WO1990007417A1 - Prägekalander - Google Patents

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WO1990007417A1
WO1990007417A1 PCT/DE1989/000778 DE8900778W WO9007417A1 WO 1990007417 A1 WO1990007417 A1 WO 1990007417A1 DE 8900778 W DE8900778 W DE 8900778W WO 9007417 A1 WO9007417 A1 WO 9007417A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roller
embossing
counter
cooling
pressure
Prior art date
Application number
PCT/DE1989/000778
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Brendel
Bernhard Funger
Klaus Kubik
Original Assignee
Eduard Küsters Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eduard Küsters Maschinenfabrik GmbH & Co. KG filed Critical Eduard Küsters Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
Publication of WO1990007417A1 publication Critical patent/WO1990007417A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/04—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing using rollers or endless belts

Definitions

  • the invention relates to an embossing calender of the type corresponding to the preamble of claim 1.
  • the axes of all three rollers involved lie in one and the same plane.
  • the film to be embossed is introduced in a thermoplastic state between the embossing roller and the counter-pressure roller, embossed in the embossing roll gap and then removed again after the embossing roller has been wrapped around by 90 ° to 1800 °.
  • the embossing roller is strongly cooled, so that the temperature of the embossed film is lowered on the looping path to below the thermoplastic area.
  • the counter-pressure roller is also cooled, but the effectiveness of this cooling is limited because of the poor thermal conductivity of the elastic roller cover. For this reason, an additional cooling roller is required, which removes the heat transferred from the thermoplastic film into the surface area of the elastic coating of the counter-pressure roller.
  • rollers with an engraved run that literally emboss the foils from their level in places in a pattern-specific manner, but also only a surface structure of the foils, for example to improve the adhesion of a surface adhesive their surface, for example, are blasted or brushed.
  • Even rollers with a very smooth surface can, in cooperation with the counter-pressure roller having a flexible reference, bring about a distinctive structural change in the film.
  • all three rolls involved are conventional rolls. This inevitably results in an uneven line pressure both in the embossing roll gap and in the cooling roll gap. The edges of the web are pressed more than the inner areas.
  • the elastic coating of the counter-pressure roller is subjected to greater stress at the edges and requires a relatively frequent regrinding. Because of the overpressing of the edges, the embossing forms differently on the inside of the web and on the edge, and the flatness of the web deteriorates because the edges that are subjected to greater stress are rolled out more and are therefore wavy. In order to achieve an acceptable uniformity of the embossing treatment at all, the hardness of the elastic cover of the counter-pressure roller must be low, which limits the possibilities of embossing and reduces the service life of the cover.
  • the object of the invention is to make the embossing more uniform over the width of the web and to improve the tool life.
  • the line pressure can be adjusted evenly across the width of the web. This eliminates the disadvantages mentioned above, which occurred due to the line pressure increase at the edges of the known embossing calendar arrangements.
  • the hardness of the cover had to be low (for example 60 ° shore A) in order to ensure a sufficiently even line pressure
  • the hardness can now be freely selected according to the requirements of the embossing process, since line pressure compensation is no longer a matter of the cover is.
  • the heat removal from the counterpressure roller is also made more uniform over the width of the web.
  • the crowning of the cooling roller can also produce a uniform line pressure in the cooling roller nip with suitable coordination of the external forces acting on the pin of the cooling roller, so that the cooling roller lies evenly on the counter-pressure roller and the heat loss over the entire cooling pressure roller nip is constant is. This eliminates the stress maxima at the edges of the counter-pressure roller and increases their grinding intervals.
  • the crowning is slight.
  • the actual deviations from the ideal cylindrical shape are a few tenths of a millimeter, for example in the case of rolls 3 m long, i.e. the cambered cooling roller has a diameter that is a few tenths of a millimeter larger in the middle than at the ends.
  • these amounts are small in absolute terms, thin embossed goods can still have a significant impact on the line pressure distribution and thus on treatment loss.
  • the cooling roller can be a conventional roller.
  • the uniformity of the system on the counter-pressure roller in the direction perpendicular to its direction of action is brought about for a certain line pressure only by the crowning. So with only one hydraulically internally supported roller, i.e. With the least possible effort, two nips can be provided with an even line print independently of each other.
  • rollers which comprise an non-rotatable crosshead, around which a hollow roller can be rotated, which inside is attached to the crosshead by one which acts against the inner circumference of the hollow roller hydraulic support device is supported over the length of the hollow roller.
  • rollers with sliding shoes according to US-PS 31 19 324 or DE-PS 14 61 066 rollers with hydrostatic support punches according to DE are therefore suitable -OS 22 3o 139 and DE-AS 23 32 861 as well as further developed constructions according to DE-PS 3o o3 395 or DE-OS 36 4o 9o2.
  • the embossing roller which is supposed to be a conventional roller, deflects, an essentially uniform pressure can be achieved across the working width.
  • the rollers of the embossing calender according to the invention have an F arrangement, ie two rollers lie against one another and a third roller is on the side of one of the rollers scheduled.
  • Such a roller configuration is known per se in embossing calenders from FR-PS 524 743, Fig. 1.
  • FR-PS 524 743 Fig. 1.
  • the function of the FR-PS 524 743 is therefore different from that of the invention, and there is also no interaction between a cambered and a hydraulically internally supported roller.
  • embossing structure for the coating of the counter-pressure roller is intended to encompass the properties which are also given for the embossing roller, that is to say surface relief, surface structure, etc., but also internal structures which give an uneven flexibility over the surfaces and are caused by fillers, uneven radiation or similar can be generated.
  • the location and design of the F arrangement of the rolls of the embossing calender are arbitrary.
  • an embodiment according to claim 3 is preferred, in which the connecting plane of the counterpressure roller and the embossing roller is horizontal, because then the roller weights are easier to detect when controlling the line pressures.
  • the embodiment according to claim 4 is particularly preferred, in which the cooling roller is arranged vertically below the counter-pressure roller. There is also the side effect of counteracting the sag of the counter-pressure roller.
  • the direction of action of the counter-pressure roller is horizontal against the embossing roller. In the vertical direction, the hollow roller is unsupported in the counter-pressure roller and therefore sags a little under its weight.
  • the cambered cooling roller is now placed against the counter-pressure roller from below and preferably moves it up in the middle, so that the sag is eliminated to a greater or lesser extent.
  • the procedural aspect according to claim 1 expresses that the external forces acting on the pins of the conventionally designed cooling roller are to be controlled with their crowning and the weight of the hollow roller of the counter-pressure roller in such a way that a uniform line pressure results in the cooling roller gap.
  • Fig. 1 shows a side view of the embossing calender according to the invention
  • FIG. 4 and 5 show views of the embossing calender according to FIG. 1 from the left;
  • 6 and 7 show side views of further exemplary embodiments.
  • the embossing calender designated as a whole in FIG. 1, serves for embossing a thermoplastic plastic film 1 which, in the thermoplastic state in the direction of the arrow 2, runs vertically from above into an embossing roll gap 3 which runs between an embossing roll 4 and a counter pressure roller 5 is formed.
  • the axes of the rollers 4, 5 are parallel to one another in the same horizontal plane.
  • the embossing roller 4 has a surface relief 6 which corresponds to the desired embossing pattern and is pressed into the web 1 as it passes the embossing roller gap 3.
  • the depth of the surface relief 6 is exaggerated. It can also be a very flat relief, which only structures the surface of the web 1.
  • the embossing roller 4 is of conventional design, ie the pins rotate together with the circumference of the roller, and is strongly cooled, ie it has internal channels through which a fluid cooling medium can be passed.
  • the web 1 After passing the embossing roll gap, the web 1 travels a wrap angle 7 on the cooled embossing roll 4 and then leaves the embossing roll 4 in the direction of the arrow 8.
  • the wrap angle 7 is approximately 140 ° in the exemplary embodiment.
  • the web 1 is cooled down under the thermoplastic region while the wrap angle 7 is covered, so that the embossing pattern is consolidated.
  • the web 1 thus affects only the Pr 'ägewalze 4 and the platen 5, but not yet treated below the cooling roll. 11
  • the counter-pressure roller 5 is designed as a hydraulically internally supported roller, which is to be indicated by the circular arc 9. It has an elastic coating lo made of rubber or a suitable plastic and is therefore against the back of the web 1. 1 from right to left against the embossing roller 4.
  • the coating lo can be smooth and homogeneous, but it can also have an embossing structure if the back 1 is embossed on the web 1 as it passes through the embossing nip 3 shall be.
  • a cambered cooling roll 11 which also as a conventional Wa 2 LZE formed and having insidede ⁇ channels through which a fluid cooling medium is passed. With its cooled circumference, the cooling roller 11 lies directly against the outer circumference of the elastic coating lo and thus forms a cooling roller gap 12 in which heat transferred from the web 1 to the elastic coating lo is dissipated.
  • exemplary embodiments for the counter-pressure roller 5 are shown. These are hydraulically internally supported rollers, each of which comprises a non-rotatable crosshead and a hollow roller 21 which can be rotated about it, both made of steel. The elastic coating lo is attached to the hollow roller 21.
  • the crosshead 2o almost fills the inner cross section of the hollow roller 21, but leaves all around a radial distance from the inner circumference of the hollow roller 21, so that the crosshead 2o can bend slightly inside the hollow roller 21 without contacting the inner circumference of the hollow roller 21 get.
  • the counter-pressure roller 5 is designed as a so-called floating roller, in which there are diametrically opposed longitudinal seals 22 on the crosshead 20, which bear against the inner circumference of the hollow roller 21 and seal against the ends of the hollow roller 21
  • Hollow roller 21 end cross seals not shown are assigned, so that in the space between the outer circumference of the crosshead and the inner circumference of the hollow roller 21 a semi-cylindrical shell-shaped longitudinal chamber 26 is divided, which is formed in the crosshead 20 in the indicated line 24o Can be filled with hydraulic fluid that exerts pressure against the inner circumference of the hollow roller 21.
  • the resultant of this pressure is a force 13 with which the hollow roller 21 to the right in the arrangement of the longitudinal seals 22 shown in FIG. 1 is pressed against the embossing roller 4.
  • radial cylinder bores 27 are provided in the crosshead 20 on the side of the roll gap in a row over the length of the hollow roller 21, in which piston-like support elements 28 are displaceable, which under the pressure of one of the adapters ⁇ line 24 pressurized liquid press the hollow roller 21 according to FIG. 3 to the right or according to FIG. 1 against the embossing roller 1.
  • the counter pressure roller 5 is supported with the ends 2o 'of the crosshead 2o protruding from the hollow roller 21 in a roller stand 14.
  • the hollow roller 21 sags somewhat under its weight.
  • the cooling roller 11 arranged below is cambered, ie it is somewhat thicker in the middle than at the ends. Both the sag and the bombage are very exaggerated. In reality, the deviations from the cylindricity are of the order of a few tenths of a millimeter.
  • the cooling roll gap 12 has been closed in that the convex cooling roll 11 arranged under the counter-pressure roll 5 has been raised.
  • a plant is initially in the middle.
  • the hollow roller 21 of the counter-pressure roller 5 is pushed up and the cooling roller 11, which is designed as a conventional roller, bends slightly downward in the manner shown in FIG. 5 under the line load occurring in the cooling roller gap 12.
  • a force 15 is finally achieved at which the line force in the cooling roll nip 12 is uniform over the length of this cooling roll gap. This is the desired operating state, because then the heat taken off by the cooling roller 11 from the counter-pressure roller 5 is uniform over the width of the web 1.
  • the counter-pressure roller 5 is shown in FIG. 5. However, this is not mandatory. When the uniform line pressure is reached in the cooling roll nip 12, it can also have a slight bend in a vertical plane. With regard to the uniformity of the embossing pressure in the embossing roll nip 3, this does not matter, just as it is of no importance for the uniformity of the system in the cooling roll nip 12 if the embossing roll 4 bends a little under the pressure of the counter-pressure roll 5. The decisive factor is that the line forces in the nips - lo -
  • the counter-pressure roller 5 is driven, although the means for this purpose are not shown in the drawing.
  • the other two rollers 4, 11 can also be driven if necessary.
  • the rollers 4 and 5 have the same arrangement as in FIG. 1, only the cambered cooling roller is now arranged vertically above the counterpressure roller 5 and, accordingly, the cooling roller gap 12 is located on the top of the counterpressure roller 5.
  • the sag of the counter-pressure roller 5 and the crowning of the cooling roller 11 are directed in opposite directions.
  • the cooling roller 11 is set against the counter-pressure roller from below. By the time the line force in the cooling roll nip 12 is uniform, it has reached a certain height.
  • the sag of the counter-pressure roller 5 and the crowning of the cooling roller 11 are rectified, namely downwards. With its crowning, the cooling roller 11 adapts to a certain extent to the shape of the top of the counterpressure roller. Even with very low line forces, the uniformity of the system can be achieved over the length of the cooling roll gap 12 in this arrangement. It goes without saying that the crowning and sag of the cooling roll 11 must be stronger than the sag of the counterpressure roll 5 before the cooling roll gap 12 closes.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

Der Prägekalander (100) umfaßt eine als konventionelle gekühlte Walze ausgebildete Prägewalze (4) sowie eine in gleicher Höhe daneben angeordnete, als hydraulisch innenabgestützte Walze ausgebildete Gegendruckwalze (5) mit einem elastischen Überzug (10). Die Bahn (1) tritt vertikal von oben nach unten durch den zwischen den Walzen (4, 5) gebildeten Prägewalzspalt (3) hindurch. Unter der Gegendruckwalze (5) ist eine als bombierte konventionelle Walze ausgebildete Kühlwalze (11) angeordnet.

Description

P r ä g e k a l a n d e r
Die Erfindung bezieht sich auf einen Prägekalander der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.
Bei den bisherigen Prägekalandern mit diesen Merkmalen liegen die Achsen aller drei beteiligten Walzen in ein und der¬ selben Ebene. Die zu prägende Folie wird in thermoplastischem Zustand zwischen die Prägewalze und die Gegendruckwalze einge¬ führt, im Prägewalzspalt geprägt und sodann nach Umschlingung der Prägewalze um 9o° bis 18o° wieder abgeführt. Die Präge¬ walze ist stark gekühlt, so daß die Temperatur der geprägten Folie auf dem Umschlingungsweg bis unter den thermoplastischen Bereich abgesenkt wird. Die Gegendruckwalze ist zwar auch ge¬ kühlt, doch ist die Wirksamkeit dieser Kühlung wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des elastischen Walzenüberzuges begrenzt. Aus diesem Grunde bedarf es der zusätzlichen Kühl¬ walze, die die von der thermoplastischen Folie in die Ober¬ flächenbereich des elastischen Überzuges der Gegendruckwalze- übertragene Wäre abführt.
Als Prägewalzen kommen Walzen mit einem gravierten Re¬ lief in Betracht, die die Folien mustermäßig stellweise nur einen deutlich erkennbaren Betrag regelrecht aus ihrer Ebene herausprägen, aber auch der Folie nur eine Oberflächenstruktur etwa zur Verbesserung der Haftung eines Flächenklebers ver¬ leihende Walzen, die an ihrer Oberfläche beispielsweise ge¬ strahlt oder gebürstet sind. Sogar Walzen mit einer ganz glatten Oberfläche können im Zusammenwirken mit der einen nachgiebigen Bezug aufweisenden Gegendruckwalze eine prägende Strukturver¬ änderung an der Folie herbeiführen. Bei den bisherigen Prägekalandern sind alle drei beteiligtenWalzen konventionelle Walzen. Dadurch ergibt sich zwangsläufig eine üngleichmäßigkeit des Liniendrucks sowohl im Prägewalzspalt als auch im Kühlwalzspalt. Die Ränder der Bahn werden stärker gepreßt als die inneren Bereiche. Dadurch wird der elastische Überzug der Gegen¬ druckwalze an den Rändern stärker beansprucht und bedarf eines relativ häufigen Nachschleifens. Wegen der Über¬ pressung der Ränder bildet sich die Prägung im Innern der Bahn und am Rand unterschiedlich aus,und es kommt zu einer Verschlechterung der Planlage der Bahn, weil die höherbe¬ lasteten Ränder stärker ausgewalzt und dadurch wellig werden. Um überhaupt zu einer akzeptalen Gleichmäßigkeit der Prägebehandlung zu kommen, muß die Härte des elastischen Bezuges der Gegendruckwalze gering sein, was die Möglichkeiten der Prägung einschränkt und die Standzeit des Bezuges ver¬ ringert.
Entsprechende Nachteile entstehen auch im Kühlwalz¬ spalt. Wegen der ungleichmäßigen Anlage wird die Gegendruck¬ walze ungleichmäßig gekühlt, was wiederum einen Einfluß auf die Standzeit des Bezuges und die Ausbildung der Prägung hat. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Prägung über die Breite der Bahn zu vergleichmäßigen und die Stand¬ zeit zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge¬ gebene Erfindung gelöst.
Durch die Wahl einer hydraulisch innenabgstützten Walze als Gegendruckwalze kann der Liniendruck über die Breite der Bahn gleichmäßig eingestellt werden. Dadurch entfallen die oben angeführten Nachteile, die durch die Liniendrucküberhöhung an den Rändern der bekannten Präge¬ kalanderanordnungen eintraten. Während außerdem früher die Härte des Bezuges gering (beispielsweise 6o° shore A) sein mußte, um noch einen hinreichend gleichmäßigen Liniendruck zu gewährleisten, kann nunmehr die Härte nach den Erforder¬ nissen des Prägeverfahrens frei gewählt werden, da der Liniendruckausgleich nicht mehr Sache des Bezuges ist. Gleichzeitig wird aber auch die Wärmeabnahme von der Gegendruckwalze über die Breite der Bahn vergleich¬ mäßigt. Durch die Bombierung der Kühlwalze kann unter geeigneter Abstimmung der an den Zapfen der Kühlwalze angreifendenäußeren Kräfte in dem Kühlwalzspalt eben¬ falls ein gleichmäßiger Liniendruck erzeugt werden, so daß die Kühlwalze gleichmäßig an der Gegendruckwalze an¬ liegt und die Wärmeabnahme über den ganzen Kühldruckwalz- spalt konstant ist. Dadurch entfallen die Beanspruchungs- maxima an den Rändern der Gegendruckwalze und werden deren Schleifintervalle länger.
Die Bombierung ist gering. Die tatsächlichen Ab¬ weichungen von der idealen Zylinderform betragen in der Praxis beispielsweise bei 3 m langen Walzen einige wenige zehntel Millimeter, d.h. die bombierte Kühlwalze hat in der Mitte einen um diese wenigen zehntel Millimeter größeren Durchmesser als an den Enden. Obwohl diese Beträge absolut gesehen klein sind, können sei bei dünnem Prägegut dennoch eine erhebliche Auswirkung auf die Liniendruckverteilung und damit auf den Behandlungsausfall haben.
Wichtig ist, daß die Kühlwalze abgesehen von den Kühleinrichtungen eine konventionelle Walze sein kann. Die Gleichmäßigkeit der Anlage an der Gegendruckwalze in der zu deren Wirkrichtung senkrechten Richtung wird für einen bestimmten Liniendruck nur durch die Bombierung herbeigeführt. Es können also mit nur einer hydraulisch innenabgestützten Walze, d.h. mit geringst möglichem Aufwand zwei Walzspalte unabhängig voneinander mit einem gleichmäßigen Liniendruck versehen werden.
Insgesamt ergibt sich also durch die Gleichmäßigkeit der beiden an der Gegendruckwalze wirkenden Liniendrücke und der Temperatur eine ganz gleichmäßige Konditionierung des Bezuges der Gegendruckwalze und eine entsprechende Er¬ höhung der Standzeit dieses schwächsten Elements der Ge¬ samtanordnung. Mit dem Ausdruck "hydraulisch innenabgestützte Wa.lzen" sollen alle Arten von Walzen erfaßt sein, die ein undrehbares Querhaupt umfassen, um welches eine Hohlwalze drehbar ist, die in ihrem Innern durch eine an dem Quer¬ haupt angebracht, gegen den Innenumfang der Hohlwalze wirkende hydraulische Stützeinrichtung über die Länge der Hohlwalze abgestützt ist. In Betracht kommen also sogenannte schwimmende Walzennach der DE-PS lo 26 6o9 oder der DE-PS 14 11 327, Walzen mit Gleitschuhen nach der US-PS 31 19 324 oder der DE-PS 14 61 066, Walzen mit hydrostatischen Stützstempeln nach der DE-OS 22 3o 139 und der DE-AS 23 32 861 sowie weiterentwickelte Konstruktionen nach der DE-PS 3o o3 395 oder der DE-OS 36 4o 9o2. Mit allen diesen Walzen läßt sich auch bei einer Durchbiegung der Prägewalze, die eine konventionelle Walze sein soll, ein im wesentlichen gleichmäßiger Druck über die Arbeits¬ breite erzielen.
Maßgeblich ist in beiden Walzspalten die Gleich¬ mäßigkeit der Kräfte in der Verbindungsebene der Achsen der den betreffenden Walzspalt bilden Walzen. Die Walz- saplte sind dabei in beiden Verbindungsebenen im all¬ gemeinen nicht gerade, sondern in der jeweiligen Ver¬ bindungsebene gebogen. Bei der Änderung des Liniendrucks im Walzspalt wird die Lage der einen an dem anderen Walz- spalt beteiligten Walze etwas verändert, allerdings senk¬ recht zur Verbindungsebene dieses anderen Walzspalts. Da¬ durch ändert sich indessen an dem dort eingestellten Liniendruck kaum etwas. Es handelt sich nur um Effekte zweiter Ordnung. Im wesentlichen kann gesagt werden, daß die Liniendrücke in den beiden Walzspalten unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Die Walzen des erfindungsgemäßen Prägekalanders haben eine F-Anordnung, d.h. zwei Walzen liegen gegeneinander und eine dritte Walze ist an eine der Walzen seitlich angesetzt. Eine derartige Walzenkonfiguration ist für sich genommen in Prägekalandern aus der FR-PS 524 743, Fig. 1, bekannt. Bei der bekannten Ausführungsform ist jedoch nicht nur ein Prägewalzespalt und ein Kühlwalzspalt vorhanden, sondern es durchläuft die zu prägende Bahn beide Walzspalte. Die Funktion ist also bei der FR-PS 524 743 eine andere als bei der Erfindung, und es ist auch nicht das Zusammenwirken einer bombierten mit einer hydraulisch innenabgestützten Walze vorhanden.
Der bereits erwähnte Umstand, daß die Gleichmäßigkeit der Linienkraft im Prägewalzspalt jetzt nicht mehr Sache des Bezugs der Gegendruckwalze, sondern unabhängig von dessen Eigenschaften gewährleistet ist, führt zu einem weiteren wichtigen Vorteil der Erfindung: es eröffnet sich nämlich die Möglichkeit, im Prägewalzspalt zugleich eine einwandfreie Rückseitenprägung vorzunehmen (Anspruch 2),, was bei den gattungsgemäßen Prägekalandern nur mit sehr beschränktem Er¬ folg durchführbar war.
Der Ausdruck "prägende Struktur" für den Überzug der Gegendruckwalze soll die Eigenschaften umfassen, die auch bei der Prägewalze angegeben sind, also Oberflächenrelief, Oberflächenstruktur usw., aber auch innere Strukturen, die eine über die Oberflächen ungleichmäßige Nachgiebigkeit er¬ geben und durch Füllstoffe, ungleichmäßige Bestrahlung oder in ähnlicher Weise erzeugt werden können.
Lage und Ausbildung der F-Anordnung der Walzen des Prägekalanders sind bei der Erfindung im Prinzip beliebig.
Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform nach Anspruch 3, bei der die Verbindungsebene der Gegendruck¬ walze und der Prägewalze horizontal ist, weil dann die Walzengewichte bei der Steuerung der Liniendrücke ein¬ facher zu erfassen sind.
Besonders bevorzugt ist darüber hinaus die Aus¬ führungsform nach Anspruch 4, bei der die Kühlwalze vertikal unter der Gegendruckwalze angeordnet ist. Es stellt sich hierbei noch der Nebeneffekt ein, daß dem Durchhang der Gegendruckwalze entgegengewirkt wird. Die Wirkrichtung der Gegendruckwalze ist horizontal gegen die Prägewalze. In der vertikalen Richtung ist die Hohlwalze in der Gegendruckwalze unabgestützt und hängt daher unter ihrem Gewicht ein wenig durch. Die bombierte Kühlwalze wird nun von unten gegen die Gegendruckwalze angestellt und rückt diese bevorzugt in der Mitte hoch, so daß der Durchhang in mehr oder weniger großem Maß aufgehoben wird.
Der verfahrensmäßige Aspekt nach Anspruch £ bringt zum Ausdruck, daß die äußeren, auf die Zapfen der konventionell ausgebildeten Kühlwalze wirkenden Kräfte mit deren Bombierung und dem Eigengewicht der Hohlwalze der Gegendruckwalze so aus¬ gesteuert werden sollen, daß sich in dem Kühlwalzspalt ein gleichmäßiger Liniendruck ergibt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er¬ findung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Prägekalanders;
Fig. 2 und 3 zeigen Querschnitte durch zwei Aus¬ führungsbeispiele der Gegendruckwalze;
Fig. 4 und 5 zeigen Ansichten des Prägekalanders gemäß Fig. 1 von links;
Fig. 6 und 7 zeigen Seitenansichten weiterer Aus¬ führungsbeispiele.
Der in Fig. l'als Ganzes mit loo bezeichnete Präge¬ kalander dient zum Prägen einer thermoplastischen Kunst¬ stoffolie 1, die in thermoplastischem Zustand im Sinne des Pfeiles 2 vertikal von oben in einen Prägewalzspalt 3 ein¬ läuft, der zwischen einer Prägewalze 4 und einer Gegendruck¬ walze 5 gebildet ist. Die Achsen der Walzen 4,5 liegen parallel zueinander in der gleichen horizontalen Ebene.
Die Prägewalze 4 besitzt ein Oberflächenrelief 6 , welches dem gewünschtenPrägemuster entspricht und sich beim Passieren des Prägewalzspalts 3 in die Bahn 1 eindrückt. Das Oberflächenrelief 6 ist in seiner Tiefe übertrieben dar¬ gestellt. Es kann sich auch um ein sehr flaches Relief handeln, welches die Bahn 1 nur oberflächenmäßig struktuiert. Die Präge¬ walze 4 ist von konventioneller Bauart, d.h. die Zapfen drehen sich gemeinsam mit dem Walzenumfang, und stark gekühlt, d.h. sie weist innere Kanäle auf, durch die ein fluides Kühlmedium hindurchgeführt werden kann.
Nach dem Passieren des Prägewalzspalts legt die Bahn 1 auf der gekühlten Prägewalze 4 einen Umschlingungswinkel 7 zurück und verläßt die Prägewalze 4 dann im Sinne des Pfeiles 8. Der Umschlingungswinkel 7 beträgt in dem Aus¬ führungsbeispiel etwa 14o°. Die Bahn 1 wird während des Zurücklegens des Umschlingungswinkels 7 unter den thermo¬ plastischen Bereich herabgekühlt, so daß das Prägemuster gefestigt wird. Die Bahn 1 berührt also nur die Pr'ägewalze 4 und die Gegendruckwalze 5, nicht aber die nachstehend noch behandelte Kühlwalze 11.
Die Gegendruckwalze 5 ist als hydraulisch innenab¬ gestützte Walze ausgebildet, was durch den Kreisbogen 9 angedeutet sein soll. Sie besitzt einen elastischen Überzug lo aus Gummi oder einem geeigneten Kunststoff und liegt damit gegen die Rückseite der Bahn 1 an. Die Wirkrichtung der hydraulischen Innenabstützung ist gemäß Fig. 1 von rechts nach links gegen die Prägewalze 4. Der Überzug lo kann glatt und homogen sein, aber auch selbst eine prägende Struktur aufweisen, wenn an der Bahn 1 beim Durchlaufen des Prägewalzspalts 3 zugleich eine Rückseitenprägung vorgenommen werden soll.
Vertikal unter der Gegendruckwalze 5 ist eine bombierte Kühlwalze 11 angeordnet, die ebenfalls als konventionelle Wa2lze ausgebildet ist und im Innern Kühl¬ kanäle aufweist, durch die ein fluides Kühlmedium geleitet ist. Mit ihrem gekühlten Umfang liegt die Kühlwalze 11 unmittelbar an dem Außenumfang des elastischen Überzuges lo an und bildet damit einen Kühlwalzspalt 12, in welchem von der Bahn 1 auf den elastischen Überzug lo übertragene Wärme abgeführt wird. In den Fig. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele für die Gegendruckwalze 5 dargestellt. Es handelt sich um hydraulisch innenabgestützte Walzen, die jeweils ein un¬ drehbares Querhaupt und eine darum drehbare Hohlwalze 21, beides aus Stahl, umfassen. Der elastische Überzug lo ist auf der Hohlwalze 21 angebracht. Das Querhaupt 2o füllt den Innenquerschnitt der Hohlwalze 21 zwar fast aus, belässt jedoch ringsum radialen Abstand zum Innenum¬ fang der Hohlwalze 21, so daß sich das Querhaupt 2o inner¬ halb der Hohlwalze 21 etwas durchbiegen kann, ohne am Innenumfang der Hohlwalze 21 zur Anlage zu kommen.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Gegen¬ druckwalze 5 als sogenannte schwimmende Walze ausgebildet, bei der an dem Querhaupt 2o diametral einander gegenüber¬ liegende Langsdichtungen 22 vorhanden sind, die gegen den Innenumfang der Hohlwalze 21 dichtend anliegen und denen an den Enden der Hohlwalze 21 nicht dargestellte Endquer¬ dichtungen zugeordnet sind, so daß in dem Zwischenraum zwischen dem Außenumfang des Querhauptes und dem Innen¬ umfang der Hohlwalze 21 eine halbzylinderschalenförmige Längskammer 26 abgeteilt ist, die über eine in dem Quer¬ haupt 2o ausgebildete Zuleitung 24 in der angedeuteten Weise mit Druckflüssigkeit gefüllt werden kann, die einen Druck gegen den Innenumfang der Hohlwalze 21 ausübt. Die Resultierende dieses Drucks ist eine Kraft 13, mit der die Hohlwalze 21 bei der in Fig.. 2 gezeigten Anordnung der Längsdichtungen 22 nach rechts, d.h. gemäß Fig. 1 gegen die Prägewalze 4 gedrückt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind in dem Querhaupt 2o auf der Seite des Walzspalts in einer Reihe über die Länge der Hohlwalze 21 verteilte radiale Zylinder¬ bohrungen 27 angebracht, in denen kolbenartige Stützelemente 28 verschieblich sind, die unter dem Druck einer über die Zu¬ leitung 24 herangeführten Druckflüssigkeit die Hohlwalze 21 gemäß Fig. 3 nach rechts bzw. gemäß Fig. 1 gegen die Präge¬ walze 1 drücken.
In Fig. 4 ist der Zustand vor dem Schließen des Kühlwalzspalts 12 wiedergegeben. Die Gegendruckwalze 5 ist mit den aus der Hohlwalze 21 hervorstehenden Enden 2o' des Querhauptes 2o in einem Walzenständer 14 abgestützt. Die Hohlwalze 21 hängt unter ihren Gewicht etwas durch. Die darunter angeordnete Kühlwalze 11 ist bombiert, d.h. sie ist in der Mitte etwas dicker als an den Enden. So¬ wohl der Durchhang als auch die Bombage sind sehr stark übertrieben dargestellt. In Wirklichkeit liegen die Abweichungen von der Zylindrizität in der Größenordnung von einigen wenigen zehntel Millimetern.
In der in Fig. 5 dargestellten Phase ist der Kühlwalzspalt 12 geschlossen worden, indem die unter der Gegendruckwalze 5 angeordnete bombierte Kühlwalze 11 hoch¬ gefahren worden ist. Wie aus Fig. 4 erkennbar ist, erfolgt eine Anlage zunächst in der Mitte. Bei Steigerung der auf die Zapfen ll1 der Kühlwalze 11 durch eine nicht dargestellte äußere Kraftausübungseinrichtung aufgebrachten Kräfte 15 breitet sich der Anlagebereich von der Mitte bis gegen die Enden der Walzen 11,5 hin aus. Dabei wird die Hohl¬ walze 21 der Gegendruckwalze 5 hochgedrückt und biegt sich die als konventionelle Walze ausgebildete Kühlwalze 11 in der aus der Fig. 5 ersichtlichen Weise unter der im Kühlwalzspalt 12 auftretenden Streckenlast etwas nach unten durch. Es wird schließlich eine Kraft 15 erreicht, bei der die Linienkraft im Kühlwalzspalt 12 über die Länge dieses Kühlwalzspalts gleichmäßig ist. Dies ist der ange¬ strebte Betriebszustand, weil dann auch die Wärme abnähme durch die Kühlwalze 11 von der Gegendruckwalze 5 über die Breite der Bahn 1 gleichmäßig ist.
In Fig. 5 ist die Gegendruckwalze 5 gerade darge¬ stellt. Dies ist aber nicht zwingend. Es kann bei Erreichung des gleichmäßigen Liniendrucks in dem Kühlwalzspalt 12 dieser in einer vertikalen Ebene auch eine geringe Biegung aufweisen. Im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit des Präge¬ drucks im Prägewalzspalt 3 spielt dies keine Rolle, ebenso wenig wie es für die Gleichmäßigkeit der Anlage im Kühl¬ walzspalt 12 von Bedeutung ist, wenn sich die Prägewalze 4 unter dem Druck der Gegendruckwalze 5 ein wenig durchbiegt. Maßgeblich ist, daß die Linienkräfte in den Walzspalten - lo -
,12 über deren Länge gleichmäßig sind. Die Gegendruckwalze 5 ist angetrieben, obwohl die dazu dienenden Mittel in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Die beiden anderen Walzen 4, 11 können bedarfsweise ebenfalls angetrieben sein.
Bei den abgewandelten Ausführungsformen der Fig. 6 und 7 sind die Bezugszahlen funktionell gleicher Teile die gleichen wie in Fig. 1.
Bei dem Prägekalander loo1 der Fig. 6 ist die F- Anordnung der drei Walzen 4,5,11 gegenüber Fig. 1 lediglich um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht worden. Eine solche Anordnung kann aus Platzgründen oder wenn das Zusammen¬ wirken mit den anderen Komponenten der Gesamtanlage es erfordert, zweckmäßig sein.
Bei dem Prägekalander 2oo der Fig. 7 haben die Walzen 4 und 5 die gleiche Anordnung wie in Fig. 1, nur ist die bombierte Kühlwalze nunmehr vertikal oberhalb der Gegendruckwalze 5 angeordnet und findet sich dementsprechend der Kühlwalzspalt 12 auf der Oberseite der Gegendruckwalze 5.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind der Durch¬ hang der Gegendruckwalze 5 und die Bombierung der Kühlwalze 11 einander entgegengerichtet. Die Kühlwalze 11 wird von unten gegen die Gegendruckwalze angestellt. Bis die Linien¬ kraft in dem Kühlwalzspalt 12 gleichmäßig ist, hat sie eine gewisse Höhe erreicht. Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 hingegen sind der Durchhang der Gegendruckwalze 5 und die Bombierung der Kühlwalze 11 gleichgerichtet, nämlich nach unten. Die Kühlwalze 11 paßt sich mit ihrer Bombierung gewissermaßen dem Verlauf der Oberseite der Gegendruck¬ walze an. Schon bei sehr geringen Linienkräften kann bei dieser Anordnung die Gleichmäßigkeit der Anlage über die Länge des Kühlwalzspalts 12 erreicht werden. Es versteht sich natürlich, daß Bombierung und Durchhang der Kühlwalze 11 vor dem Schließen des Kühlwalzspalts 12 stärker sein müssen als der Durchhang der Gegendruckwalze 5.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Prägekalander für thermoplastische Kunststoff¬ folien und dergleichen, mit einer Prägewalze, mit einer mit der Prägewalze den Prägewalzspalt bildenen, einen elastischen Überzug aufweisenden Gegen¬ druckwalze, und mit einer an der Gegendruckwalze in einem Kühl¬ walzspalt anliegenden Kühlwalze, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckwalze (5) eine hydraulisch innen¬ abgestützte Walze mit gegen die Prägewalze (4) gerichteter Wirkungsebene und die Kühlwalze (11) eine konventionelle bombierte Walze ist, deren Achse in einer senkrecht zu der Wirkungsebene gelegenen, durch die Achse der Gegendruckwalze (5) gehenden Ebene angeordnet und die in dieser Ebene von der einen oder der anderen Seite gegen die Gegendruckwalze anstellbar ist.
2. Prägekalander nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Überzug (lo) der Gegendruckwalze (5) eine prägende Struktur aufweist.
3. Prägekalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsebene der Gegendruckwalze (5) horizontal ist.
4. Prägekalander nach Anspruch 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Kühlwalze (11) vertikal von unten gegen die Gegendruckwalze (5) anstellbar ist.
5. Verfahren zum Betrieb eines Prägekalanders nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwalze (11) gegen die Gegendruckwalze (5) mit einer solchen Kraft angestellt wird, daß sich in dem Kühlwalzspalt (12) ein gleichmäßiger Liniendruck ergibt.
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