DE102009054203A1

DE102009054203A1 - Device and method for producing printed and hot embossed webs with precisely arranged embossing and printing information

Info

Publication number: DE102009054203A1
Application number: DE102009054203A
Authority: DE
Inventors: Kilian Saueressig
Original assignee: Devine & Co KG GmbH
Current assignee: Devine & Co KG GmbH
Priority date: 2009-11-21
Filing date: 2009-11-21
Publication date: 2011-06-16
Also published as: PL2501548T3; EP2501548B1; WO2011060757A1; EP2501548A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung bedruckter und heißgeprägter Materialbahnen mit passgenau angeordneter Präge- und Druckinformation. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Druckeinheit, eine Heizeinheit, eine Heißprägeeinheit und eine Transporteinheit, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit mit der Materialbahn in ständigem Reib- oder Formschluss steht, zumindest bis sowohl die Druckeinheit als auch die Heizeinheit und die Heißprägeeinheit auf die Materialbahn eingewirkt haben. Dementsprechend ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die zu verarbeitende Materialbahn vorzugsweise während des gesamten Verfahrensablaufs im Reib- oder Formschluss mit der Transporteinheit gehalten wird.The invention relates to a device and a method for producing printed and hot embossed material webs with precisely arranged embossing and printing information. A device according to the invention comprises a printing unit, a heating unit, a hot embossing unit and a transport unit, and is characterized in that the transport unit with the material web in constant friction or form fit, at least until both the printing unit and the heating unit and the hot stamping unit on the material web have acted. Accordingly, it is provided in the method according to the invention that the material web to be processed is preferably held in frictional or positive engagement with the transport unit during the entire process sequence.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung bedruckter und heißgeprägter Materialbahnen mit passgenau angeordneter Präge- und Druckinformation.The invention relates to a device and a method for producing printed and hot embossed material webs with precisely arranged embossing and printing information.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung umfasst neben einer Druckeinheit für das Bedrucken einer Materialbahn, einer Heizeinheit für das Bereitstellen einer heißprägbaren Materialbahn und einer Heißprägeeinheit für das Prägen der von der Heizeinheit bereitgestellten Materialbahn, auch eine Transporteinheit, um eine Materialbahn in den Wirkungsbereich der Druck-, Heiz- und Heißprägeeinheit zu befördern.A generic device comprises, in addition to a printing unit for printing a material web, a heating unit for providing a heatable material web and a hot embossing unit for embossing the material provided by the heating unit material web, also a transport unit to a material web in the sphere of the pressure, heating and hot embossing unit.

Entsprechend wird bei einem gattungsgemäßen Herstellungsverfahren eine Materialbahn über eine Transporteinheit bereitgestellt, mittels der Transporteinheit einer Druckeinheit zum Bedrucken und einer Heizeinheit zum Bereitstellen einer heißprägbaren Materialbahn zugeführt, wobei die heißprägbare Materialbahn auch mittels der Transporteinheit an eine Heißprägeeinheit zum Heißprägen weitergeleitet wird.Accordingly, in a generic production method, a material web is provided via a transport unit, supplied by the transport unit to a printing unit for printing and a heating unit for providing a heatable material web, wherein the heat-treatable material web is also forwarded by means of the transport unit to a hot stamping unit for hot stamping.

Aus dem Stand der Technik sind keine zufrieden stellenden Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung bedruckter und geprägter Folien bekannt, welche die für viele Anwendungen notwendige hochgenaue und häufig geforderte passgenaue Anordnung von Präge- und Druckinformation gewährleisten könnten. Die Gründe hierfür sind vielfältiger Natur. Ein Hauptproblem besteht darin, dass eine beispielsweise vorab bedruckte Materialbahn durch die Erwärmung für das Heißprägen mechanisch instabil wird, was infolge weiterer Bearbeitungsschritte, insbesondere auch durch den Transport der Materialbahn, zu unerwünschten Substratinhomogenitäten führt. Schließlich führt bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren der Druck- bzw. Prägeprozess selbst zu einer mechanischen Deformation der Materialbahn oder zumindest zu einer Delokalisierung der Materialbahn auf der Transporteinheit, in einer Weise, dass zwischen dem Druck- und dem Prägevorgang ein Bahnversatz stattfindet, welcher die passgenaue Aufbringung der Druck- und Prägeinformation verhindert.From the prior art, no satisfactory methods and devices for the production of printed and embossed films are known, which could ensure the necessary for many applications highly accurate and often required accurate arrangement of embossing and printing information. The reasons for this are manifold. A major problem is that an example printed material web is mechanically unstable due to the heating for hot stamping, resulting in unwanted Substratinhomogenitäten as a result of further processing steps, in particular by the transport of the web. Finally, in the known devices and methods of the printing or embossing process itself leads to a mechanical deformation of the web or at least to a delocalization of the web on the transport unit, in such a way that between the printing and the embossing process takes place a web offset, which the Precise application of the printing and embossing information prevented.

Die vorgenannten Nachteile gelten insbesondere für Substrate, die sich thermoplastisch, duroplastisch oder allgemein fließfähig verhalten und während des Prägeprozesses fließen können.The abovementioned disadvantages apply in particular to substrates which are thermoplastic, thermosetting or generally flowable and can flow during the embossing process.

Zusammenfassend ergeben sich bei der Heißprägung, bei der thermoplastische Substrate zum Einsatz kommen, beispielsweise als gegossene oder unmittelbar vor dem Prägevorgang extrudierte Folien, insbesondere die nachfolgenden Probleme:

1. Ein bereits bedrucktes Substrat, das zur Prägung erwärmt wird, ist mit Bezug auf die während der Verarbeitung auftretenden Kräfte nicht dimensionsstabil und kann somit nicht passgenau geprägt werden.
2. Aufgrund der erwähnten Fließfähigkeit erwärmter Substrate kommt es während der Prägung in Materialbahnbewegungsrichtung am Eingang des Prägespalts zu einer Wulstbildung fließfähigen Bahnmaterials, in der ein unkontrollierter Fließprozess stattfindet. Es ist folglich beispielsweise nicht möglich, eine zuvor bedruckte Materialbahn passgenau zu prägen.
3. Darüber hinaus unterliegt ein geprägtes Substrat, das nach der Prägung bedruckt werden soll, aufgrund während des Heißprägens induzierter mechanischer und thermischer Spannungen Dimensionsveränderungen, die einer hochwertigen, passgenauen Bedruckung entgegenstehen. Da in gleicher Weise berührende Druckverfahren, wie der Sieb-, der Tief-, der Flexo- oder der Offsetdruck eine mechanische Beeinflussung der Materialbahn darstellen, ist ihre Anwendung für die Herstellung hochwertiger, passgenau bedruckter und geprägter Materialbahnen bisher nicht geeignet.

In summary, in the case of hot embossing, in which thermoplastic substrates are used, for example as cast or extruded films immediately before the embossing process, in particular the following problems arise:

1. An already printed substrate which is heated for embossing is not dimensionally stable with respect to the forces occurring during the processing and thus can not be embossed accurately.
2. Due to the mentioned fluidity of heated substrates occurs during embossing in web travel direction at the entrance of the embossing gap to a bead formation flowable web material in which an uncontrolled flow process takes place. It is therefore not possible, for example, to emboss a previously printed material web with an exact fit.
3. In addition, an embossed substrate to be imprinted after embossing is subject to dimensional changes due to hot-stamping induced mechanical and thermal stresses that preclude high-quality, custom-fit printing. Since in the same way touching printing processes, such as screen, gravure, flexographic or offset printing represent a mechanical influence on the material web, their application for the production of high-quality, precisely printed and embossed material webs has hitherto not been suitable.

Es besteht ein großer Bedarf bei verschiedenen dekorativen als auch technischen Anwendungen, welche die hochwertige und im Mikrometerbereich passgenaue Prägung und Bedruckung einer Materialbahn erfordern, nach einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Herstellung bedruckter und heißgeprägter Materialbahnen, die das vorgenannte Erfordernis erfüllen. Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine solche Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren vorzuschlagen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwinden oder zumindest auf ein Minimum reduzieren. Insbesondere sollen die vorgeschlagene Vorrichtung sowie das entsprechende Verfahren die Herstellung bedruckter und heißgeprägter Materialbahnen mit im Mikrometerbereich passgenau angeordneter Präge- und Druckinformation erlauben.There is a great need for a variety of decorative as well as technical applications which require the high quality and micron-sized embossing and printing of a web of material, an apparatus and method for making printed and hot-stamped webs that meet the aforementioned requirement. It is therefore the object of the invention to propose such a device and a corresponding method which overcome the disadvantages known from the prior art or at least reduce it to a minimum. In particular, the proposed device and the corresponding method should allow the production of printed and hot-stamped material webs with precisely arranged embossing and printing information in the micrometer range.

Diese Aufgabe löst eine gattungsgemäße Vorrichtung mit dem besonderen Merkmal, dass die Transporteinheit mit der Materialbahn in ständigem Reib- oder Formschluss steht, zumindest bis sowohl die Druckeinheit, als auch die Heizeinheit und die Heißprägeeinheit auf die Materialbahn eingewirkt haben.This object is achieved by a generic device with the special feature that the transport unit with the material web is in constant frictional or positive connection, at least until both the printing unit, as well as the heating unit and the hot stamping unit have acted on the material web.

Dementsprechend zeichnet sich das vorgeschlagene Verfahren dadurch aus, dass die bereitgestellte Materialbahn zumindest während der eingangs genannten Verfahrensschritte im Reib- oder Formschluss mit der Transporteinheit gehalten wird.Accordingly, the proposed method is characterized in that the material web provided is held in frictional or positive engagement with the transport unit at least during the method steps mentioned above.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Transporteinheit zumindest eine Umlenkwalze auf, die als Gegenwalze für zumindest eines von Druckeinheit, Heizeinheit und Heißprägeeinheit wirkt. Je nach Ausführungsform kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Materialbahn zumindest abschnittsweise auf einem Transportband befördert wird, das zumindest in den Bereichen, wo es als Wiederlagerfläche für eines von Druckeinheit, Heizeinheit und Heißprägeeinheit wirken soll, die dazu notwendige Spannung oder Festigkeit aufweist. In a preferred embodiment of the device according to the invention, the transport unit has at least one guide roller which acts as a counter roller for at least one of the printing unit, heating unit and hot stamping unit. Depending on the embodiment, however, it may also be provided that the material web is conveyed at least in sections on a conveyor belt which has the necessary tension or strength, at least in the areas where it is intended to act as a re-bearing surface for one of the printing unit, heating unit and hot stamping unit.

Besonders bevorzugt wird der vorgesehene Reib- oder Formschluss durch eine Vakuumbeaufschlagung zwischen der Transporteinheit, oder einzelnen Elementen dieser, und der Materialbahn unterstützt. Bei einer Umlenkwalze kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass diese über Vakuumkanäle verfügt, welche die Walzenoberfläche im Wesentlichen radial durchdringen und zur Bereitstellung der Vakuumbeaufschlagung an der Grenzfläche zwischen der Materialbahn und der Walzenoberfläche dienen. Der Fachmann wird erkennen, dass dieses Konzept auch umfasst, den Umlenkwalzenmantel für eine möglichst effektive und über die Materialbahnfläche gleichmäßige Vakuumbeaufschlagung als ein Sieb auszubilden, oder zumindest eine Vielzahl von Vakuumkanälen vorzusehen, so dass zumindest 50% der Walzenoberfläche Vakuumkanallochfläche darstellt. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die stabile Lage der Materialbahn auf der Transporteinheit dadurch unterstützt, dass die Transporteinheit zur Erhöhung des Reibschlusses mit der Materialbahn eine entsprechende Beschichtung aufweist oder aufgeraut ist. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Transporteinheit zumindest abschnittsweise eine Oberflächenstruktur auf, die dem Negativ der Materialbahnoberflächenstruktur zumindest so genau entspricht, dass der Formschluss zwischen der Transporteinheit und der Materialbahn erhöht wird. Dazu kann es bereits hinreichend sein, wenn die Oberflächenstruktur der Transporteinheit beispielsweise Erhöhungen aufweist, die in entsprechende Vertiefungen in der Materialbahn eindringen können und somit zur Erhöhung des Formschlusses beitragen. Darf das fertig bedruckte und geprägte Produkt auf der Seite, auf der es keine Prägung bzw. keinen Druck aufweist, Bearbeitungsspuren aufweisen, so kann auch vorgesehen sein, dass auf der Transporteinheit angeordnete Halteanker auf der dem Druck bzw. der Prägung abgewandten Materialbahnseite in die Materialbahn eindringen und somit den Formschluss erhöhen.Particularly preferably, the intended frictional or positive connection is supported by a vacuum application between the transport unit, or individual elements thereof, and the material web. In the case of a deflection roller, it can be provided, for example, that it has vacuum channels which penetrate the roller surface essentially radially and serve to provide the vacuum application at the interface between the material web and the roller surface. Those skilled in the art will recognize that this concept also includes forming the diverter roller shell as a screen as effectively as possible and uniform over the web surface area, or at least providing a plurality of vacuum channels such that at least 50% of the roller surface is vacuum channel hole area. In a further embodiment, the stable position of the material web on the transport unit is assisted by the fact that the transport unit has a corresponding coating or is roughened in order to increase the frictional engagement with the material web. In another embodiment of the invention, the transport unit has, at least in sections, a surface structure which corresponds at least so precisely to the negative of the material web surface structure that the positive connection between the transport unit and the material web is increased. For this purpose, it may already be sufficient if the surface structure of the transport unit has, for example, elevations which can penetrate into corresponding recesses in the material web and thus contribute to increasing the positive connection. If the finished printed and embossed product on the side on which it has no embossing or no pressure, processing marks, it may also be provided that arranged on the transport unit retaining anchor on the printing or embossing facing away from the web side into the web penetrate and thus increase the positive connection.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verringert sich ein Prägespalt der Prägeeinheit in Materialbahntransportrichtung von einer Eingangsspaltbreite auf eine Ausgangsspaltbreite. Es hat sich gezeigt, dass bei der Verarbeitung des erhitzten und somit fließfähigen Materials mit einem sich in Materialbahntransportrichtung verengenden Prägespalt die weitestgehende oder sogar vollständige Unterdrückung einer Wulstbildung des fließfähigen Materials am Spalteingang gewährleistet werden kann. Umfasst die Prägeeinheit als Prägewerkzeug eine Prägetrommel, so kann die bevorzugte Prägespaltverringerung dadurch erreicht werden, dass die der Prägetrommel zugeordnete Widerlagerfläche der Transporteinheit entsprechend der gewünschten Spaltverengung in Materialbahnbewegungsrichtung betrachtet der Prägetrommel angenähert wird.In a further embodiment of the invention, an embossing gap of the embossing unit in the material web transport direction decreases from an entrance gap width to an exit gap width. It has been shown that in the processing of the heated and thus flowable material with a narrowing in web direction transporting embossing gap the greatest or even complete suppression of bead formation of the flowable material can be ensured at the gap entrance. If the embossing unit comprises a embossing tool as a embossing drum, the preferred embossing gap reduction can be achieved by approximating the embossing drum of the abutment surface of the transport unit according to the desired gap narrowing in the web movement direction of the embossing drum.

Besonders bevorzugt erfolgt die Prägespaltbreitenverringerung über die gesamte Spaltlänge stetig oder sogar bei einem konstanten Gradienten.More preferably, the Prägespaltbreitenverringerung over the entire gap length is continuous or even at a constant gradient.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Transporteinheit zumindest zwei in Materialbahnbewegungsrichtung unmittelbar aufeinander folgende Umlenkwalzen auf, wobei die Materialbahn von einer Umlenkwalze auf eine andere Umlenkwalze umgelagert wird, ohne dass dabei eine Zug-, Scher- oder Druckspannung auf die Materialbahn ausgeübt wird. Am einfachsten ist dies möglich, indem die Umlenkwalzen so weit einander angenähert vorliegen, dass die Materialbahn auch bei der Umlagerung von der einen Walze auf die andere zu keinem Zeitpunkt mit nicht zumindest einer der Walzen im Reib- bzw. Formschluss steht.In a further embodiment of the invention, the transport unit has at least two deflection rollers which follow one another directly in the material web movement direction, the material web being transferred from one deflection roller to another deflection roller without any tensile, shear or compressive stress being exerted on the material web. The easiest way to do this is by the guide rollers being so close to each other that the material web is not in frictional or positive engagement with the rearrangement from one roller to the other at any time with not at least one of the rollers.

Zur Vermeidung eines Schlupfes zwischen den einzelnen Walzen einer Transporteinheit und der transportierten Materialbahn, können die Walzen in ihrer Umlaufgeschwindigkeit aufeinander abgestimmt oder abstimmbar sein. Genauso kann es bei einem Übergang von einer Walze auf ein Transportband zur Vermeidung eines Schlupfes zwischen dem Transportband und der transportierten Materialbahn vorgesehen sein, dass das Transportband in seiner Umlaufgeschwindigkeit auf die Rotationsgeschwindigkeit der Walze abgestimmt oder abstimmbar ist. Analog kann es zur Vermeidung eines Schlupfes zwischen den einzelnen Walzen der Transporteinheit und der Materialbahn vorgesehen sein, dass die Walzen in ihrem Umfang aufeinander abgestimmt oder abstimmbar sind. Dies erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung der jeweiligen Rotationsgeschwindigkeit der einzelnen Walzen.To avoid slippage between the individual rollers of a transport unit and the transported material web, the rollers can be matched or tuned in their rotational speed. Similarly, it can be provided in a transition from a roller to a conveyor belt to prevent slippage between the conveyor belt and the transported material web that the conveyor belt is tuned or tuned in its rotational speed to the rotational speed of the roller. Similarly, it can be provided to prevent slippage between the individual rollers of the transport unit and the material web, that the rollers are coordinated or tunable in their scope. This is preferably done taking into account the respective rotational speed of the individual rollers.

Um eine mechanische Beeinflussung der Materialbahn auf ein Minimum zu reduzieren, ist bei der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Druckeinheit nicht mit der Materialbahn in Kontakt steht und dazu beispielsweise einen Tintenstrahldrucker umfasst.In order to minimize the mechanical influence on the material web, it is provided in the preferred embodiment that the printing unit is not in contact with the material web and, for example, comprises an inkjet printer.

Eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Heizeinheit einen Extruder umfasst, der eine plastifizierte heißpräbare Materialbahn oder eine heißpräbare Masse bereitstellt. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die von dem Extruder bereitgestellte plastifizierte heißpräbare Materialbahn bzw. Masse auf die von der Transporteinheit im Reib- bzw. Formschluss beförderte Materialbahn appliziert wird, wobei in einem anschließenden Prägevorgang das gewünschte Prägemuster und eventuell gleichzeitig auch ein Farbdruck aufgebracht wird. Der Fachmann wird an dieser Stelle erkennen, dass das von dem Extruder bereitgestellte heißprägbare Material auch im Hinblick auf die zu erwartende Haftung an der von der Transporteinheit bereitgestellten Materialbahn auszuwählen ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material der von der Transporteinheit bereitgestellten Bahn und dem Material der heißprägbaren Masse bzw. der plastifizierten heißpräbaren Materialbahn um im Wesentlichen identische oder ähnliche Materialien, so dass eine Verbindung beider Materialien auf dem Wege eines Stoffschlusses erzielbar ist.A particular embodiment of the device according to the invention is characterized in that the heating unit comprises an extruder which provides a plasticized heat-treatable web or a heat-treatable mass. In this embodiment, it is provided that the plasticized heat-treatable material web or mass provided by the extruder is applied to the material web conveyed by the transport unit in frictional or positive engagement, the desired embossing pattern and possibly also a color print being applied in a subsequent embossing process , The person skilled in the art will recognize at this point that the heat-moldable material provided by the extruder is also to be selected with regard to the expected adhesion to the material web provided by the transport unit. Preferably, the material of the web provided by the transport unit and the material of the hot embossable mass or the plasticized heat-treatable material web are essentially identical or similar materials, so that a connection of the two materials can be achieved by way of a material bond.

Bei einer anderen Ausführungsform bedruckt die Druckeinheit die Materialbahn passiv, indem sie ein Prägewerkzeug der Heißprägeeinheit bedruckt. Auf diese Weise kann gleichzeitig das Präge- und das Druckmuster auf die Materialbahn übertragen werden, wodurch zumindest die Gefahr eines Versatzes zwischen der Druck- und der Prägeinformation minimiert wird, vorausgesetzt, dass eine entsprechende Synchronisation zwischen der Druckeinheit und dem Prägewerkzeug der Prägeeinheit gewährleistet ist.In another embodiment, the printing unit passively prints the web by printing on an embossing tool of the hot stamping unit. In this way, at the same time the embossing and the printing pattern can be transferred to the web, whereby at least the risk of an offset between the printing and embossing information is minimized, provided that a corresponding synchronization between the printing unit and the embossing tool of the embossing unit is ensured.

Es ist möglich, die letzten beiden Ausführungsformen derart miteinander zu vereinigen, dass das von der Druckeinheit bedruckte Prägewerkzeug der Heißprägeeinheit die von dem Extruder bereitgestellte heißprägbare Masse oder eine entsprechende plastifizierte Materialbahn prägt und gleichzeitig die Druckinformation auf das extrudierte und damit auf die von der Transporteinheit bereitgestellte Materialbahn überträgt.It is possible to combine the last two embodiments such that the embossing tool of the hot stamping unit printed by the printing unit embosses the heatable mass or a corresponding plasticized material web provided by the extruder and at the same time provides the printing information on the extruded and thus on the transport unit Material web transfers.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt die von der Transporteinheit bereitgestellte Materialbahn zunächst bedruckt und im Anschluss der Heizeinheit zugeführt. Somit erfolgt bei dieser Ausführungsform die Übertragung der Prägeinformation, nachdem das Druckbild in einem vorangegangenen Schritt bereits auf die Ausgangsmaterialbahn übertragen worden ist.In the method according to the invention, the material web provided by the transport unit is preferably first printed and subsequently fed to the heating unit. Thus, in this embodiment, the transfer of the embossing information occurs after the print image has already been transferred to the stock web in a previous step.

Alternativ ist es auch möglich, dass die heißgeprägte Materialbahn bedruckt wird, also zunächst die Prägeinformation und in einem nachfolgenden Schritt die Druckinformation auf die Materialbahn übertragen wird.Alternatively, it is also possible for the hot-stamped material web to be printed, that is to say first the embossing information and in a subsequent step the printing information is transferred to the material web.

Wie bereits mit Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung offenbart, kann es vorgesehen sein, dass das Heißprägen gleichzeitig mit dem Bedrucken durchgeführt wird, indem die Druckeinheit ein Prägewerkzeug der Heißprägeeinheit bedruckt und somit die heißprägbare Materialbahn passiv bedruckt. Im Sinne der offenbarten Erfindung kann somit das Prägewerkzeug der Heißprägeeinheit, welches von der Druckeinheit bedruckt wird, gleichzeitig ein funktionales Element der Druckeinheit sein.As already disclosed with reference to the device according to the invention, it can be provided that the hot embossing is carried out simultaneously with the printing by the printing unit printing an embossing tool of the hot embossing unit and thus passively printing the heatable material web. Thus, according to the disclosed invention, the embossing tool of the hot stamping unit, which is printed by the printing unit, can simultaneously be a functional element of the printing unit.

Entsprechend einer bereits offenbarten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann bei dem zugehörigen Verfahren vorgesehen sein, dass das Bereitstellen einer heißprägbaren Materialbahn das Extrudieren einer heißprägbaren Masse oder heißpräbaren plastifizierten Materialbahn und das Applizieren der heißpräbaren Masse oder heißpräbaren plastifizierten Materialbahn auf der heiß zu prägenden Seite der von der Transporteinheit bereitgestellten Materialbahn umfasst.According to an already disclosed embodiment of the device according to the invention may be provided in the associated method that the provision of a heatable material web extruding a hot embossable mass or Heißpräbaren plasticized material web and applying the Heißpräbaren mass or Heißpräbaren plasticized material web on the hot-stamping side of the Transport unit provided material web comprises.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den nachfolgenden Figuren zu entnehmen. Dabei zeigt:Further details of the invention are shown in the following figures. Showing:

1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung; 1 a device known from the prior art;

2 eine einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 2 a simple embodiment of the device according to the invention;

3 eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit drei Umlenkwalzen; 3 an alternative embodiment of the invention with three guide rollers;

4 eine Ausführungsform, bei der die Heizeinheit einen Extruder umfasst; und 4 an embodiment in which the heating unit comprises an extruder; and

5 eine Ausführungsform mit der Heißprägeeinheit nachgestellter Druckeinheit. 5 an embodiment with the hot stamping unit nachgestelltter printing unit.

1 zeigt schematisch eine typische Heißprägeanlage nach dem Stand der Technik. Die thermoplastische Materialbahn 1 wird über eine Druckwalze 2 bedruckt. Anschließend wir die Farbe getrocknet und das bahnförmige Material 1 aufgeheizt. Dies erfolgt über eine Heizeinheit 3. Nach der Erwärmung wird die Materialbahn 1 zwischen einer Walze 9 und einer Prägewalze 15 geprägt. Der Prägespalt 12 ist dabei geringer als die Materialdicke, so dass ein ausreichend großer Druck für die Abformung der Prägestruktur 13 in der Materialbahn entsteht. Die erhitzte Materialbahn 1 fließt während der Prägung und bildet einen Wulst 14 aus. Ebenso entstehen bei der Erwärmung der Materialbahn 1 Dehnungen und Spannungen im Material, die eine nicht hinreichend zu kontrollierende Dimensionsänderung der Materialbahn 1 bewirken und einer passgenauen Prägung entgegen stehen. 1 schematically shows a typical hot stamping system according to the prior art. The thermoplastic material web 1 is via a pressure roller 2 printed. Then we dried the paint and the web-shaped material 1 heated. This is done via a heating unit 3 , After heating, the material web 1 between a roller 9 and an embossing roll 15 embossed. The embossing gap 12 is less than the material thickness, so that a sufficiently large pressure for the impression of the embossed structure 13 arises in the web. The heated material web 1 flows during the embossing and forms a bead 14 out. Likewise arise in the heating of the web 1 Strains and stresses in the material, which can not be controlled sufficiently dimensional change of the web 1 effect and counteract a precisely fitting stamping.

2 zeigt eine einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heißprägevorrichtung, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme deutlich reduziert. Zu diesem Zweck wird das bahnförmige Material 1 auf einer zentralen Umlenkwalze 9 über eine Druckeinheit 2 bedruckt, anschließend über eine Heizeinheit 3 aufgewärmt und abschließend mittels einer Prägewalze 15 geprägt. Die Umlenkwalze 9 bildet hierbei das zentrale Element der Transporteinheit 4. Der Prägespalt (d₁, d₂, d₃, d₄, d₅) wird variabel so eingestellt, dass kein oder nahezu kein Wulst entsteht und dennoch ein ausreichend großer Druck für die Abformung der Prägestruktur 13 der Prägewalze 15 in die Materialbahn 1 entsteht. Dazu wir der Prägespalt vorzugsweise im Wesentlichen von einer Eingangsspaltbreite d₁ 7 auf eine ausgangsspaltbreite d₅, 8 verringert. Die Materialbahn 1 wird dabei über eine Vakuumbeaufschlagung 6 an der Umlenkwalze 9 aufgrund eines eintretenden Form- bzw. Reibschlusses derart fixiert, dass sie trotz der Erwärmung dimensionsstabil bleibt. Die Umlenkwalze 9 kann zusätzlich mit einer Oberflächenstruktur versehen sein, die zu einer Erhöhung des Formschlusses mit der Materialbahn 1 beiträgt, oder alternativ oder gleichzeitig eine Beschichtung aufweist, die den Eintritt eines Reibschlusses zwischen der Materialbahn 1 und der Umlenkwalzenoberfläche unterstützt. In der dargestellten Ausführungsform wird das Vakuum mit Hilfe von Vakuumkanälen 6 an der Grenzfläche zwischen der Umlenkwalze 9 und der Materialbahn 1 beaufschlagt. Des weiteren kann es vorgesehen sein, die Prägewalze 15 mit der Druckeinheit 2' direkt zu bedrucken, um eine (weitere) passgenaue Bedruckung der Materialbahn 1 in Verbindung mit dem Prägevorgang aufzubringen. 2 shows a simple embodiment of the hot stamping device according to the invention, which are known from the prior art Problems significantly reduced. For this purpose, the web-shaped material 1 on a central guide roller 9 via a printing unit 2 printed, then via a heating unit 3 warmed up and finally by means of an embossing roller 15 embossed. The guide roller 9 This forms the central element of the transport unit 4 , The embossing gap (d ₁ , d ₂ , d ₃ , d ₄ , d ₅ ) is variably adjusted so that no or almost no bead is formed and yet a sufficiently large pressure for the impression of the embossed structure 13 the embossing roll 15 in the material web 1 arises. For this purpose, the embossing gap is preferably essentially of an input gap width d ₁ 7 on an output gap width d ₅ , 8th reduced. The material web 1 is doing over a vacuum application 6 on the guide roller 9 fixed due to an incoming form or frictional engagement so that it remains dimensionally stable despite the heating. The guide roller 9 may additionally be provided with a surface structure, which leads to an increase of the positive connection with the material web 1 contributes, or alternatively or simultaneously has a coating, the occurrence of a frictional engagement between the web 1 and the deflection roller surface supported. In the illustrated embodiment, the vacuum is achieved by means of vacuum channels 6 at the interface between the guide roller 9 and the material web 1 applied. Furthermore, it may be provided, the embossing roll 15 with the printing unit 2 ' directly to print, to a (further) accurately fitting printing of the web 1 in connection with the embossing process.

3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die drei Umlenkwalzen 9 aufweist und aus der ersichtlich wird, wie es möglich ist, eine Materialbahn 1 auch zwischen zwei rotierenden Walzen 9 umzulagern, ohne dass der geforderte Form- bzw. Reibschluss unterbrochen wird. Es ist zu erkennen, dass die Materialbahn 1 während ihres gesamten Transportweges zwischen der Druckeinheit 2 und der Prägeeinheit 5 ständig mit den Umlenkwalzen 9 der Transporteinheit 4 in Kontakt steht, so dass bei einem Druck-, Trocknungs-, Aufheiz- oder Prägeprozess sowie während des Transports stets die Dimensionsstabilität des bahnförmigen Materials gewährleistet ist. Zu diesem Zweck sind die Umlenkwalzen 9 wiederum an ihren Oberflächen mit einem Vakuum beaufschlagbar und können zusätzlich mit speziellen Oberflächenstrukturen versehen sein, die einen Formschluss mit der Materialbahn 1 bewirken. Wiederum alternativ kann auch eine den Reibschluss unterstützende Beschichtung vorgesehen sein. Die Umlenkwalzen 9 sind im Umfang veränderbar, so dass bei verschiedenen Dicken der zu prägenden Materialbahn 1 kein Schlupf zwischen den einzelnen Umlenkwalzen 9, der Prägewalze 15 und der Materialbahn 1 auftritt. Die Bedruckung findet dabei ebenso wie die Prägung auf den Umlenkwalzen 9 statt, so dass diese als Widerlagerfläche für beide Bearbeitungsschritte dienen. Die der Bedruckung nachfolgende Prägung kann somit passgenau durchgeführt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Umfangsanpassung der einzelnen Walzen 9 über eine hydraulische Dehnung im elastischen Bereich der Walzen 9 durchgeführt. 3 shows an embodiment of the device according to the invention, the three guide rollers 9 and from which it will be apparent, as it is possible, a material web 1 also between two rotating rollers 9 relocate without interrupting the required form or frictional engagement. It can be seen that the material web 1 during their entire transport path between the printing unit 2 and the embossing unit 5 constantly with the guide rollers 9 the transport unit 4 is in contact, so that during a printing, drying, heating or embossing process and during transport always the dimensional stability of the web-like material is guaranteed. For this purpose, the guide rollers 9 in turn can be acted upon by a vacuum on their surfaces and may additionally be provided with special surface structures that form a positive connection with the material web 1 cause. Again, alternatively, a friction-supporting coating may be provided. The guide rollers 9 are variable in scope, so that at different thicknesses of the material web to be embossed 1 no slippage between the individual guide rollers 9 , the embossing roller 15 and the material web 1 occurs. The printing takes place as well as the embossing on the guide rollers 9 instead, so that they serve as an abutment surface for both processing steps. The printing of the subsequent embossing can thus be performed accurately. In the illustrated embodiment, the circumferential adjustment of the individual rolls 9 via a hydraulic expansion in the elastic region of the rolls 9 carried out.

Thermische und andere ungünstige Veränderungen der zu prägenden Materialbahn 1 führen zu ungewollten Wärme-, Zug-, Druck- und Scherspannung sowie Dehnungen, die genauestens kontrolliert werden müssen. Zu diesem Zweck wird bei der in 4 dargestellten Ausführungsform die zu prägende und zu bedruckende Bahn 1 über eine zentrale Präge- und Druckeinheit 5, 15, 2 bedruckt und gleichzeitig geprägt, wobei wiederum besonders bevorzugt die Druckeinheit 2 die Prägewalze 15 passgenau bedruckt, welche daraufhin ebenfalls passgenau Prägung und Druck auf die Materialbahn 1 überträgt. Bei der dargestellten Ausführungsform wird von einem Extruder 10 bereitgestelltes thermoplastisches Material unmittelbar vor dem Wirkungsbereich der Präge- und Druckeinheit 5, 15, 2 auf der Materialbahn 1 appliziert. Alternativ wäre es auch möglich, anstelle des Extruders eine Einheit vorzusehen, welche duroplastisches Material an ähnlicher Stelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung, d. h. in Materialbahnbewegungsrichtung vor der zentralen Präge- und Druckeinheit, appliziert. Da hierbei stets die Bedruckung gleichzeitig mit der Prägung stattfindet, führt dies zu keiner nachteiligen Veränderung des Substratmaterials 1, welche zu einem Versatz zwischen der Präge- und Druckinformation führen könnte. Aus den gleichen Gründen ist auch eine eventuelle Wulstbildung im Prägebereich unerheblich.Thermal and other unfavorable changes to the material web to be embossed 1 lead to unwanted heat, tensile, compressive and shear stress and strains, which must be precisely controlled. For this purpose, at the in 4 embodiment shown to be embossed and printed web 1 via a central embossing and printing unit 5 . 15 . 2 printed and embossed at the same time, again particularly preferred the printing unit 2 the embossing roll 15 imprinted accurately, which then also exactly fitting embossing and printing on the web 1 transfers. In the illustrated embodiment, an extruder 10 provided thermoplastic material immediately before the sphere of the embossing and printing unit 5 . 15 . 2 on the material web 1 applied. Alternatively, it would also be possible to provide a unit instead of the extruder, which thermoset material at a similar point of the device according to the invention, ie applied in material web movement direction in front of the central embossing and printing unit. Since the printing always takes place simultaneously with the embossing, this does not lead to a disadvantageous change in the substrate material 1 which could lead to an offset between the embossing and printing information. For the same reasons, a possible beading in the embossing area is irrelevant.

In 4 ist zu erkennen, wie der Extruder 10 heißpräbare Masse bzw. eine entsprechende Materialbahn 11 zwischen einem Transportband 16 der Transporteinheit und der Heißprägeeinheit/Polymerisationseinheit 5 appliziert. Die heißprägbare Masse 11, 11' kann dabei beispielsweise aus Thermoplasten, vernetzten Thermoplasten und Duroplasten sowie deren Kombinatonen bestehen. Die Kombination von thermoplastischen Lagen mit Duroplasten oder vernetzten Thermoplasten ist von besonderer Bedeutung für einen eventuell folgenden Tiefziehprozess, bei dem die Prägestruktur durch die Erwärmung beim Tiefziehen erhalten bleiben muss und bei dem nur der nicht vernetzte Thermoplast thermoplastisch formbar sein darf. Besonders bevorzugt handelt es sich dazu bei der Masse 11 um ein Duroplast und bei der Masse 11' um ein Thermoplast. Die Ausgangsmaterialbahn 1 kann dabei eine Folie, ein Gewebe, aber auch ein anderes bahnförmiges Material sein. Besitzt die Materialbahn 1 eine ausreichende Formstabilität, so kann das Transportband 16 auch entfallen. Weiterhin ist zu erkennen, wie die Druckeinheit 2 die Prägestruktur 13 der Heißprägeeinheit 5 dreidimensional bedruckt. Vorzugsweise erfolgt dabei die Bedruckung über einen berührungslosen Digitaldruck, etwa einen Tintenstrahldruck.In 4 you can see how the extruder 10 heat-treatable mass or a corresponding material web 11 between a conveyor belt 16 the transport unit and the hot stamping unit / polymerization unit 5 applied. The heatable mass 11 . 11 ' For example, it may consist of thermoplastics, crosslinked thermoplastics and thermosets, as well as their combinatons. The combination of thermoplastic layers with thermosets or crosslinked thermoplastics is of particular importance for any subsequent deep-drawing process in which the embossing structure must be maintained by the heating during deep drawing and in which only the non-crosslinked thermoplastic may be thermoplastically formable. This is particularly preferably the case with the composition 11 a thermoset and the mass 11 ' to a thermoplastic. The starting material web 1 can be a film, a fabric, but also another web-shaped material. Owns the material web 1 a sufficient dimensional stability, so the conveyor belt 16 also omitted. Furthermore, it can be seen how the printing unit 2 the embossed structure 13 the hot stamping unit 5 printed in three dimensions. Preferably, the printing takes place via a non-contact digital print, such as an inkjet print.

Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die Materialbahn 1 zunächst über eine Heizeinheit 3 erwärmt und anschließend von einer Prägeeinheit 2 geprägt.At the in 5 illustrated embodiment of the invention, the material web 1 initially via a heating unit 3 heated and then from an embossing unit 2 embossed.

Das geprägte Material 1 wird dabei ohne Schlupf an eine Umlenkwalze 9, die über eine Vakuumbeaufschlagung 6 für den passgenauen Weitertransport verfügt, übergeben. Die Materialbahn 1 ist dabei ständig mit der Umlenkwalze 9 in Kontakt, so dass bei der Materialübergabe, einem Kühl- oder Druckprozess die Dimensionsstabilität der Materialbahn 1 gewährleistet ist. Neben der Vakuumbeaufschlagung 6 kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Umlenkwalze 9 mit einer den Formschluss erhöhenden Oberflächenstruktur oder einer den Reibschluss unterstützenden Beschichtung versehen ist. Auch bei dieser Ausführungsform erfolgt die Bedruckung der geprägten Materialbahn 1 vorzugsweise über einen berührungslosen Digitaldruck 2.The embossed material 1 is doing without slippage to a guide roller 9 that is about a vacuum application 6 for tailor-made onward transport, handed over. The material web 1 is constantly with the guide roller 9 in contact, so that during the material transfer, a cooling or printing process, the dimensional stability of the web 1 is guaranteed. In addition to the vacuum application 6 may additionally be provided that the guide roller 9 is provided with a positive-locking surface structure or a friction-supporting coating. Also in this embodiment, the printing of the embossed material web takes place 1 preferably via a contactless digital printing 2 ,

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawing and in the claims may be essential for the realization of the invention both individually and in any desired combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Materialbahnweb
22: Druckeinheitprinting unit
33: Heizeinheitheating unit
44: Transporteinheittransport unit
55: HeißprägeeinheitHot embossing unit
66: Vakuumkanälevacuum channels
77: EingangsspaltbreiteEntrance slit width
88th: AusgangsspaltbreiteOutput gap width
99: Umlenkwalzedeflecting
1010: Extruderextruder
11, 11'11, 11 ': plastifizierte heißprägbare Materialbahn/heißprägbare Masse/duromere Gießmasseplasticized hot stampable material web / hot embossable mass / duromeric casting compound
1212: Prägespaltembossing gap
1313: Prägestrukturembossed structure
1414: Wulstbead
1515: Prägewalzeembossing roller
1616: Transportbandconveyor belt

Claims

Device for producing printed and hot embossed material webs ( 1 ) with precisely arranged embossing and printing information, with - a printing unit ( 2 ) for printing a material web ( 1 ); A heating unit ( 3 ) for providing a heatable material web ( 1 ); A hot stamping unit ( 5 ) for embossing of the heating unit ( 3 ) provided material web ( 1 ); and a transport unit ( 4 ) to a material web ( 1 ) into the area of action of the printing, heating and hot stamping unit ( 2 . 3 . 5 ), characterized in that the transport unit ( 4 ) with the material web ( 1 ) is in constant frictional or positive connection, at least until both the printing unit ( 2 ), as well as the heating unit ( 3 ) and the hot stamping unit ( 5 ) on the material web ( 1 ).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the transport unit ( 4 ) at least one deflection roller ( 9 ), which serves as counter-roll for at least one of printing unit ( 2 ), Heating unit ( 3 ) and hot stamping unit ( 5 ) acts.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the frictional or positive locking by vacuum ( 6 ) between the transport unit ( 4 ) and the material web ( 1 ) is supported.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transport unit ( 4 ) for increasing the frictional engagement with the material web ( 1 ) has a corresponding coating or is roughened.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transport unit ( 4 ) at least in sections has a surface structure which corresponds at least so precisely to the negative of the material web surface structure that the positive fit between the transport unit ( 4 ) and the material web ( 1 ) is increased.

Apparatus according to claim 1, characterized in that an embossing gap ( 12 ) of the embossing unit ( 5 ) in web transport direction from an input nip width ( 7 ) to an output gap width ( 8th ) decreased.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the Prägespaltbreitenverringerung over the entire gap length is continuous or even at a constant gradient.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the transport unit ( 4 ) at least two in the material web movement direction directly successive guide rollers ( 9 ), wherein the material web ( 1 ) of a guide roller ( 9 ) to another guide roller ( 9 ) is transferred, without causing a tensile, shear or compressive stress on the web ( 1 ) is exercised.

Apparatus according to claim 8, characterized in that to avoid slippage between the individual rollers ( 9 ) and the material web ( 1 ) the rolls ( 9 ) Are matched or tunable in their rotational speed.

Apparatus according to claim 8, characterized in that to avoid slippage between the individual rollers ( 9 ) and the material web ( 1 ) the rolls ( 9 ) are coordinated or tunable in scope.

Device according to claim 1, characterized in that the printing unit ( 2 ) not with the material web ( 1 ) is in contact.

Apparatus according to claim 11, characterized in that the printing unit ( 2 ) comprises an inkjet printer.

Device according to claim 1, characterized in that the heating unit ( 3 ) an extruder ( 10 comprising a moldable mass or a heat-treatable plasticized material web ( 11 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the printing unit ( 2 ) the material web ( 1 . 11 passively printed by a stamping tool of the hot stamping unit ( 5 ) printed.

Method for producing printed and hot embossed material webs ( 1 ) with precisely arranged embossing and printing information, comprising the steps: - Providing a material web ( 1 ) via a transport unit ( 4 ); - feeding the material web ( 1 ) of a printing unit ( 2 ) by means of the transport unit ( 4 ) and printed material ( 1 ); - feeding the material web ( 1 ) a heating unit ( 3 ) by means of the transport unit ( 4 ) and providing a heatable material web ( 1 ); and - supplying the heat-impressionable material web ( 1 ) by means of the transport unit ( 4 ) a hot stamping unit ( 3 ) and hot embossing of the hot stampable web ( 1 ); characterized in that the provided material web ( 1 ) at least during the aforementioned method steps in friction or positive engagement with the transport unit ( 4 ) is held.

Method according to claim 15, characterized in that the material web ( 1 ) first printed and then the heating unit ( 3 ) is supplied.

A method according to claim 15, characterized in that the hot embossed material web ( 1 ) is printed.

A method according to claim 15, characterized in that the hot stamping is performed simultaneously with the printing by the printing unit ( 2 ) an embossing tool of the hot stamping unit ( 5 ) and thus the heatable material web ( 1 ) passively printed.

A method according to claim 15, characterized in that the provision of a heat-treatable material web ( 1 ) comprises: - extruding a heat-treatable mass or heat-treatable plasticized material web ( 11 ); and - applying the heat-impressionable mass or heat-treatable plasticized material web ( 1 ) on a hot side to be embossed by the transport unit ( 4 ) provided material web ( 1 ).