专利名称：诸如滚筒或套筒类型的压花装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种诸如滚筒或套筒类型的压花装置，其外圓周表面上包括凸出和凹进的压花图案，这些图案用于被复制到可变形的平面材料上，并且本发明还涉及一种用于制造这种压花装置的方法。
背景技术：
这种类型的装置是已知的，其包括具有凸出图案的金属压花滚筒，雕刻是根据压花技术实现的，因此这是通过滚筒的金属的塑性变形获得的凸出部分。
同样已知的是，使用机械-化学类型压花4支术替代纯机械压花技术。
还已知的是，在滚筒上设置硬化聚合物涂层并通过激光来产生凸出部分。
目前，在压花的应用领域中，收藏品的更新以及印刷品的限量版产生了对图案的越来越多的需求，从而对生产压花图案提出了新的要求，即减少成本和提高速度。相反，就所实现的长度而言，期望的寿命可能会减短。高成本和复杂的制造方法，因此它们不能满足这些要求。
发明内容
本发明的目的是克服已知压花装置的这些缺点。
为了达到该目的，根据本发明的压花装置的特征在于滚筒具有光壽丈聚合物涂层，该涂层的外表面包括压花图案。
在以下参照附图进行的解释性描述过程中，会对本发明有更好的理解，其它的目的、特征、细节和优点将会变得清楚明了，这些
附图只是作为阐述本发明的多个实施方式的示例给出的，其中
图1-4示出了根据本发明的压花滚筒装置的制造方法的四个实施例；和
图5是根据本发明的压花滚筒装置的透视图。
具体实施例方式
图5示出了压花滚筒装置1,该装置包括滚筒2，该滚筒2可以是金属的(例如是钢的)或者是复合材料的，该滚筒由涂层3包围，该涂层3的外表面包括规则地分布在外表面的凸出区域图案4。有利地，涂层3包括覆盖所述滚筒的初级基底初t脂层5和用于才是供凸出部分的主体树脂外层6。初级基底层具有保护滚筒2的金属免受外部侵蚀以及增加主体层6在滚筒上的附着力的功能。覆盖滚筒的基底树脂层通过曝光于紫外线和/或可见光而被交联，并且用作光致抗蚀剂的主体树脂层5被施加到初级层5上，然后用掩模(例如
7用就地生产的薄膜或脱才几直接制版(CTP)的薄膜)成像。当然， 通过选择适当的树脂合成物，主体树脂也可以直接施加到金属上。
参照图1-4,下文中将会描述施加主体树脂层6的四种方法， 其中所述的施加可以在滚筒2上直4矣进行或者在中间层(诸如所述 初级层5 )上进4亍。
图1中所示的方法提供了以附图标记8表示的树脂施加到滚筒 2的外表面，所述层的厚度的均匀性是由遍布所述滚筒整个长度的 刮板9来保证的。所述树脂是由以附图标记10表示的树脂供料装 置提供的，该供料装置在所述滚筒2的轴向上(如箭头Fl所示) 是可移动的。所述供料装置主要包括容器11和用于输出所述树脂8 的管状件12，用于移动由所述容器和管12构成的组件IO的装置可 以是现实中公知的任何装置。
/人图中可以看出，为了生成涂层6，通过沿箭头F2的方向專争动 滚筒并且沿诸如箭头Fl所示的轴向移动供坤+装置10，将树脂8施 加到滚筒2的位于刮板9正上方的表面上。在刮板9与外表面之间 限定有狭缝，该狭缝在滚筒的长度上具有预定的、均匀的宽度，所 述刮板9保证了均匀的涂层厚度，为了具有压花图案，随后会对所 述涂层进4f处理。
图2示出了才艮据本发明方法的另一实施例，其if争点在于该方法 使用压力辊14来取代第一实施例的刮板9，所述压力辊14沿双方 向(如箭头F3所示)平行于所述滚筒的轴线移动。另一方面，与 图1同类型的树脂供料装置10如前面一样才艮据箭头Fl移动。辊14 的轴向直线运动、滚筒2的转动运动和供料装置10的轴向直线运 动使树脂沿着图2中所示的螺S走线15在滚筒的外表面上被沉积并 被均匀化为树脂层厚度。
8图3示出了本发明的第三实施例，其^f吏用另一个转动滚筒17 作为用来使滚筒上的树脂层厚度均匀的构件，所述转动滚筒用作反 向滚筒，该反向滚筒17的转动轴线与带有压花层的滚筒的转动轴 线平行，但是该反向滚筒17在横向上是可移动的，以使得滚筒2 的轴线与滚筒17的轴线之间的间隙A1是可变的。通过反向>衮筒 17的相对移动，可在该滚筒17与带有树脂层的滚筒2之间形成具 有预定宽度的狭缝18，该预定宽度决定了树脂层厚度，所述树脂供 料装置10仅在所述狭缝的上游的位置上将树脂施加到滚筒2的外 表面上。应该注意的是，滚筒17是在箭头F4的方向上转动，即在 与滚筒2相同的方向上转动。
图4进一步示出了才艮据本发明方法的另一个实施例，其与图3 中示出的实施例的区别在于用于施加树脂的装置的特性。在图4的 情形中，通过使滚筒2浸在树脂槽20中将树脂施加到所述滚筒2 的外表面，所述树脂槽20在所述滚筒2的整个长度上延伸，滚筒2 外表面的一部分以预定的深度进入树脂槽20中，以便于当所述滚 筒的外表面通过该槽时，树脂粘附到该表面上，施加的树脂层的厚 度由存在于所述滚筒2与反向滚筒17之间的狭缝18的宽度1确定。
乂人本发明的不同施加可能性中可以看出，在用于生成压花图案 的交联之前，通过液体或热浆料途径实现的压花层的制造。通常， 使用基于聚酯、聚醚、聚氨脂、或其它的聚合物、或组合物、氨曱 酸乙酯等类型的树脂。反应基团是环氧树脂、(ME)丙烯酸脂、呃 硫醇、乙炔醚，它们通过自由基或阳离子法能够光致聚合。树脂会 -故选择成使其在完全交联后适合于至少14(TC的温度，如果需要， 双交联系统应该是可4于的并且可以考虑进4于后烘干。为了改变流变 能力和物理特性，可以在树脂中加入填料(charge)和/或增韌剂 (flexibilisant )。有利地，所述树脂用在基于3皮璃纤维或碳纤维的结构复合物中，通过专门的黏着剂与其它材料层或纤维加强体
(renfort)层结合也是可行的。
至于纯树脂的物理特性，其具有尽可能高的韧性。杨氏才莫量包 含在800与2000 Mpa之间，优选;也大于1500 Mpa。 4氐抗磨损(以 及抵抗冲击和机械过载)的能力很高。另一个要求是通过接触或摩 擦不会产生静电。所述树脂应该提供表面的防附着性，即在操作期 间，颗粒在4妾触时不会有4壬<可堆积。
至于要作为涂层被施加到金属滚筒或圆柱形复合套筒上的光 致聚合物，其光致聚合可以通过阳离子或自由基(UV或可见的) 系统来实现，所述光致聚合物具有的翻性允i午在40'C和6(TC之间 进行的涂覆。涂层复合物会沉积0.1-2 mm的厚度，该厚度在连续沉 积的大小(masse)上是可交联的。所述复合物可以以更大的(两 倍或更多倍)可交联厚度进行施加，那么必须设置增进各层之间粘 性的系统。压花层的凸出部分例如可以通过掩才莫和例如370 nm波 长的紫外光来显影。如果是两层，则所述凸出部分具有0.2-1.2 mm 的深度或者更深。
具有多于一层的凸出部分可以通过含有光敏引发剂的叠置层 实现，所述光敏引发剂在不同区域中吸收每层的互补质量和夹层滤 光。例如在小于一分钟的曝光后，所述凸出部分可以^皮显影至树脂 的中间交耳关3夫态。
所述复合物具有大于75邵氏D的石更度和室温下大于1000 Mpa 的弹性模量，并且一直到80。C时仍保持大于500Mpa。所述复合物 具有与大于100kg/cml的电荷和大于100m/min的速率相匹酉己的弹 性和机械特性。所述树脂是抗冲击和抗磨损的，同时通过将其压在
成地或层压地复制到复杂的或非复杂的多层非纺织品上。所述表面在光致聚合和清洁后具有足够的对纸屑的防附着性，以便避免随后 操作中沾污。
在下文中会作为非限制性的示例给出光壽文聚合物的配方，在本 发明范围内可用于粘性从4氐至高的、以具有动态特性和磨蚀强度的 树脂为基础的复合物，可适用于压花，而且对于具有玻璃无纺或机
织织物的复合加强体是适用的。才艮据一个配方，该复合物包括100 重量份的聚氨酯丙烯酸酯、聚醚型的低聚体、诸如由Cray Valley公 司以CN981命名出售的脂肪族聚酯聚氨酯二丙烯酸酯(aliphatic polyester urethane diacry late ); 25重量份的三丙烯酸酉旨单体由Cray Valley出售的SR368型的三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯；以 及酰基膦型光牵丈引发剂(例如BAPO、 Irgacure819、 TPO Darocure )， 该光壽丈引发剂占光每丈聚合物重量的0.05%-2%。该配方在0.1-3 mm 的厚度中在峰值大约是380 nm的UV光中是可交联的。根据另一 个配方，在已给出的配方中分别添加3到10重量份的亚微，见焦化 硅(200 m2/g )。
根据另一个配方，特别是用于黏着到刚性支撑上的所述光壽丈聚 合物系统包括50重量份的CN981型的聚亚安酯低聚体、50份重量 的环氧丙烯酸酯低聚体、Cray Valley的CN104型的双官能双酚A丙 烯酸脂、10 4分重量的SR368型的三官能单体、以及三丙烯酸酯单 体(诸如Cray Valley的SR9051的酸型增粘剂)，该增粘剂提供了 在金属基或热交联环氧复合物上的附着力。
另一个配方包4舌50重量份的CN981、 50重量份的CN104、 20 重量份的SR368、 5重量份的SR9051和以BAPO命名出售的光每文 引发剂，该光敏引发剂占光敏聚合物重量的0.05%。
在本发明的范围内，还4吏用了一种具有单向或 又向玻璃纺织加 强体的树脂，其可以在0.3-2 mm的厚度中通过辐射^皮交联，在工业应用中，通过替代滚筒其可以用作复合套筒来支持连续印刷结构或
弹性结构。那么另一个配方包4舌50重量份的CN981、 50重量份的 CN104、由Sartomer以833S命名出售类型的三环癸烷二甲醇丙烯 酸酯和光每文复合物的0.1%重量的BAPO光敏引发剂。
从已经做出的对本发明的描述中可以看出，本发明涉及光壽文复 合物的显影，该光壽丈复合物具有一艮据应用的要求而确定和调整
(ajust6)的模量。按配方配置好的光敏聚合物保证了静态载荷和对 要被压花的材料的防附着性方面的良好折衷。该光壽丈聚合物是足够 透光的，并且通过自由基或阳离子处理在0.4-2 mm的深度上对光是 可以起反应的。本发明包括一种用于将这种光敏聚合物粘结到金属 或者具有玻璃或另一种材料(比如碳或芳族聚酸胺)的环氧复合物 上的系统。本发明提出了使用 一种非常有粘性但在室温下不粘(non p6gueuse )的树脂，可以通过在小于80。C的温度下注入(coul6)该 树脂来使用。通过本发明，在已知直径的支撑件上获得了这种复合 物的规则的连续沉积，所述支撑件根据所述复合物的粘性特点可以 是固定的或4争动的。该;冗积在长度达4米、平均直4圣达800 mm的 圓柱形台上具有误差在+/- 1/100内的厚度。具有一个或两个光致聚 合步骤的多层可以由两种光敏引发剂在不同的波长下制成，其中在 叠层区域与压印区域之间具有两个凸出部分高度级别或两个才莫量 级别。因此，可以制造具有更高模量的全内层，必要的话可驱散光 或者吸收光以便影响凸出部分的形状。本发明提供了通过数字方法 沉积连续掩模的可能性，该方法是通过石蜡或油墨喷射直接绘制或 根据掩模均匀沉积后的图案进行蚀刻。所述蚀刻可以是用IR激光 直接进行蚀刻以去除非凸出部分，或者可以是通过不可见光或紫外 线光化学途径直接形成凸出部分，其中通过热途径或溶剂去除残留 的树脂，为了获得正(良好的)凸出部分设计，所述光优选为395
-410 nm之间波长的，伴随具有或不具有用于所选波长的任何感光 剂的阳离子聚合或者自由基聚合。这种情况下，还可与室温下的液态树脂合作。通过使用具有蓝紫光的激光二极管，在具体的设备部 件上的激光系统的购买和维+务成本可以得到限制。本发明能够获得 在深度上精确的凸出部分，为了4艮好地进行才几械锚定，该凸出部分 具有可调整的形状，例如倾杀牛的形状。可以通过名牛面来调整凸出部 分的锚定、通过引入材料的特殊反射/吸收成份来调整凸出部分的锚 定、或者在激光束的情况下通过调整该激光束来调整凸出部分的锚 定。
本发明提供了 一种设备部件，通过该设备部件可以连续实现除
最后清洁步骤以外的所有步骤。该设备部件的生产时间小于4小时， 光敏聚合部分花费的时间小于半小时。
因此，本发明提出了一种方法，该方法不需要最后的加工，但 是同时通过蚀刻保证了 +/- 2/1006me的尺寸公差和光滑表面，该表面 提高了对纸纤维碎片的防附着性。
/人本发明的前面描述中可以看出，通过本发明可制造压花;衮 筒，由基于环氧树脂、氨基曱酸乙酯等的树脂构成用于压花滚筒的 凸出部分外层，所述凸出部分外层趋向于在待变形的材料中产生压 痕，当涉及需频繁翻新收藏品和生产限量版印刷品时，才艮据本发明 的压花滚筒非常适用。压花凸出部分例如可以通过UV-可见激光或 通过非相干UV-可见光容易地制成。本发明可用于纸或墙纸、纤维 素棉织物、薄膜和皮革制品、多层复合包装的压花，可以用于纸和 包装的标记和折痕、可以用于贴金箔以及类似的方法等。
本发明提供了相当多的优点，例如制造压花滚筒的快速性和简 便性以及电力消库t的降低和操作的减少。通过爿年所描述的和图中所 图示的具有均勻厚度的涂层施加到转动的滚筒上，可以获得圆柱形 部件，该部件具有0.1-3 mm厚度的光敏聚合物层。在浸渍期间可以通过多层的覆盖(drapage )或缠绕(bobinage ) 引入线或玻璃纤维织物或玻璃和芳族聚酰胺纤维织物的加强体。光 每丈聚合物层在波长是350 mm-405mm之间的紫外光中尤其是可交 耳关的，其中的曝光时间在10秒到1分钟之间。这种交联方法可以 与圓柱形部件的支撑件的转动结合使用，或与圓柱形部件的支撑件 的转动及纵向位移结合使用，或者与圓柱形部件的转动及辐照系统 的纵向位移结合^f吏用。可以利用掩才莫直接在复合物结构上形成凸出 图案。在通过掩模曝光后，通过在一股压缩空气下或通过合适的泵 进^f亍4由吸而去除该材并+来提供用溶'液或加热的方法进行的清洁，以 减小未交联的材料的粘性。为了获得所需的机械特性，后曝光是可 行的。所述光敏聚合物层(其可以是增强的或未增强的并且是可调 整的)可以形成在滚筒上或形成在金属套筒上或形成在固定至滚筒 的复合物套筒上。
权利要求
1. 一种诸如滚筒或套筒类型的压花装置，在所述装置的外圆周表面上包括凸出和凹进的压花图案，所述压花图案用于被复制到平坦且可变形的材料上，其特征在于，所述滚筒或套筒(2)具有光敏聚合物涂层(6)，所述光敏聚合物涂层的外表面具有凸出的压花图案(4)。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光敏聚合物涂 层(6 )形成在初级基底层(5 )上，所述初级基底层介于压花 涂层与支撑滚筒(2)之间。
3. 根据权利要求1或2任一项所述的装置，其特征在于，所述光 敏聚合物涂层(6)是具有确定和调节的模量的光敏复合物， 以便不产生静电荷并且对于要被压花的材料是防附着的。
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光敏复合物包 括具有杨氏模量的树脂，所述杨氏模量包含在800-2000 MPa 之间，优选地大于1500MPa。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，压花 涂层(6 )具有大于75邵氏D的石更度。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，压花 涂层具有的弹性才莫量在室温下大于800 MPa，在80。C的温度 下大于500MPa。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，压花相匹配的弹'J"生和枳4戒特性。
8. 根据权利要求1至7 '中任一项所述的装置，其特征在于，光每文 聚合物涂层(6 )具有1至3mm的厚度，该厚度在高度为0.2-1.2 mm大小的凸出部分中是可交联的。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，压花 涂层(6)包括压花凸出部分(4),所述压花凸出部分具有优 选通过多个层的叠置而获得的多层。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，压花 涂层(6)被选择成允许通过油墨或石蜡的喷射进行掩模的沉 积，或者形成蚀刻的掩才莫，或者进一步经由可见光或紫外线的 光4匕学途径直4妄形成凸出部分。
11. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，为了获得正凸出 部分i殳计，所述压花涂层(6 )适于4吏用波长在395 nm和410 nm之间的光，并伴随具有或不具有用于所选波长的4壬<可感光 剂的阳离子聚合或者自由基聚合。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，压 花涂层(6)包括凸出部分，所述凸出部分的侧面是倾斜的以 便保证良好的机械固定。
13. —种用于制造根据权利要求1至12中任一项所述的压花装置 的方法，其特征在于，将构成压花涂层(6)的材冲牛(8)施加 在被驱动得旋转的支撑滚筒(2)的外圓柱表面上，并且使用 构件(9， 14, 17)来使施加在所述支撑滚筒(2)的外圆周表面上的材料的厚度均勻，并且通过借助掩^^莫将光敏聚合物涂层 曝光来形成凸出的和凹进的压花图案。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使用可平行于支 撑滚筒的轴线移动的施加装置(10)来施加压花涂层的材料(8)。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，用于使涂层的厚 度均匀的所述构件是刮板(9)，所述刮外反(9)沿着所述滚筒(2)、平行于所述滚筒的轴线、在距所述滚筒的表面预定的距 离下延伸，所述预定距离对应于所施加材料层(6)的厚度。
16. 根据权利要求13或14任一项所述的方法，其特征在于，用于 使所施加的压花涂层材料层的厚度均匀的所述构件是辊(14 )， 所述辊的转动轴线平4亍于所述滚筒的转动轴线，并且所述專昆可 沿着所述滚筒、平行于所述滚筒的轴线、在距所述滚筒的外圓 周表面预定距离下轴向平移，所述预定距离对应于压花涂层(6)的厚度。
17. 根据权利要求13或14任一项所述的方法，其特征在于，用于 使压花涂层的厚度均匀的所述构件是滚筒(17),所述滚筒的 转动轴线平行于所述支撑滚筒(2)的转动轴线，并且所述滚 筒(17)被设置成在两个滚筒之间形成狭缝(18)，所述狭缝 的宽度对应于压花涂层(6)的厚度。
18. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过浸在涂层材 料槽(20)中将所述压花涂层材料施加于所述支撑滚筒(2) 的表面，并且，使用滚筒(17)使所施加的材料厚度均匀，所 述滚筒(17)的转动轴线平行于所述支撑滚筒(2)的轴线，并且所述滚筒(17 )被设置成在两个滚筒之间形成狭缝(18 ), 所述狭缝的宽度对应于压花涂层的厚度。
19. 才艮据4又利要求17或18任一项所述的方法，其特4正在于，所述 狭缝(18)的宽度通过两个滚筒的转动轴线的距离Al的改变 是可变化的。
20. 根据权利要求13至19中任一项所述的方法，其特征在于，使 用基于环氧树脂、聚氨酯树脂或类似物的可交联树脂来制造压 花涂层(6 )。
全文摘要
本发明涉及一种诸如滚筒或套筒类型的压花装置，该装置在其外圆周表面上包括凸出和凹进的压花图案，所述压花图案用于被复制到可变形的平面材料上。该装置的特征在于，滚筒或套筒(2)具有光敏聚合物涂层(6)，该涂层的外表面具有凸出的压花图案(4)。本发明用于在可变形的平面材料上压花。
文档编号B31F1/07GK101460298SQ200780020942
公开日2009年6月17日 申请日期2007年4月2日 优先权日2006年4月6日
发明者克里斯蒂安·赖因哈特, 埃莱娜·比亚瓦, 舒艾卜·布卡夫塔内 申请人:麦德麦印刷解决方案欧洲股份公司