DE102009026190A1

DE102009026190A1 - Device for embossing variable surface structures in planar fabrics by means of roll-shaped embossing dies

Info

Publication number: DE102009026190A1
Application number: DE200910026190
Authority: DE
Inventors: Sylvio Prof.Dr.Ing. Simon
Original assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Current assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-01-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prägen variabler Oberflächenstrukturen in ebene Flächengebilde mit Hilfe walzenförmiger Prägestempel gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Prägen variabler Oberflächenstrukturen in ebene Flächengebilde mit Hilfe walzenförmiger Prägestempel zu schaffen, mit der es möglich ist, Oberflächenstrukturen zu prägen, bei denen sowohl der Abstand als auch die Tiefe der eingeprägten Strukturen in weitem Rahmen variabel ist, wird gelöst, indem auf einer in einem Maschinengestell gelagerten überwiegend zylindrischen Trägerwalze (1), eine Anzahl ringförmiger Strukturierungsräder (2) zumindest in Richtung der Längsachse der Trägerwalze (1) verschiebbar gelagert sind. Diese Strukturierungsräder (2) sind auf ihrem äußeren Umfang mit Strukturierungselementen (21) versehen. Die einzelnen Strukturierungsräder (2) können gesteuert, einzeln oder in Gruppen, auf der Trägerwalze (1) in Richtung der Längsachse der Trägerwalze (1) verschoben werden. Um die Tiefe der Strukturen zu variieren, können weitere Antriebe die Trägerwalze (1) im Maschinengestell senkrecht zur Materialbahn (5) verschieben. Indem die Trägerwalze (1) in eine Vielzahl von Abschnitten geteilt wird, die jeweils separat senkrecht zur Materialbahn (5) verschoben werden können, kann die Tiefe der Strukturen über die gesamte Breite variiert werden.The invention relates to a device for embossing variable surface structures into flat surface structures with the aid of roller-shaped embossing dies according to the preamble of the main claim. The object of the invention is to create a device for embossing variable surface structures in flat surface structures with the aid of roller-shaped embossing dies, with which it is possible to emboss surface structures in which both the distance and the depth of the embossed structures are widely variable solved in that a number of ring-shaped structuring wheels (2) are mounted displaceably at least in the direction of the longitudinal axis of the carrier roller (1) on a predominantly cylindrical carrier roller (1) mounted in a machine frame. These structuring wheels (2) are provided with structuring elements (21) on their outer circumference. The individual structuring wheels (2) can be controlled, individually or in groups, moved on the carrier roller (1) in the direction of the longitudinal axis of the carrier roller (1). In order to vary the depth of the structures, further drives can move the carrier roller (1) in the machine frame perpendicular to the material web (5). By dividing the carrier roller (1) into a large number of sections, each of which can be shifted separately perpendicular to the material web (5), the depth of the structures can be varied over the entire width.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prägen variabler Oberflächenstrukturen in ebene Flächengebilde mit Hilfe walzenförmiger Prägestempel gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The The invention relates to a device for embossing variable Surface structures in flat fabrics with the help of roller-shaped die in accordance with Generic term of the main claim.

Prägevorrichtungen, bei denen die zu prägenden Flächen mit Hilfe von strukturierten Walzen bearbeitet werden, sind in der Regel so gebaut, dass kontinuierlich eine konstante Stärke und eine stets gleiche, sich spätestens nach einer Walzenumdrehung wiederholende Struktur erzeugt wird.Embossers, where the areas to be embossed with the help of structured rollers are usually built so that a constant strength and always the same, Repeating after a roll revolution at the latest Structure is generated.

So beschreibt die DE 198 12 097 C1 ein Verfahren zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten, folienartigen Halbzeugs aus einem Thermoplasten. Zunächst wird ein thermoplastisches Kunststoffmaterial in geschmolzenem Zustand oder in Form einer Folie auf eine gegenüber der erwünschten Struktur als Negativstruktur ausgearbeitete Oberfläche mit feinen Kavitäten aufgebracht. Die Oberfläche wird von außen oder von innen her einem Unterdruck ausgesetzt, so dass die zu der Matrix gehörenden Kavitäten evakuiert werden. Die Matrix einschließlich der Kavitäten wird vom thermoplastischen Kunststoffmaterial wenigstens teilweise ausgefüllt und das verformte thermoplastische Kunststoffmaterial wird – noch auf der Oberfläche liegend – durch Abkühlung zum Erstarren gebracht, wobei es auf der mit der Oberfläche in Kontakt gebrachten Seite die entsprechende Flächenstruktur annimmt. Nach dem Erstarren wird das Kunststoffmaterial von der Oberfläche abgezogen, wobei das in die Kavitäten eingebrachte und aus diesen herausgezogene thermoplastische Material einen aus Vorsprüngen bestehenden Flor bildet.That's how it describes DE 198 12 097 C1 a method for producing a surface-structured, foil-like semifinished product from a thermoplastic. First, a thermoplastic resin material in the molten state or in the form of a film is applied to a surface having fine cavities prepared as a negative structure with respect to the desired structure. The surface is exposed from the outside or from the inside to a negative pressure, so that the cavities belonging to the matrix are evacuated. The matrix including the cavities is at least partially filled by the thermoplastic material and the deformed thermoplastic material is - still lying on the surface - solidified by cooling to solidification, where it takes on the surface brought into contact with the corresponding surface structure. After solidification, the plastic material is removed from the surface, wherein the introduced into the cavities and pulled out of these thermoplastic material forms a protruding pile.

Eine Vorrichtung zum Prägen von Blechen ist in der DE 100 15 498 A1 beschrieben.A device for embossing sheets is in the DE 100 15 498 A1 described.

Dabei soll zur Ausbildung wenigstens einer Blechlage für einen metallischen Wabenkörper von einem Blechbandwickel ein Blechband abgewickelt werden. Das Blechband wird wenigstens einem Umformvorgang unterzogen, durch den dem Blechband eine Profilstruktur verliehen wird, die eine im Wesentlichen parallel zum Blechband verlaufende Ebene wenigstens zweimal durchdringt. Von dem Blechband wird in einer Trennstation wenigstens eine Blechlage vorgegebener Länge abgetrennt, wobei die Profilstruktur im Wesentlichen in einer Längsrichtung der Blechlage verläuft.there intended to form at least one sheet metal layer for a metallic honeycomb body from a sheet metal band roll Sheet metal strip to be handled. The sheet metal strip will at least one Subjected to forming process, by the sheet metal strip a profile structure which is essentially parallel to the sheet metal strip penetrating plane penetrates at least twice. From the tin band At least one sheet metal layer is predetermined in a separation station Length separated, the profile structure substantially extends in a longitudinal direction of the sheet metal layer.

Auch in der DE 44 41 216 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze zum kontinuierlichen Prägen der Oberfläche einer thermoplastischen Folie beschrieben, bei dem zunächst eine Walze hergestellt wird, die wenigstens im Bereich ihrer Umfangsfläche aus Silikongummi besteht und deren Umfangsfläche glatt ist. Auf diese Umfangsfläche wird ein Laserstrahl gerichtet, der relativ zu der Umfangsfläche der Walze bewegt und dabei in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Ort einer eine Oberflächenstruktur aufweisenden Mustervorlage gesteuert wird, derart, dass die Oberflächenstruktur der Mustervortage als Negativform in der Außenfläche der Walze erzeugt wird. Das Verfahren ermöglicht die einfache und kostengünstige Erzeugung einer Prägestruktur in der Silikonoberfläche einer Prägewalze, und zwar auch dann, wenn die wiederzugebende Struktur äußerst fein ist. Diese Prägestruktur wiederholt sich nach jeder Walzenumdrehung.Also in the DE 44 41 216 A1 describes a process for producing an embossing roller for continuously embossing the surface of a thermoplastic film, wherein first a roll is produced which consists of silicone rubber at least in the region of its peripheral surface and whose peripheral surface is smooth. On this peripheral surface, a laser beam is directed, which is moved relative to the peripheral surface of the roller and thereby controlled in accordance with the respective location of a pattern having a surface structure, such that the surface structure of the pattern predation is produced as a negative mold in the outer surface of the roller. The method enables the simple and inexpensive production of an embossed structure in the silicone surface of an embossing roll, even if the structure to be reproduced is extremely fine. This embossing pattern is repeated after each roll revolution.

Eine Vorrichtung zum Einstellen des Anpressdrucks zwischen einer verstellbar gelagerten ersten Walze und zumindest einer zweiten Walze in einer Druckmaschine wird in der DE 101 13 313 C2 vorgestellt. Diese soll insbesondere in einer Rollenrotationsdruckmaschine eingesetzt werden und erlaubt die Einstellung der Anpresskraft in Abhängigkeit von der Papierstärke.A device for adjusting the contact pressure between an adjustably mounted first roller and at least one second roller in a printing machine is in the DE 101 13 313 C2 presented. This is to be used in particular in a web-fed rotary printing press and allows the setting of the contact pressure in dependence on the paper thickness.

Eine Vorrichtung, mit der ständig neue Oberflächenstrukturen in Bleche eingepresst werden können, zeigt die DE 198 21 482 A1 . Diese Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung strukturierter dünner Bleche mit verbesserter Formsteifigkeit. Das Werkzeug besteht aus einer formstabilen ebenen Platte, auf der einzelne gleichartige geometrische Körper gleicher oder verschiedener Größe in geordneter Form innerhalb eines Rahmens angeordnet sind, die in ihrer Gesamtheit die Negativform für ein zu verformendes Blech bilden. Dieser Negativform sind Mittel zur Druckbeaufschlagung zugeordnet. Als geometrische Körper werden Kugeln, Rollen, Walzen o. dgl. verwendet. Wie leicht einzusehen, können hiermit nur Werkstücke mit begrenzten Abmessungen gefertigt werden.A device with which constantly new surface structures can be pressed into sheets, shows the DE 198 21 482 A1 , This invention relates to a tool for producing structured thin sheets having improved dimensional stability. The tool consists of a dimensionally stable flat plate on which individual similar geometric body of the same or different size are arranged in an orderly form within a frame, which form in their entirety the negative mold for a sheet to be deformed. This negative form are associated with means for pressurizing. As a geometric body balls, rollers, rollers o. The like. Used. As can easily be seen, only workpieces with limited dimensions can be manufactured herewith.

Mit keinem der zuvor genannten Vorrichtungen ist es möglich, Strukturen in ebene Flächengebilde zu prägen, die länger als der Umfang der Prägewalze sind.With none of the aforementioned devices it is possible Characterize structures in planar structures, which are longer than the circumference of the embossing roll.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Prägen variabler Oberflächenstrukturen in ebene Flächengebilde mit Hilfe walzenförmiger Prägestempel zu schaffen, mit der es möglich ist, Oberflächenstrukturen zu prägen, bei denen sowohl der Abstand als auch die Tiefe der eingeprägten Strukturen in weitem Rahmen variabel sind.task The invention therefore is a device for embossing variable surface structures in planar fabrics to create with the help of roller-shaped dies, with which it is possible to surface structures to shape in which both the distance and the depth the embossed structures are variable within a wide range.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die entsprechend den Merkmalen des Hauptanspruches aufgebaut ist. Die Unteransprüche geben weitere sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung an.These Task is solved by a device that accordingly the features of the main claim is constructed. The subclaims give further useful embodiments of the invention.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prägen variabler Oberflächenstrukturen besteht aus einer in einem Maschinengestell gelagerten überwiegend zylindrischen Trägerwalze (1), auf der eine Anzahl ringförmiger Strukturierungsräder (2) zumindest in Richtung der Längsachse der Trägerwalze (1) verschiebbar gelagert sind. Diese Strukturierungsräder (2) sind auf ihrem äußeren Umfang mit Strukturierungselementen in Form von sich überwiegend in radialer Richtung erstreckenden Erhebungen (21), insbesondere in Form von Nocken, Stiften oder Dornen (21) versehen. Die einzelnen Strukturierungsräder (2) sind mit Antrieben versehen, durch die diese gesteuert einzeln oder in Gruppen auf der Trägerwalze (1) in Richtung der Längsachse der Trägerwalze (1) verschoben werden können. Durch weitere Antriebe können die Strukturierungsräder (2) gesteuert, einzeln oder in Gruppen auf der Trägerwalze (1) in eine Rotation um die Längsachse der Trägerwalze (1) versetzt werden. Dazu können die Strukturierungsräder (2) über eine formschlüssige Verbindung (11, 22), die beispielsweise aus einer Nut (11) und einem Zapfen (22) oder einer Feder bestehen kann, an die Drehbewegung der Trägerwalze (1) gekoppelt sein.A device according to the invention for Embossing variable surface structures consists of a stored in a machine frame predominantly cylindrical support roller ( 1 ), on which a number of annular structuring wheels ( 2 ) at least in the direction of the longitudinal axis of the support roller ( 1 ) are mounted displaceably. These structuring wheels ( 2 ) are on their outer periphery with structuring elements in the form of predominantly extending in the radial direction elevations ( 21 ), in particular in the form of cams, pins or spikes ( 21 ) Mistake. The individual structuring wheels ( 2 ) are provided with drives, by which these controlled individually or in groups on the support roller ( 1 ) in the direction of the longitudinal axis of the carrier roller ( 1 ) can be moved. By further drives, the structuring wheels ( 2 ), individually or in groups on the support roller ( 1 ) in a rotation about the longitudinal axis of the support roller ( 1 ). For this purpose, the structuring wheels ( 2 ) via a positive connection ( 11 . 22 ), for example, from a groove ( 11 ) and a pin ( 22 ) or a spring, to the rotational movement of the support roller ( 1 ).

Um die Tiefe der Strukturen zu variieren, können weitere Antriebe die Trägerwalze (1) im Maschinengestell senkrecht zur Materialbahn (5) verschieben. Indem die Trägerwalze (1) in eine Vielzahl von Abschnitten geteilt wird, die jeweils separat senkrecht zur Materialbahn (5) verschoben werden können, kann die Tiefe der Strukturen über die gesamte Breite variiert werden.In order to vary the depth of the structures, further drives can support the carrier roll ( 1 ) in the machine frame perpendicular to the material web ( 5 ) move. By the carrier roll ( 1 ) is divided into a plurality of sections, each separately perpendicular to the web ( 5 ), the depth of the structures can be varied across the entire width.

Um die Strukturierungsräder (2) auf der Trägerwalze (1) nach beiden Seiten zu verschieben, schlägt die Erfindung vor, diese mit Antrieben in Form kammförmiger Kulissen (31) zu versehen. Indem diese untereinander durch Kulissenträger zu Gruppen verbunden werden, können die Strukturierungsräder (2) gesteuert, einzeln oder in Gruppen auf der Trägerwalze (1) in Richtung der Längsachse der Trägerwalze (1) verschoben werden.To the structuring wheels ( 2 ) on the carrier roll ( 1 ) to move to both sides, the invention proposes, these with drives in the form of comb-shaped scenes ( 31 ) to provide. By connecting them to each other by slide supports in groups, the structuring wheels ( 2 ), individually or in groups on the support roller ( 1 ) in the direction of the longitudinal axis of the carrier roller ( 1 ) are moved.

Insbesondere bei festeren Materialien, wie beispielsweise Blechen sollte erfindungsgemäß die Materialbahn (5) zwischen zwei gleich gestalteten Walzen (4) geführt werden.Particularly in the case of stronger materials, such as, for example, sheets, the material web (according to the invention) should 5 ) between two identically designed rollers ( 4 ).

Dabei werden die Walzen zweckmäßigerweise so geführt, dass die Erhebungen (21) der einen Walze (4) in die Zwischenräume der zweiten Walze (4) eingreifen.The rollers are suitably guided so that the surveys ( 21 ) of a roller ( 4 ) in the interstices of the second roller ( 4 ) intervene.

Wenn als Gegendruck eine zweite Walze mit glatter Oberfläche gewählt wird, kann eine aus unterschiedlichen Materialstärken gebildete Struktur erzeugt werden. Dieses kann insbesondere bei weichen Materialien wie beispielsweise Vliesen sinnvoll sein, die bei einer beheizten zweiten Walze dadurch punktförmig in einem variablen Muster verbunden werden können.If as back pressure a second roller with a smooth surface is chosen, one of different material thicknesses formed structure are generated. This can especially with soft materials such as nonwovens be useful, the characterized in a heated second roller punctiform in a variable pattern can be connected.

Zum Prägen von papierartigen Stoffen, Tapeten, Vliesen und dergleichen ist es auch im Sinne der Erfindung, die zweite Walze mit einem elastischen Überzug zu versehen, so dass das Material durch die Erhebungen (21) der Strukturierungsräder (2) in das elastische Material hineingepresst werden kann.For embossing paper-like fabrics, wallpaper, nonwovens and the like, it is also within the meaning of the invention to provide the second roll with an elastic coating, so that the material through the elevations ( 21 ) of the structuring wheels ( 2 ) can be pressed into the elastic material.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand der Zeichnung 1 bis 3 in Form eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. Dabei zeigtThe invention will be described below with reference to the drawing 1 to 3 be explained in the form of an embodiment. It shows

1 einen Abschnitt einer Trägerwalze 1 mit zwei aufgeschobenen Strukturierungsrädern 2 1 a section of a carrier roll 1 with two deferred structuring wheels 2

2 eine Trägerwalze 1 mit aufgeschobenen Strukturierungsrädern 2, die durch kammförmige Kulissen 31 geführt werden 2 a carrier roll 1 with deferred structuring wheels 2 passing through comb-shaped backdrops 31 be guided

3 eine Materialbahn 5, die zwischen zwei gleich gestalteten Walzen 4 geführt. 3 a material web 5 between two equally shaped rollers 4 guided.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zwei Walzen 4, die durch nicht dargestellte Antriebe in Intervallen senkrecht zur Materialbahn 5 aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden. Der Betrag der Verschiebung entspricht dabei der gewünschten Variation der Strukturtiefe. Die Walzen 4 bestehen jeweils aus den Trägerwalzen 1 mit einer Nut 11, auf denen eine Anzahl ringförmiger Strukturierungsräder 2, deren Zapfen 22 in die Nut eingreift verschiebbar angeordnet sind. Die Strukturierungsräder 2 sind auf ihrem äußeren Umfang sich in radialer Richtung erstreckenden Nocken 21 versehen.The device according to the invention consists of two rollers 4 , by non-illustrated drives at intervals perpendicular to the web 5 be moved towards and away from each other. The amount of displacement corresponds to the desired variation of the structure depth. The rollers 4 each consist of the carrier rollers 1 with a groove 11 on which a number of annular structuring wheels 2 whose cones 22 engages slidably engaged in the groove. The structuring wheels 2 are on their outer circumference extending in the radial direction cam 21 Mistake.

Durch eine Anzahl kammförmiger Kulissen 31, die untereinander durch Kulissenträger 3 zu Gruppen verbunden sind, können die Strukturierungsräder 2 gesteuert einzeln oder in Gruppen auf der Trägerwalze 1 verschoben werden.Through a number of comb-shaped scenes 31 , which one below the other through slide supports 3 connected to groups, the structuring wheels 2 controlled individually or in groups on the support roller 1 be moved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19812097 C1 [0003]
- DE 10015498 A1 [0004]
- DE 4441216 A1 [0006]
- DE 10113313 C2 [0007]
DE 19821482 A1 [0008]

Claims

Device for embossing variable surface structures in plane fabrics by means of roll-shaped embossing dies, in which at least on one side of the fabric a roll ( 4 ), whose surface structure corresponds at least partially with the surface structure to be produced, on this sheet ( 5 ), characterized in that 1.1 on a predominantly cylindrical carrier roll ( 1 ) a number of ring-shaped structuring wheels ( 2 ) at least in the direction of the longitudinal axis of the support roller ( 1 ) are arranged displaceably, 1.1. that these structuring wheels ( 2 ) on its outer periphery with structuring elements in the form of predominantly extending in the radial direction elevations ( 21 ), 1.1.1. especially in the form of cams, pins or thorns ( 21 ), 1.2. that the individual structuring wheels ( 2 ) are provided with drives, by which these controlled, individually or in groups on the support roller ( 1 ) in the direction of the longitudinal axis of the carrier roller ( 1 ), 1.3. that the structuring wheels ( 2 ) are provided with further drives, by which these controlled, individually or in groups on the support roller ( 1 ) in a rotation about the longitudinal axis of the support roller ( 1 ),

Apparatus according to claim 1, characterized in that further drives are provided, which are suitable, the carrier roll ( 1 ) perpendicular to the material web ( 5 ) to move.

Device according to claim 2, characterized in that the carrier roll ( 1 ) is divided into a plurality of sections, each separately perpendicular to the web ( 5 ) can be moved.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the structuring wheels ( 2 ) via a positive connection ( 11 . 22 ) to the rotational movement of the support roller ( 1 ) are coupled.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the positive connection ( 11 . 22 ) from a groove ( 11 ) and a pin ( 22 ) or a spring.

Device according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the structuring wheels ( 2 ) with drives in the form of comb-shaped scenes ( 31 ) are provided, the mutually by Kulissenträger ( 3 ) are connected to groups so that through them the structuring wheels ( 2 ), individually or in groups on the support roller ( 1 ) in the direction of the longitudinal axis of the carrier roller ( 1 ) can be moved.

Device according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the material web ( 5 ) between two identically designed rollers ( 4 ) to be led.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the rollers ( 4 ) so that the surveys ( 21 ) of a roller ( 4 ) in the interstices of the second roller ( 4 ) intervene.

Device according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the material web ( 5 ) between a roller ( 4 ) is guided according to the preceding claims and a second roller with a smooth surface.

Device according to claim 9, characterized in that that the second roller provided with an elastic coating is.