IT201800009548A1

IT201800009548A1 - Macchina rotativa di stampaggio a caldo

Info

Publication number: IT201800009548A1
Application number: IT102018000009548A
Authority: IT
Inventors: Ludovico Frati
Original assignee: Bobst Firenze Srl
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-04-17

Description

MACCHINA ROTATIVA DI STAMPAGGIO A CALDO

CAMPO DELL'INVENZIONE

L'invenzione riguarda un apparecchio rotante per lo stampaggio a caldo di lamine (hot foil stamping). In particolare, l'invenzione riguarda un sistema di riscaldamento induttivo per una macchina rotativa di stampaggio a caldo.

SFONDO DELL’INVENZIONE

Lo stampaggio a caldo è un particolare tipo di procedura di stampa in cui il calore, la pressione e una lamina su cui è depositato un sottile strato di leghe metalliche di varia composizione vengono utilizzati per creare disegni e grafiche lucide su vari materiali. All'ingresso di tale processo, vi è un substrato che porterà il risultato dello stampaggio e una lamina rivestita di una lega metallica. Il substrato e la lamina vengono messi a stretto contatto e pressati insieme con un utensile di stampaggio a caldo. Grazie alla pressione e al calore, il metallo viene trasferito in modo permanente dal foglio al substrato nei punti in cui il calore e la pressione raggiungono un determinato valore. Un utensile di stampaggio è comunemente un utensile con una superficie strutturata ovvero una superficie con testi e geometrie in rilievo atta a trasferire il metallo solo in corrispondenza di tali rilievi.

La superficie strutturata definisce quindi le posizioni in cui la pressione sul gruppo fogliosubstrato è sufficientemente elevata da trasferire il metallo del foglio al substrato e le posizioni in cui non avviene alcun trasferimento. Il risultato è un'immagine o un testo "scritto" con il metallo della lamina sul substrato. A seconda della topologia della superficie strutturata, il testo/immagine risultante può presentare una superficie tridimensionale.

Nello stampaggio a caldo rotante, due cilindri che collaborano tra loro stanno stampando la lamina metallica sul substrato. Il trasferimento avviene nella zona di contatto e pressione tra i due cilindri. Almeno uno dei cilindri deve essere caldo.

In accordo con un metodo noto si riscalda il cilindro con un circuito di fluido all'interno del cilindro stesso alimentato con olio caldo. Il metodo richiede un'interfaccia per l'entrata e l'uscita dell'olio dal cilindro e un riscaldatore esterno. Un altro metodo noto sfrutta la resistenza elettrica del cilindro lasciando passare un flusso di corrente attraverso il cilindro creando così calore. Il metodo richiede un'interfaccia elettrica tra il cilindro e la sorgente di corrente esterna. Poiché i cilindri sono girevoli e il sistema elettrico o di riscaldamento esterno è statico, queste interfacce sono costose, richiedono una certa manutenzione e rendono delicato il processo di sostituzione del cilindro.

RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

Questa invenzione utilizza un primo e un secondo strumento di trasformazione rotativo cilindrico disposti e cooperanti per trasferire parti del rivestimento metallico sul substrato. Come ingresso al dispositivo è un substrato a contatto con una lamina che trasporta il metallo o la lega metallica da trasferire. Il metallo viene trasferito quando l'assemblaggio del substrato e della lamina attraversa la zona di pressione e contatto ovvero di nip tra i due utensili cilindrici. Il primo strumento è costituito da una superficie strutturata a caldo, che definisce la/le posizione/i in cui il metallo della lamina viene trasferito al substrato. Un'induttanza viene usata per riscaldare la superficie del primo utensile cilindrico. L'induttore è posizionato in prossimità del primo utensile cilindrico e disposto in modo tale che il campo magnetico che ne risulta influenzi l'intera lunghezza della superficie strutturata, influenzando così l'intera superficie strutturata grazie alla rotazione del cilindro.

Vantaggiosamente, il primo utensile di trasformazione cilindrico può essere costituito da una piastra che copre la superficie dell'utensile. tale piastra o foglio è realizzato in materiale ferromagnetico come, ad esempio il bronzo o il magnesio. La piastra supporta la superficie della struttura, che è responsabile del trasferimento di una parte selezionata della lamina metallica sul substrato. Vantaggiosamente, la piastra è abbastanza sottile da essere flessibile. Utilizzando una lastra, semplifichiamo il processo di modifica del modello stampato risultante.

Vantaggiosamente, per regolare la profondità di riscaldamento del primo cilindro di conversione rotante, si può usare una sorgente di corrente con corrente e frequenza impostabili per alimentare l'induttore. Il controllo della profondità di riscaldamento può essere utilizzato in un anello di controllo qualità. Più sottile è la profondità di riscaldamento, più reattivo è il sistema e migliore è il rendimento energetico, ma maggiore è il rischio di avere una temperatura non funzionale durante lo stampaggio.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

• La figura 1 mostra una variante realizzativa dell'invenzione con il primo strumento di conversione cilindrico sulla parte superiore.

• La figura 2 mostra una variante realizzativa dell'invenzione mediante un primo utensile di conversione cilindrico la cui induttanza copre una parte importante della circonferenza del cilindro.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE E DI ALCUNE SUE REALIZZAZIONI

La figura 1 mostra schematicamente un esempio di realizzazione di un'unità di stampaggio a caldo rotativa 1 secondo l'invenzione. Sul lato sinistro dell'unità viene immessa una bobina o substrato 2. Il substrato 2 può essere di carta, cartone, alluminio, plastica o materiali combinazione di questi. Non ha bisogno di essere continuo, ma può anche essere fatto di fogli intervallati da spazi vuoti.

Sullo stesso lato del substrato 2 viene immessa una lamina 3 rivestita di un metallo o di una lega metallica. La lamina 3 e il substrato 2 vengono messi in contatto, o almeno nelle immediate vicinanze, grazie ad un rullo 8. Il substrato 2 e la lamina 3 vengono uniti nell'area del nip tra il primo utensile di conversione rotante cilindrico 4 e il secondo utensile di conversione rotante 5. Il primo strumento è costituito da una superficie strutturata 40 sulla sua superficie esterna. lo schiacciamento del substrato 2 con la lamina 3 genera una pressione sufficiente in punti selezionati per trasferire il metallo della lamina 3 sul substrato 2, quando la temperatura è ottimale. Il primo utensile 4 deve essere riscaldato per impostare la temperatura. Il riscaldamento viene eseguito da un induttore 6 in prossimità del primo utensile 4. L'induttore 6 genera correnti parassite nel primo utensile 4, riscaldando così la superficie esterna del primo utensile. L'obiettivo è riscaldare tutta la superficie strutturata 40 per poter eseguire con successo l'operazione di stampaggio a caldo. Così, l'induttore 6 copre l'intera lunghezza del cilindro, ovvero della superficie strutturata (la lunghezza della superficie strutturata 40 viene misurata lungo l'asse di rotazione del cilindro che porta la superficie).

Il vantaggio di utilizzare un induttore rispetto alle soluzioni allo stato dell'arte è la sua capacità di riscaldare solo la superficie del primo utensile 4, guadagnando così in consumo di energia. Inoltre, rende il riscaldamento più reattivo, il che significa che il tempo necessario per riscaldare la superficie è molto più breve del tempo necessario per riscaldare la superficie quando si utilizza una soluzione nota nello stato dell'arte. Inoltre, la soluzione elettrica o a fluido note nello stato dell'arte devono riscaldare gran parte del primo cilindro utensile, riscaldando l'interno del cilindro, e il calore richiede un certo tempo per raggiungere la superficie esterna. La soluzione con l'induttore 6 è anche più semplice nel senso che elimina la necessità di un complesso collegamento di un circuito elettrico o fluido sul lato del primo cilindro utensile.

Vantaggiosamente, il primo utensile 4 può essere costituito da un cilindro slick la superficie esterna del quale comprende una superficie strutturata 40. Eventualmente tale superficie strutturata è supportata da una lastra strutturata 40 atta ad essere associata al cilindro slick.

La lastra è liscia sul lato a contatto con il cilindro e strutturata, ovvero presentante opportuni rilievi, sul lato esterno per eseguire l'operazione di stampaggio a caldo. Pertanto, per eseguire un cambio di lavoro, è necessario sostituire solo la lastra. Vantaggiosamente, la lastra può avere una certa sporgenza sul lato slick per un corretto posizionamento sul primo cilindro utensile 4, avendo una controparte femmina della sporgenza sulla superficie del cilindro. La sporgenza consente un comodo posizionamento della lastra e garantisce che non si muova durante l'operazione di stampaggio.

Vantaggiosamente, il primo cilindro utensile 4 può alternativamente essere composto da un magnete o da più magneti, oppure essere rivestito o realizzato con materiale magnetico. Il cilindro magnetico risultante del primo utensile permette una comoda presa della lastra. La lastra può essere di materiale ferromagnetico, ad esempio bronzo o magnesio. L'attacco magnetico può essere utilizzato in aggiunta a quello con sporgenze, perché il campo magnetico trattiene la lastra, ma non la posiziona con precisione. Sorprendentemente, l'attacco magnetico non si guasta quando si usa l'induttore per riscaldare la lastra.

Per regolare il riscaldamento della superficie strutturata 40 del primo utensile 4, la corrente e la frequenza della corrente possono essere variate, fino a quando non si genera un riscaldamento accettabile. Questo controllo del calore avviene tramite un alimentatore in grado di controllare tali due parametri. Inoltre, la distanza tra l'induttore e il cilindro può essere variata per influenzare il riscaldamento.

Vantaggiosamente, l'unità può essere dotata di un sensore di temperatura per misurare la temperatura della superficie 40 del primo utensile 4.

Vantaggiosamente, dato che il tempo di reazione al riscaldamento è breve, l'unità di stampaggio a caldo può essere utilizzata all'interno di un sistema di controllo qualità che invia il risultato della misurazione della qualità al controllo dell'induttore in tempo reale. Per controllo dell'induttore si intende il controllo della corrente, o della frequenza, o della distanza, o di una combinazione di questi elementi. Il circuito di retroazione consente di correggere eventuali difetti causati da temperature non corrette durante lo stampaggio.

Riscaldare solo la prima superficie del cilindro utensile ha anche il vantaggio che, al termine del lavoro di stampaggio, l'utensile si raffredda più rapidamente e può quindi essere sostituito rapidamente per il lavoro successivo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un'unità rotante di stampaggio a caldo di lamine per un substrato (2), comprendente: - un dispositivo di ingresso per mettere in contatto una lamina (3) rivestita di metallo con il substrato (2); - un primo (4) e un secondo (5) utensile di conversione rotante cilindrico disposti in modo da cooperare per trasferire parti del rivestimento metallico sul substrato (2); - in cui la superficie cilindrica del primo utensile (4) di conversione rotante cilindrico comprende una superficie strutturata (40) che supporta un motivo tridimensionale; - un induttore (6) posizionato in prossimità del primo utensile (4) di conversione rotante cilindrico disposto in modo tale che il campo magnetico generato dall’induttore (6) influenzi l'intera lunghezza della superficie strutturata (40) e una parte della circonferenza della superficie strutturata (40).
2. L'unità rotante di stampaggio a caldo secondo la rivendicazione 1 in cui: - il primo utensile (4) di conversione rotante cilindrico comprende un cilindro magnetico con superficie magnetica; - e una piastra ferromagnetica strutturata posizionata su detta superficie magnetica e - in cui la piastra viene fissata al cilindro magnetico grazie alla forza magnetica tra il cilindro magnetico e la piastra ferromagnetica - e in cui la piastra supporta la superficie strutturata (40).
3. L'unità di stampaggio a caldo rotante, in base a una qualsiasi rivendicazione precedente, comprende inoltre un alimentatore collegato all'induttore (6) configurato per variare la corrente e la frequenza della corrente fornita all'induttore, influenzando così la profondità e la potenza del riscaldamento generato verso la superficie del primo utensile (4) rotante cilindrico di conversione.