenden Mikroprägewalze 10 auf der thermoplastischen Harzplatte (oder dem Film) ausgebildet.
  • Die Mikroprägewalze 10 besteht aus einem rohrförmigen äußeren Zylinderbereich 20, einem rohrförmigen mittleren Zylinderbereich 20, welcher in die Innenseite des äußeren Zylinderbereichs 20 eingeführt ist und einem rohrförmigen inneren Zylinderbereich 40, welcher in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 eingeführt ist.
  • Der äußere Zylinderbereich 20 wird zu einer röhrenförmigen Form ausgebildet durch Verschweißen der beiden sich wechselseitig gegenüberliegenden Enden einer metallischen Mikroprägeplatte (welche mit einer Feinprägung von ungefähr 10 bis 1000 um auf der Oberfläche der Metallplatte ausgeführt ist). Die kreisförmige Länge der beiden Öffnungsendbereiche 21 und 22, welche an den beiden Enden ausgeführt sind (die linke und rechte Seite der Fig. 1) des äußeren Zylinderbereichs 20 sind ungefähr dieselben.
  • Der Aufbau des äußeren Umfangsbereichs des mittleren Zylinderbereichs 30 ist von einer fast vollständig röhrenförmigen äußeren Umfangsoberflächenkonfiguration.
  • Der mittlere Zylinderbereich 30 wird an seiner inneren Umfangsfläche mit der kegelförmig zulaufenden Fläche 33 versehen, welche sich von einem Ende (der linken Seite Fig. 1) zum Öffnungsendbereich 31 hin zum anderen Ende (der rechten Seite in Fig. 1) des Öffnungsendbereichs 32 erstreckt.
  • Der äußere Durchmesser der mittleren Zylinderbereichs 30 ist bei Raumtemperatur kleiner als der innere Durchmesser des äußeren Zylinderbereichs 20, in welchen der mittlere Zylinderbereich 30 in die Innenseite des äußeren Zylinderbereichs 20 eingeführt werden kann.
  • Der lineare Ausdehnungskoeffizient des mittleren Zylinderbereichs 30 ist größer als der lineare Ausdehnungskoeffizient des äußeren Zylinderbereichs 20, wobei der äußere Zylinderbereich 20 und der mittlere Zylinderbereich 30 fest miteinander verbunden sind unter Ausnutzung des Unterschieds in der Wärmeausdehnung, welcher beim Erwärmen des laminierten äußeren Zylinderbereichs 20 und des mittleren Zylinderbereichs 30 auftritt.
  • Hierbei beträgt der lineare Ausdehnungskoeffizient z.B. 10.35 · 10&supmin;&sup6;/K im Falle von Nickel (Ni), 23.60 · 10&supmin;&sup6;/K hin Falle von Aluminium (AL), 11.8 · 10&supmin;&sup6;/K im Falle von Eisen (Fe).
  • Der Aufbau der inneren Umfangswand des inneren Zylinderbereichs 40 ist von einer fast vollständigen röhrenförmigen äußeren Umfangsflächenkonfiguration.
  • Der innere Zylinderbereich wird an seinem äußeren Umfang mit der kegelförmig zulaufenden Fläche 43 bereitgestellt, welche von einem Ende (der linken Seite in Fig. 1) des Öffnungsendbereichs 41 sich hin zum anderen Ende (der rechten Seite in Fig. 1) des Öffnungsendbereichs 42 erstreckt.
  • Der kegelförmig sich verjüngende Bereich 33, welcher an der inneren Umfangsseite des mittleren Zylinderbereichs 30 bereitgestellt wird, und der kegelförmig sich verjüngende Bereich 43, welcher sich auf der äußeren Umfangsfläche des inneren Zylinderbereichs 40 befindet, sind als der Ort festgelegt, an welchem der sich kegelförmig verjüngende Bereich 33 des mittleren Zylinderbereichs 30 fest mit dem äußeren Zylinderbereich 20 verbunden ist durch Ausdehnung unter Wärmeeinwirkung, und der kegelförmig sich verjüngende Bereich 43 des inneren Zylinderbereichs 40 befindet sich in dem durch Abkühlung geschrumpften Zustand oder im Zustand bei Raumtemperatur. Der mittlere Zylinderbereich 30 und der innere Zylinderbereich 40 werden kombiniert unter Verwendung der Schrumpfkraft, welche auftritt, wenn der mittlere Zylinderbereich 30 sich im Zustand der Raumtemperatur während des Zustands des miteinander Verbundenseins der zuvor erläuterten kegelförmig zulaufenden Bereiche 33 und 43 verändert. Das bedeutet, daß der durch Erwärmung ausgedehnte mittlere Zylinderbereich 30 schrumpft, wenn eine Abkühlung auf Raumtemperatur zu diesem Zeitpunkt stattfindet, und der Zustand ohne den Schrumpfbereich sorgt dafür, daß die Schrumpfkraft des mittleren Zylinderbereichs 30 dem äußeren Umfangsbereich des inneren Zylinderbereichs 40 hinzugefügt wird, um diesen zu integrieren. Dabei wird selbst wenn der mittlere Zylinderbereich 30 und der äußere Zylinderbereich 20 auf Raumtemperatur abgekühlt werden, der mittlere Zylinderbereich 30 keinen Schrumpfzuschlag aufweisen, so daß ein Verbindungszustand zwischen dem mittleren Zylinderbereich und dem äußeren Zylinderbereich 20 verbleibt.
  • Der sich kegelförmig verjüngende Bereich 33 des mittleren Zylinderbereichs 30 und der sich kegelförmig verjüngende Bereich 43 des inneren Zylinderbereichs 40 haben bevorzugterweise eine Neigung von 0,5 bis 30 Grad, und insbesondere bevorzugterweise eine Neigung von 0,5 bis 5 Grad. Eine Neigung von weniger als 0,5 Grad setzt den inneren Zylinderbereich 40 nicht in die Lage, auf einfache Weise in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 eingeführt werden zu können, und weiterhin führt eine Neigung von mehr als 30 Grad dazu, daß der Flüssigkeitskanal (siehe Fig. 3), welcher das Erwärmungsmittel sowie das Kühlungsmittel führt und welcher in dem Hohlbereich im Inneren des inneren Zylinderbereich 40 ausgebildet ist, schmal wird, wodurch sich das Verhältnis der Dicke des Innenzylinderbereichs 40 und des mittleren Zylinderbereichs 30 längs der axialen Richtung der Walze in stärkerer Weise ändert, mit dem Ergebnis, daß in der Oberflächentemperatur der Walze in axialer Richtung Unterschiede auftreten.
  • Der Öffnungsendbereich 31, welcher an der inneren Seite mit kleinerem Durchmesser des mittleren Zylinders 30 angebracht ist, ist mit einem Ring 50 zum Verhindern der Auflösung einer Verbindung versehen, um den inneren Zylinderbereich 40 daran zu hindern, sich abzulösen, und in diesen ist die Schraube 51 mit Innengewinde an der inneren Umfangsseite des Rings 50 zur Verhinderung der Auflösung einer Verbindung eingeschnitten.
  • Der Öffnungsendbereich 41, welcher an der inneren Seite mit kleinerem Durchmesser des inneren Zylinderbereichs 40 angebracht ist, ist mit dem Schraubennutenbereich 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung versehen und weist die Schraube 52 mit Außengewinde auf, welche in die Schraube 51 mit Innengewinde des Rings 50 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung eingeführt wird.
  • In der soweit beschriebenen Ausführungsform wird die Mikroprägewalze 10 wie folgt hergestellt.
  • Der mittlere Zylinderbereich 30, welcher einen größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der äußere Zylinderbereich 20, wird in die Innenseite des äußeren Zylinderbereichs 20 eingeführt und dann werden der mittlere Zylinderbereich 30 und der äußere Zylinderbereich 20 vollständig miteinander verbunden unter Ausnutzung des Unterschieds in der Wärmeausdehnung, welche verursacht wird durch Erwärmen des mittleren Zylinderbereichs 30 und des äußeren Zylinderbereichs 20 im Zustand der wechselseitigen Laminierung.
  • Der innere Zylinderbereich 40, welcher in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 einzuführen ist, steht bereit, und weiterhin werden die Bereiche 33 bzw. 34 mit sich kegelförmig verjüngenden Bereichen jeweils auf dem inneren Umfang des mittleren Zylinderbereichs 30 und dem äußeren Umfang des inneren Zylinderbereichs 40 angebracht. Dabei passen der sich kegelförmig verjüngende Bereich 33 des mittleren Zylinderbereichs 30, welcher vollständig gekoppelt ist mit dem äußeren Zylinderbereich 20 durch Ausdehnen unter Wärmeeinwirkung um den elastischen Körper 60 einzuschließen und der sich kegelförmig verjüngende Bereich 34 des inneren Zylinderbereichs 40, welcher sich im geschrumpften Zustand durch Abkühlung oder im Raumtemperaturzustand befinden, wechselweise ineinander.
  • Der innere Zylinderbereich 40, welcher sich im Schrumpfzustand durch Abkühlen oder im Zustand beim Raumtemperatur befindet, wird kontinuierlich in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 eingeführt, welcher mit dem äußeren Zylinderbereich 20 verbunden ist durch Ausdehnen unter Wärmeeinwirkung, und gleichzeitig werden die Schraube 51 mit Innengewinde des Rings 50 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung und die Schraube 52 mit Außengewinde des Schraubennutenbereichs 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung miteinander verbunden. In diesem Zustand werden die sich kegelförmig verjüngende Bereiche 33 und 34 wie oben beschrieben miteinander verbunden und der äußere Zylinderbereich 20 und der mittlere Zylinderbereich 30 werden auf Raumtemperatur herabgekühlt (wenn der innere Zylinderbereich 40 sich in dem durch Abkühlung geschrumpften Zustand befindet, wird der innere Zylinderbereich 40 auf Raumtemperatur gebracht) um den mittleren Zylinderbereich 30 und den inneren Zylinderbereich 40 durch Verwendung der Schrumpfkraft zu verbinden, welche auftritt, wenn der mittlere Zylinderbereich 30 auf Raumtemperatur gebracht wird.
  • Die Herstellung der Mikroprägewalze 10 mit einem Mehrlagenaufbau bestehend aus dem äußeren Zylinderbereich 20, dem mittleren Zylinderbereich 30 und dem inneren Zylinderbereich 40 wird wie oben beschrieben beendet.
  • Gemäß der Ausführungsform ergeben sich die nachfolgenden Wirkungen.
  • Der äußere Zylinderbereich 20, der mittlere Zylinderbereich 30 und der innere Zylinderbereich 40 bei dem eine Strukturierung einer jeden Schicht im kreisförmigen Bereich stattfindet, werden sicher miteinander verbunden, was zu einer Mikroprägewalze 10 mit hoher Qualität und hoher Zuverlässigkeit führt, welche unter Vermeidung jeglicher Nachteile hergestellt wird, wie z.B. daß sich die Verbindung zwischen den Zylinderbereichen 20, 30 und 40 während des Gebrauchs auflöst.
  • Wie vorstehend beschrieben wird durch Verwendung der Mikroprägewalze 10 im Vergleich zur Verwendung einer herkömmlichen stabförmigen Übertragungsplatte die Produktivität bei der Herstellung der mikrogeprägten Platte erhöht werden.
  • Die Verbindung wird herbeigeführt unter Verwendung der Ausdehnung der Schrumpfung eines jeden der zylindrischen Bereiche 20, 30 und 40, wobei kein Extraelement zur Bereitstellung einer Verbindung benötigt wird, wie z.B. ein Bolzen oder eine Schraube, was zu einer Vereinfachung des Aufbaus des Mikroprägewalze 10 führt.
  • Die sich kegelförmig verjüngenden Bereiche 33 bzw. 34 werden jeweils auf dem inneren Umfang des mittleren Zylinderbereichs 30 und dem äußeren Umfang des inneren Zylinderbereichs 40 bereitgestellt, so daß der innere Zylinderbereich 40 problemlos in die Innenseite des mittleren Zylinderbereichs 30 eingeführt werden kann, was zu einer leicht herstellbaren Mikroprägewalze führt.
  • Der Ring 50 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung wird am Öffnungsendbereich 31 des mittleren Zylinderbereichs 30 bereitgestellt und weiterhin wird der Schraubennutenbereich 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung am Öffnungsendbereich 41 des inneren Zylinderbereichs 40 bereitgestellt, wodurch der innere Zylinderbereich 40 weiterhin in sicherer Weise daran gehindert wird, sich vom mittleren Zylinderbereich 30 abzulösen, was zu einer Mikroprägewalze 10 mit erhöhter Qualität und höherer Zuverlässigkeit führt.
  • Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt und zahlreiche Änderungen können durchgeführt werden, ohne vom Grundprinzip der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Solche Änderungen sind auch vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfaßt.
  • Bei der zuvorstehend erläuterten Ausführungsform wird zum Ausbilden einer Mikroprägewalze 10 die vorstehende Erfindung verwendet, jedoch ist der erfindungsgemäße Mehrschichtwalzenaufbau auch dazu geeignet, bei einer Vielzahl von Mehrschichtwalzen mit ähnlichem Mehrschichtaufbau verwendet zu werden.
  • Der Ring 50 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung und der Schraubennutenbereich 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung werden bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform bereitgestellt, es ist aber nicht immer notwendig das diese vorhanden sind. Es ist jedoch ratsam, daß der Ring 50 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung und der Schraubennutenbereich 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung unter Sicherheitsaspekten und zum Verhindern des Auflosens einer Verbindung vorgesehen sind.
    • Beispiel 2
  • Auf Basis der zweiten Ausführungsform wird die Mikroprägewalze 10 tatsächlich unter nachfolgenden Bedingungen gebildet.
  • Der äußere Zylinderbereich 20 ist rohrförmig ausgebildet durch Verschweißen zweier kürzerer Seiten eines Rechtecks einer aus Nickel hergestellten Platte von 0,6 mm Dicke mittels Argonschweißen. Der äußere Zylinderbereich 20 ist so festgelegt, daß der innere Durchmesser 143,1 mm beträgt, und die Stirnseitenlänge (die Länge in der Richtung längs der zentralen Achse der Walze) beträgt bei Raumtemperatur 220 mm.
  • Der mittlere Zylinderbereich ist rohrförmig ausgebildet und besteht aus Aluminium (5052), und ist bei Raumtemperatur so geformt, daß der äußere Durchmesser 142,88 mm beträgt, die Stirnseitenlänge 250 mm, der innere Durchmesser 110,25 mm bis hin zu einem Öffnungsendbereich 31, und 119 mm hin zu einem Öffnungsendbereich 32, und der Neigungswinkel der sich kegelförmig verjüngenden Fläche 1 Grad beträgt.
  • Der innere Zylinderbereich 40 ist rohrförmig und besteht aus SS Stahl (SS41), und ist bei Raumtemperatur so festgelegt, daß der äußere Durchmesser 110,55 mm beträgt bis hin zu einem Öffnungsendbereich 41, und 119,3 mm bis hin zu einem anderen Öffnungsendbereich 42, wobei der Neigungsgrad der sich kegelförmig verjüngenden Fläche 1 Grad beträgt, der innere Durchmesser 50 mm und die Seitenlänge 250 mm (die Länge von 30 mm des Schraubennutenbereichs 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung wird zu dieser Seitenlänge hinzuaddiert).
  • Nachdem der mittlere Zylinderbereich 30 in die Innenseite des äußeren Zylinderbereichs 20 bei Raumtemperatur eingeführt worden ist, werden der äußere Zylinderbereich 20 und der mittlere Zylinderbereich 30 durch Erwärmen der beiden Zylinderbereiche 20 und 30 auf 150ºC gekoppelt. Wie bei der zuvorstehend erläuterten Ausführungsform beschrieben, werden der Ring 50 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung und der Schraubennutenbereich 53 zum Verhindern des Auflösens einer Verbindung sicher auf dem mittleren Zylinderbereich 30 und dem inneren Zylinderbereich 40 bereitgestellt.
  • Das Herstellen der Mikroprägewalze 10 gemäß den mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläuterten Bedingungen, führt zu einer hohen Qualität und hoher Zuverlässigkeit der Mikroprägewalze 10, wodurch die Wirkungen der vorliegenden Erfindung sich merklich einstellen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschichtwalze, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Einführen eines röhrenförmigen mittleren Metallzylinders (30), welcher einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer ist als der eines röhrenförmigen äußeren Metallzylinders (20), in die Innenseite des äußeren Zylinders bei Raumtemperatur;
Erwärmen des äußeren Zylinders und des mittleren Zylinders, so daß der mittlere Zylinder mit dem äußeren Zylinder aufgrund des Unterschieds in der Wärmeausdehnung zwischen dem äußeren Zylinder und dem mittleren Zylinder in Kontakt gepreßt wird;
Einführen eines röhrenförmigen inneren Metallzylinders (40) in den mittleren Zylinder während der mittlere Zylinder und der äußere Zylinder erwärmt bleiben, wobei die äußere Umfangsoberfläche des inneren Zylinders kegelfömig ausgeführt ist und die innere Umfangsoberfläche des mittleren Zylinders ebenfalls kegelförmig ausgeführt ist, um sich an den inneren Zylinder anzupassen;
Abkühlenlassen des mittleren und des äußeren Zylinders auf Raumtemperatur, so daß sich der mittlere und der äußere Zylinder zusammenziehen, wobei der innere Zylinder den mittleren Zylinder daran hindert, sich auf seine ursprüngliche Größe zusammenzuziehen, so daß er den inneren Zylinder fest umschließt und im festen Kontakt mit dem äußeren Zylinder bleibt.
2. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschichtwalze nach Anspruch 1, welches weiterhin die folgenden Schritte umfaßt:
Anbringen eines elastischen Körpers (60) an der äußeren Umfangsoberfläche des mittleren Zylinders (30), so daß beim Erhitzen des äußeren Zylinders (20) und des mittleren Zylinders (20) der elastische Körper (60) zwischen dem äußeren Zylinder und dem mittleren Zylinder eingeschlossen wird.
3. Verfahren zum Herstellen einer Walze (10) gemäß Anspruch 2, wobei der elastische Körper (60) eine JIS Härte zwischen 20 und 100 hat.
4. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschichtwalze (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der elastische Körper (60) aus Silikon-Gummi, Fluor-Gummi, Urethan- Gummi oder Neopren-Gummi besteht
5. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschichtwalze (10) gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, welches weiterhin den Schritt des Hinzufügens von Metallpulver zum elastischen Körper umfaßt.
6. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschichtwalze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welches den Schritt umfaßt, daß der äußere Zylinder (20) aus rostfreiem Stahl gebildet wird mit einer saumlosen Oberfläche und einer gegenüberliegenden Fläche für die äußere Umfangsfläche des äußeren Zylinders (20).
7. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschichtwalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, welches den Schritt des Ausbildens des äußeren Zylinders (20) zu einer röhrenförmigen Gestalt durch Verbinden der beiden gegenüberliegenden Enden einer metallischen Prägeplatte umfaßt.
8. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschichtwalze gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der mittlere Zylinder (30) am Endbereich der Seite mit einem kleineren Innendurchmesser bereitgestellt wird mit einem Ring (50) zur Verhinderung der Auflösung einer Verbindung, der eine Schraube (51) mit Innengewinde aufweist; und
wobei der innere Zylinder (40) am Endbereich der Seite des kleineren Außendurchmessers mit einem Nutbereich (53) zur Verhinderung der Auflösung einer Verbindung bereitgestellt wird, welcher eine Schraube (52) mit Außengewinde aufweist; und
wobei der Schritt des Einführens des inneren Zylinders in den mittleren Zylinder umfaßt, daß die Schraube (51) mit Innengewinde des Rings zur Verhinderung der Auflösung einer Verbindung in die Schraube (52) mit Außengewinde des Nutbereichs der Schraube zur Verhinderung der Auflösung eine Verbindung umfaßt.
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