DE886510C

DE886510C - Process for embossing thermoplastic materials

Info

Publication number: DE886510C
Application number: DEB9764A
Authority: DE
Inventors: Robert Keitley
Original assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Current assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Priority date: 1946-12-09
Filing date: 1950-09-15
Publication date: 1953-08-13
Also published as: GB619421A

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGrEGEBENAM 13. AUGUST 1953ISSUE ON AUGUST 13, 1953

B 9764 VIIId 121hB 9764 VIIId 121h

ist in Anspruch genommenis used

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prägen thermoplastischer Stoffe, die sich in einem elektrischen Hochfrequenzfeld erhitzen lassen.The invention relates to a method for embossing thermoplastic materials, which are in a Let the high-frequency electric field heat up.

Bei der Erhitzung solcher Stoffe zum Zwecke der Formung einer Oberfläche durch Prägen ist es zweckmäßig, die Erweichung des Materials auf die Oberfläche zu beschränken, die das Muster aufnehmen soll, während die Masse des Materials zweckmäßig kühl und verhältnismäßig hart bleibt, um eine plastische Deformation der ganzen Masse zu vermeiden. Die Tiefe, bis zu welcher die Erhitzung auszudehnen ist, hängt dabei von der Tiefe ab, bis zu welcher das Muster bei der Prägearbeit getrieben werden soll.When heating such materials for the purpose of shaping a surface by embossing, it is advisable to limit the softening of the material to the surface that is to receive the pattern, while the mass of the material remains appropriately cool and relatively hard, in order to be plastic Avoid deformation of the whole mass. The depth to which the heating is to be extended depends on the depth to which the pattern is to be driven during the embossing work.

Gemäß der Erfindung wird die Hochfrequenzenergie einem in der Nähe der der Prägearbeit zu unterziehenden Oberfläche angeordneten Wellenleiter zugeführt, der als Hohlrohr ausgebildet und mit einem schmalen, der Oberfläche des Materials benachbarten Längsschlitz versehen ist, durch welchen das Hochfrequenzfeld auf die zu erhitzende Oberfläche beschränkt wird. Das Material wird dabei kontinuierlich an dem Wellenleiter vorbeigeführt und alsdann in Berührung mit einer das Prägemuster tragenden Walze gebracht.According to the invention, the high frequency energy becomes one close to that of the stamping work Underlying surface arranged waveguide supplied, which is designed as a hollow tube and with a narrow, the surface of the material adjacent longitudinal slot is provided through which the high-frequency field is limited to the surface to be heated. The material becomes continuous guided past the waveguide and then in contact with one bearing the embossed pattern Brought roller.

In Ausführung der Erfindung kann der Wellenleiter zweckmäßig in seinem Querschnitt eiförmig gestaltet sein, wobei das schlankere Ende des Querschnitts mit dem Längsschlitz versehen ist, der in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des zu erhitzenden Materials angeordnet ist. Der Leiterquerschnitt kann in der Längsrichtung geändert werden, um eine konstante Feldintensität oder auch eine gewünschte veränder-In an embodiment of the invention, the waveguide can expediently have an egg-shaped cross section be, wherein the narrower end of the cross section is provided with the longitudinal slot, which is in the immediate Is arranged near the surface of the material to be heated. The conductor cross-section can be in the Longitudinal direction can be changed in order to achieve a constant field intensity or a desired variable

liehe Feldintensität über den Schlitz aufrechtzuerhalten. Anfänglich wird die Maximaltemperatur an dem Teil der Oberfläche erhalten, der im Bereich des stärksten Feldes sich befindet. Während der Zeit, während welcher die Oberfläche des Materials an dem Wellenleiter vorübergeht, um zu der Prägewalze zu gelangen, kann die Oberfläche gekühlt werden, um ihre Temperatur unter diejenige der unter der Oberfläche liegenden Schichten zu bringen, eine Maßnähme, welche die Aufrechterhaltung einer zusammenhängenden Oberflächenhaut des Materials unterstützt. Das Material kann alsdann weiter auf einer Grundfläche geführt werden, die auf verhältnismäßig niedriger Temperatur gehalten ist, wobei die Tem-Lent field intensity to maintain over the slot. Initially, the maximum temperature is obtained at that part of the surface which is in the area of the strongest field is located. During the time during which the surface of the material on the Waveguide passes to get to the embossing roller, the surface can be cooled to bringing their temperature below that of the layers below the surface, a measure which supports the maintenance of a cohesive surface skin of the material. The material can then continue to be guided on a base area that is relatively is kept at a low temperature, the tem-

peratur des größeren, untenliegenden Teils der Schichttemperature of the larger, underlying part of the layer

auf einem derart niedrigen Wert gehalten wird, daß eine plastische Deformation in der gesamten Masse der Platte vermieden wird.is kept at such a low value that plastic deformation occurs in the whole mass the plate is avoided.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes beispielsweise und schematisch dargestellt.An embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically and by way of example in the drawing shown.

Fig. ι veranschaulicht eine Ausführungsform des erfiridungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 veranschaulicht eine zweckmäßige Bedingung, die während der Durchführung des Verfahrens anzustreben ist.Fig. Ι illustrates an embodiment of the method according to the invention;
Fig. 2 illustrates a convenient condition to strive for while performing the method.

Gemäß Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine aus thermoplastischem Material bestehende Platte bezeichnet, die geprägt werden soll. Diese Platte wird durch eine Grundplatte 2 getragen, die vorzugsweise aus einem Stoff von guter thermischer Leitfähigkeit besteht, so daß der unten liegende Teil der Platte ι bei verhältnismäßig niedriger Temperatur gehalten'wird. Über der Platte und der Grundplatte sind ein Wellenleiter 3 und eine Prägewalze 4 angeordnet. Der Wellenleiter 3 besitzt, wie dargestellt, vorzugsweise eiförmigen Querschnitt, und zwar ist er am schmaleren Ende des Querschnitts mit einem engen Längsschlitz 5 versehen. Der Leiter ist so an-According to FIG. 1, the reference numeral 1 denotes a thermoplastic material called plate that is to be embossed. This record will supported by a base plate 2, which is preferably made of a material of good thermal conductivity exists, so that the underlying part of the plate ι at a relatively low temperature is held. A waveguide 3 and an embossing roller 4 are arranged above the plate and the base plate. The waveguide 3 has, as shown, preferably egg-shaped cross-section, namely it is at the narrower end of the cross-section with a narrow longitudinal slot 5 provided. The leader is so

geordnet, daß der Schlitz sich in der Nähe der Oberfläche des^v zu erhitzenden thermoplastischen Materials befindet.arranged that the slit is of ^v thermoplastic material to be heated is in the vicinity of the surface.

Wenn die Hochfrequenzenergie dem Wellenleiter zugeführt wird, so wird ein äußeres Feld in der Nachbarschaft des Schlitzes 5, wie in gestrichelten Linien angedeutet, erzeugt. Infolge der geringen Weite des Schlitzes ist das Feld sehr viel größer an der Oberfläche des zu erhitzenden Materials als in den unteren Teilen desselben. Der Erhitzungseffekt bleibt infolgedessen im wesentlichen auf die Oberflächenschichten beschränkt, wenn die Durchgangsgeschwindigkeit des Materials vor dem Schlitz mit der Stärke des Feldes in Einklang gebracht wird. Die Prägewalze 4 ist mit dem auf die thermoplastische Platte zu übertragenden Muster versehen. Die Walze ist in der Richtung der Blattbewegung hinter dem Wellenleiter angeordnet, so daß sie auf das bereits erweichte Material einwirkt. Der Abstand zwischen der Walze und dem Leiter wird vorzugsweise so bemessen, daß auf dem Wege von dem Leiter nach der Walze die äußere Oberflächenschicht gekühlt wird, so daß auf diese Weise eine thermoplastische und zusammenhängendere Oberflächenhaut mit der Walze zusammentrifft. Diese Kühlung kann durch unmittelbare Zuführung von Kühlluft gegen die Oberfläche erforderlichenfalls unterstützt werden. Anfänglich wird das Maximum der Temperatur an dem Teil der Oberfläche erreicht, der im Bereich der größten Feldstärke ist. Indes erhöht während einer begrenzten Zeit, während welcher eine Stelle der Oberfläche sich unter der Einwirkung des Hochfrequenzfeldes befindet, die von der Oberfläche ausgehende Wärmeleitung die Temperatur der unmittelbar unter der Oberfläche liegenden- Schichten. Dies ergibt eine Temperaturverteilung im Bereich der Linie A-A in Fig. i, wie etwa durch die Kurve A in Fig. 2 angedeutet. Dabei wird die Temperaturordinate in der Längsrichtung der Platte gerechnet. In dem Zwischenraum zwischen der Stelle des Angriffs der Hochfrequenzerhitzung und dem Angriff der Prägewalze kann eine Kühlung der Oberfläche angeordnet werden, um ihre Temperatur unter die Temperatur der unmittelbar unter der Oberfläche liegenden Schichten zu bringen. Die Rückseite der plastischen Platte wird durch Berührung mit der Grundplatte der Vorrichtung gekühlt, die zu diesem Zweck auf irgendeiner gewünschten Temperatur gehalten werden kann. Die Temperaturverteilung im Bereich der Linie B-B in Fig. 1 wird etwa durch die Kurve B in Fig. 2 veranschaulicht.When the high frequency energy is supplied to the waveguide, an external field is generated in the vicinity of the slot 5, as indicated in dashed lines. As a result of the small width of the slot, the field is much larger on the surface of the material to be heated than in the lower parts of the same. As a result, the heating effect remains essentially limited to the surface layers if the rate of passage of the material in front of the slot is brought into harmony with the strength of the field. The embossing roller 4 is provided with the pattern to be transferred onto the thermoplastic plate. The roller is located behind the waveguide in the direction of blade movement so that it acts on the already softened material. The distance between the roller and the conductor is preferably dimensioned such that the outer surface layer is cooled on the way from the conductor to the roller, so that in this way a thermoplastic and more cohesive surface skin meets the roller. This cooling can, if necessary, be supported by direct supply of cooling air against the surface. Initially, the maximum temperature is reached at that part of the surface that is in the region of the greatest field strength. Meanwhile, during a limited time during which a point on the surface is under the action of the high-frequency field, the heat conduction emanating from the surface increases the temperature of the layers immediately below the surface. This results in a temperature distribution in the region of the line AA in FIG. I, as indicated for example by the curve A in FIG. The temperature ordinate is calculated in the longitudinal direction of the plate. In the space between the point of application of the high-frequency heating and the point of application of the embossing roller, cooling of the surface can be arranged in order to bring its temperature below the temperature of the layers immediately below the surface. The back of the plastic plate is cooled by contact with the base of the device, which for this purpose can be kept at any desired temperature. The temperature distribution in the region of the line BB in FIG. 1 is illustrated approximately by the curve B in FIG. 2.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A method for embossing thermoplastic material which is heated in a high-frequency electric field, characterized in that the high-frequency energy is supplied to a waveguide arranged in the vicinity of the surface to be provided with the pattern, which is designed as a hollow tube and has a narrow, the surface of the Material adjacent longitudinal slot is provided, through which the high frequency field 1 °° is limited to the surface to be heated, wherein the material is continuously guided past the waveguide and then brought into contact with a roller carrying the embossing pattern. ^{1 (} > 5

2. The method according to claim 1, characterized in that that the distance between the embossing roller and the waveguide is dimensioned such that that a surface cooling of the material is made possible, through which a joint U " hanging surface skin of the material is preserved.

3. Device for carrying out the method according to claims 1 and 2, characterized in that that the waveguide has an approximately egg-shaped cross section, the narrower end with the longitudinal slot is provided.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the cross section of the egg-shaped Waveguide is variable in the longitudinal direction.

For this purpose ι sheet of drawings