專利名稱：用熱壓印膜和沖模的干壓印裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用熱壓印膜和沖模同時還用熱量，壓力和時間對工件進行干壓印的裝置，其中，工件和沖模上下彼此保持相對運動，并在熱壓印膜處于中間夾緊的情況下保持接觸，同時，這熱能可被傳遞，而后再被送離，由此，與沖模相適應的熱壓印膜被貼置在工件上，在冷卻時間過后，壓印膜上除了壓印圖案外的其余部分就從工件上剝離。本裝置還具有一個工件接收臺，一個脈動式工作的熱壓印膜推送裝置和一個加熱裝置，該加熱裝置用于由可彈性變形的材料制成的具有一個沖模體的沖模。本發(fā)明特別適用于在采用熱壓印膜壓印的方法時壓印柔性的塑料空心體或壓印在其表面上置有塑料層的空心體。例如可以壓印吹制的塑料瓶，特別用于化妝工業(yè)-壓印具有相同橫截面的瓶子。在此，要壓印的工件表面細節(jié)是如何構成的這并不起重要作用;這種表面可以設置成特別平坦的，或是凸起的圓，凸面的橢圓，或者也可以是凹面的。
這里所談及的熱壓印膜壓印是一種干壓印方法，其中，該熱壓印膜要粘到工件的被壓印表面上或者說熔化到上面。而熱壓印膜本身包括一種承載帶，一個分離層，根據(jù)目的還有一種保護漆，以及實際上的顏料層，而這種顏料層經常附加含有金屬層，熱壓印膜本身，含有附到塑料的待壓印表面上的粘結或連接層。除了承載帶以外其余所有的層在壓印過程中都要疊置到待壓印表面上，并在適當?shù)睦鋮s之后就在那里從熱壓印膜上以及承載膜上撕下，即在它們被粘貼以及與被壓印的表面相連接的地方撕下。在開頭所述類型的裝置已在DE-PS3421029中公開，在這篇文獻中還摘述了兩種現(xiàn)有主要的壓印方法，即一種位移方法和另一種滾壓方法。該DE-PS3421029就其本身而言表明了一種干壓印的方法，在這種方法中，通過將沖模連續(xù)地放置到整個模面上而使其與工件接觸，并由此使沖模至少在模面區(qū)域內被帶到一個與工件構型相對應的形狀位置上。此時，該沖模由一個基體，例如一個薄的金屬帶，和一個沖模體例如一個橡膠混合物組成，該混合體具有一個和所希望的壓印圖案相對應的沖模表面。于是熱量可在基體中產生并傳遞到沖模體上，通過熱傳導作用該熱量到達沖模表面上，在那里熱量被傳遞到熱壓印膜上和被壓印工件的表面上。
在熱壓印膜壓印方法中，除了堅硬的沖模以外還可應用多少有點彈性的沖模，依此，沖模上的高出位置應該盡可能地與被壓印工件的表面上的所有不平度相適應。該彈性沖模在高出位置上的變形是由作用力產生的。通過這種施加的作用力，使沖模體的沖模表面與被壓印工件表面上的不平度相適合。由此，在壓印中就會出現(xiàn)明顯可辨認的扭曲變形，這是當采用比較大的作用力進行加工時的特別的情況。此時，特別精細的線條或細小的文字就被壓碎，并存在著印制的畸變，直至造成不可讀用。在一旦對印制圖案提出基本的質量要求的情況下，上述這些缺點就嚴重地限制了熱壓印膜印刷的應用可能性。
公知的是，所壓印的工件，鑒于其壓印表面結構只能按公差范圍，也即在基本的公差帶內制造出來。此時，在二維方向上發(fā)生不平度，出現(xiàn)倒塌位置等等是不可避免的，例如，當所壓印的是一種平坦的壓印圖案時，該圖案通過這種倒塌位置就會偏離延展，因而就會出現(xiàn)該熱壓印膜不會與壓印表面保持必要接觸的位置。對此，人們可以施加相反的作用，即從工件的背面來進行較強的壓制作用，例如通過給一個被壓印的瓶子鼓氣。一種另外的可能性在于，將沖模制成較厚的結構。兩種措施也可以聯(lián)合起來應用。然而已經證明，不管是單個采用還是聯(lián)合采用上述措施都是有缺陷的。由于從后邊施加了一種較強的壓力，這就使敏感的被用來制造沖模的橡膠負荷過重，以致于產生一種脆變和一種極限損害。此外，以此種形式和方法壓印的文字就容易被壓壞。如果與此相反將沖模的沖模體橡膠層做得較厚，那么，熱量傳遞的途徑就變得較長和較大。此時，對于所必需的熱量的傳遞就不得不提供一個較大的溫度差，也就是說，在其中要產生熱量的基體必須被加熱至較高的溫度。這樣，該沖模體的材料也就再次承受溫度的較強損害，而且發(fā)生附加的損害。最后的結果是減小沖模壽命。
人們可以通過使沖模相對于待壓印工件的表面偏移而在壓印過程中作自動地補償來實現(xiàn)基本的改善，就如在國際專利申請WO81/01536中所描述的那樣。而沖模的位置偏移可以再一次被細分，其中，將沖模分成單個的節(jié)段，這些節(jié)段是分開彈性安置，如在US-A-3961575中描述的那樣。然而，在許多情況下這樣一種結分是不可能的，例如，在整個的壓印圖案上必須壓印出連續(xù)的精細線條的情況。通過這些指出的措施，人們就可實現(xiàn)缺陷和偏移的減少，但是在空心體的壁厚有差別的情況下，總還必須在相應的部分區(qū)域內對不平度加以補償。這種對壓印圖象質量的不利影響在采取這種措施的情況下也還是基本上存在著。
本發(fā)明的任務在于，建立一個開頭所述類型的裝置，借助它，就能夠對于帶有表面幾何形狀偏移的，亦即例如帶塌陷位置的，有不平度的和/或壁厚不同的工件，尤其在柔性的空心體情況下進行壓印，它具有真正好的工作壽命，還可在熱壓印膜壓印方法中采用大功率壓印，同時，這敏感的沖模盡可能少地承受熱力和機械的負載。
按本發(fā)明，這一點是如此實現(xiàn)的，即，沖模體設置成薄壁結構，以使它安靠到待壓印的工件上時自身在工件表面上可局部彈性變形，同時，沖模體在其背離沖模表面的那側上置有一種正的力傳遞凸起，它設置成與沖模表面相對應或相類似的，在沖模表面背面上對沖模體設置一個彈性的壓印墊以使沖模體作彈性變形。該沖模體被制成特別的薄壁結構，以使它可局部地在其平面內作彈性變形，依此，就存在著在一個例如平坦的表面內發(fā)生待壓印工件不平和塌陷的可能性。在沖模體的背面上，設置一種正的力傳遞凸起，而這些位置有意識地將作用力傳遞到沖模體和沖模表面上。此時，并不涉及到大的作用力的情況，而是首先關系到用盡可能小的作用力完全有目的地、局部地進行作用，但是該作用力足夠使一個清晰的壓印圖案形成。這相對小的作用力對沖模的工作壽命，并由此，也對沖模體的壽命具有有利的影響，因為這彈性材料在機械方面的應力是較小的。沖模體的彈性材料的背面位置上的性能也如沖模的其它組成部分一樣不被損害。這種力傳遞凸起是正的，也就是說表現(xiàn)為一種陽模。它在正的一側上具有與工件上應該制成的壓印圖案相同的或一種類似的影像圖。這力傳遞凸起的接觸表面可以從沖模體的背側表面上突出出來，或者也可以齊平地包含在這一表面中。還有可能的是，所選定的接觸表面的詳細寬度尺寸是不同于沖模體的模面結構的，但是兩者的凸起型面必須彼此總是對應的，也就是說，一個從后向前的，亦即從力傳遞凸起至沖模表面的力傳遞作用必須是可能的。在沖模體的背離沖模表面的側面上設置一個彈性的壓質墊以使沖模體作彈性變形或者設置一個不管怎樣會起作用的壓制墊，以便借助這個壓制墊就可使薄的沖模體做局部的彈性變形，這樣就可消除倒塌位置和不平度，而且沖模體不會承受多余的機械和熱力變形負載。在其中將作用力加以傳遞的這些路徑，也就是最終對沖模體彈性材料進行由壓印所要求的沖擊的力的傳遞途徑是非常短的，這同樣適用于熱力負載的情況。由于對沖模體部件的局部加熱，對于加熱裝置是設置在沖模體內的這種情況，就存在著熱傳導的短路程，而沖模體的材料就不會因熱力產生過度應力。當在沖模表面上必須形成從250℃至270℃的溫度時，加熱裝置就要在產生熱能的地方造成260℃至280℃的溫度。沖模體的特別薄壁性對于較大的柔韌性起有利作用，以及在補償缺陷位置，倒塌位置和壁厚差別上都是有益的，而此時用最小的作用力就可通過壓制墊進行壓印工作。由此，在沖模體和沖模表面中產生一個較小的機械應力，從而導致沖模的較長久的壽命。此外，通過應用本發(fā)明構造的裝置，次品即使沒有完全避免也還是變得明顯地減少了，因為這些按公差要求處于公差帶界限上的工件也做了信得過的壓制工作。還有可能的是，通過獨立的局部的加熱裝置的設置使沖模表面的不同位置上產生不同的局部溫度并依此制出壓印圖案。按這種形式和方法，就能夠單方面地將相對于精細線條的平坦部分獨立進行處理。由于沖模之沖模體的壁厚較小，這圓球形的工件也就可在限定的范圍內進行壓印了。另外有利的是，對一種用該新的裝置配備的壓印機械進行調整的時間明顯地縮短了，因為該沖?？筛玫剡m應于公差要求并可在一個較寬的范圍內調整。最后，這能量消耗也明顯降低了。在應用熱壓印膜印刷時的熱能消耗大約為現(xiàn)有所需熱能的1/20至1/30。這種使沖模的沖模表面提高了的位置，使用比現(xiàn)有技術中小得多的作用力就可在待壓印工件上的不平坦表面區(qū)域進行壓印，此時，這種壓印通過壓制墊用很低的壓力就可進行。由此，就避免了導致沖模體材料的揉搓擠壓的作用，否則由于這種揉搓作用就會出現(xiàn)不清楚的線條粗細。這壓制墊最終必須只被予加應力到如此程度，即這必需產生的作用力使沖模表面區(qū)域中的高出位置與沖模的彈性相一致地處于與待壓印工件的不平表面相接觸。
該加熱裝置可以設置在沖模體上或設置在沖模體中，并局部地根據(jù)壓印圖象作限制性安置，也可使這加熱裝置構成力傳遞凸起物。此時，加熱裝置是設置成導電板式的，同時，這單獨的導體要這樣實施和安置，即使它們至少與壓印圖案相類似。當加熱裝置的材料由于是金屬而在一定程度上是非彈性的時候，就在沖模體的彈性材料中出現(xiàn)堅硬的位置，也即是這按作用要求而存在的力傳遞凸起物，而不存在向背面凸起的位置。當這加熱裝置不設置在沖模的基體上而直接設置在沖模體上或設置在沖模體中時，就形成一個連接沖模體較小壁厚特別小的途徑，通過它使熱量在熱傳導作用下作必然性傳遞。此時，加熱裝置不再平坦地延伸通過沖模的基體，而是局部地按照印制圖案作限制性安置，以使一起構成壓印圖案的每個沖模表面的凸起位置被單獨加熱。
另外一個實施方案在于，由可彈性變形的材料制成的沖模體設置在承栽體的一側面上，而由可彈性變形的材料制成的力傳遞凸起物設置在承載體的另一側面上。該承載體本身此時可以是一種特別的起到搬送作用的金屬條或者一種橡膠帶。在這種實施例中，該力傳遞凸起物的位置是向后從沖模體背側的表面上凸起的，以使它們能夠以這種型式和方法通過與壓制墊的接觸傳遞最小的，但卻是夠大的作用力。
這種力傳遞凸起物可以特別地在其與壓制墊的接觸表面處設置成與沖模體的沖模表面類似的，而且相等的，也可小于或大于的結構。當力傳遞凸起物由一種金屬導體帶制成時，按照目的要求，導體帶的導板最終要設置成小于沖模體之沖模表面的外形輪廓。如果與此相反該由凸出位置形成的力傳遞凸起物是由可彈性變形的材料構成的，那么此時一種比沖模體的沖模表面大的結構是有意義時，這就是說，在背面上正向生成的字母和線條在其寬度和高度上都設置成大于那些在沖模表面中構成印制圖案的字母。以這種型式和方式就可以實現(xiàn)一種在力傳遞凸起物和壓制墊表面之間降低表面擠壓的作用，這樣就同樣導致延長壽命的積極效果。一種恰好相同的力傳遞凸起物的尺寸的確定，在這一凸起物可以作為陽模從一個陰模中立刻制成的情況下是很簡單的。這種相等大小的結構設置具有生產上的優(yōu)越性。
該加熱裝置可以設置在沖模體中位于具有沖模表面的凸起部和力傳遞凸起物之間，同時構成承載帶，以使沖模體借助承載體或者加熱裝置可以同時操作使用，也就是說，可以在一個機器中保持張緊和運行。此時，該承載帶具有雙重功能。
該沖模體可以設置有力傳遞凸起物并構成一個往返運動的平板或構成一個也被環(huán)形驅動的帶。還可以在帶上進行一種往返運行的驅動。這種設置的具體結構應該服從于所期望的壽命以及印制時應有的速度等等。本發(fā)明裝置允許建立熱壓印臺，它可以作為與絲網印刷臺聯(lián)合的工作臺而使用，因為采用本發(fā)明的裝置，在壓印時的工作速度可以提高到絲網印刷臺的工作速度，以使兩臺不同的印刷臺最后可以在一個工作線中并列地或者前后按順序而無干擾地驅動。
還有的可能方案是，加熱裝置是在沖模體外邊設置，而熱量可直接往沖模表面上進行傳遞。此時，熱傳遞作用可以通過一個紅外線源來產生。這熱量將可直接地無接觸地傳遞到沖模表面上，或者借助一個中間滾筒或類似物的接觸施加熱傳遞作用，以致于熱量隨后于熱壓印膜印刷期間的接觸中最后沒有別的道路回傳給沖模體，而是直接地提供給壓印位置。
在加熱裝置和沖模體之沖模表面之間可以設置一個光欄，同時，這加熱裝置和/或光欄的位置是固定的或是可調節(jié)的。這樣一種光欄允許在和一個紅外線結合的情況下只有按照目的所要求的熱量傳遞到沖模表面上，而沖模體上的鄰近表面，即可以做支承表面起作用的地方，就保持比較冷的狀態(tài)，依此，在這種類型和方式中印刷缺陷就已是不可能的了。該光欄特別在固定安置的情況下還可以被冷卻，這樣，它本身就不會由于紅外線輻射而成為一個射線源。但是，將一個光欄或多個光欄安置到一個回轉帶上也是可能的，同時，這個帶可以在向后的彎道中穿過一個冷卻室或類似物，以排除多余的熱量。
該壓制墊的硬度應該適合于沖模體的材料硬度，而且，該硬度的程度應使沖模體的彈性變形是可能的。當沖模體設置得特別軟的時侯，壓制墊也制造得特別軟。當沖模體具有極大的硬度時，這壓制墊也必須能夠克服這較大的硬度。當然，選擇特別軟的結構是有意義的，因為這不取決于沖模表面的一個高擠壓作用力在熱壓印膜上，并由此在待印工件表面上的產生，而是僅僅取決于沖模體的局部彈性變形。這種變形應該是剛好使得在沖模表面的全部位置上，雖然有沖模體的這一變形，仍以大致相等的擠壓力在熱壓印膜上進行壓印。
力傳遞凸起物可以在其接觸表面處設置成與沖模體的沖模表面相同的結構，并且在接觸表面和壓制墊之間可以安置一個分配橡膠帶。這一橡膠帶可保護對壓力敏感的壓制墊以防止力傳遞凸起物擠入壓制墊的材料中，從而予防壓制墊的損壞。這種分配橡膠帶就把由它傳遞到壓制墊上的作用力支承在一個較大的平面上，這對壽命的提高很有益的。
作為壓制墊可以設置成一種液壓式或氣動式的枕墊，一個由泡沫材料或類似物制成的緩沖墊。此外，一種可氣動吹氣的囊就能實現(xiàn)它的功能。還有一種作為棉球的壓制墊的結構設置也是可能的方案。
作為加熱裝置可以按照壓印圖案的結構和安置設置一個導電板，該導電板具有一種承載膜和一個在其上安置的電阻金屬帶，當然也可以安置許多電阻金屬帶。而承載膜此時僅有的任務是安放和固定電阻金屬帶。不僅承載膜而且電阻金屬帶都是設置得特別薄的，并可以直接安置在沖模體的后邊，即到將這電阻金屬帶轉向沖模體這樣的程度。當然，將導電板置于沖模體的材料中也是可能的方案，在這一情況下就形成特別短的熱傳導路徑。
在導電板的承載膜和壓制墊之間可以設置一個由彈性材料制成的熱隔絕層。這個層體可以是壓制墊的組成部分，但也可以是一種獨立的由不同于壓制墊的材料制成的層件。
該沖模體本身可以例如設置成支承掩模，此時，它在另外的區(qū)域上具有沖模表面，這兩個提到的區(qū)域也可以由不同的材料制成。而具有沖模表面的沖模體按照目的要求由一種有良好的熱傳導性的材料混合物構成。在支承掩模的區(qū)域內可以利用一種具有不良的熱傳導性的材料。與局部起作用的加熱裝置相結合，就可實現(xiàn)只在沖模體上具有沖模表面的地方調節(jié)至壓印所必需的高溫度，此時在構成支承掩模的部分的溫度是較低的，以致于在那里顏料層不會從壓印膜上剝下。但是，構成支承掩模的區(qū)域由良熱傳導的材料制成也是可能的，然而此時，必須對這一區(qū)域實施冷卻作用。
這壓制墊可以和沖模體作經久的連接，以使沖模制成一個整體。還有一個分開的結構設置也是可能的，盡管這一點一般還不推薦。通過壓制墊和沖模體間的連接，就可以實現(xiàn)壓制墊的彈性與沖模的彈性精確地相協(xié)調一致。該壓制墊可以具有一個特別大于沖模體的壁厚，以使壓制墊的局部聚合擠壓不呈現(xiàn)在或幾乎不呈現(xiàn)在壓制作用力的變化中。
這壓制墊也可以由熱絕緣的材料構成，并因此而起到熱隔離層的作用。由此一個單獨的熱隔離層就省去了。
該壓制墊可以設置成產生大約100克/厘米2(g/cm2)壓力的結構。這種特別小的壓制力表明，在熱壓印膜印制中根本不取狀于采用大的壓制作用力，所必要的僅僅是，使沖模表面在待印制工件的不平表面上也能實現(xiàn)一種好的符合表面要求的安置。壓制墊首先起到了使沖模體彈性變形的作用，且由其所施加的作用力是與沖模體協(xié)調一致的。此外，還可靠地保證了與熱壓印膜的接觸作用，或者說，可靠地將熱壓印膜置于工件表面上。
本發(fā)明將借助每個實施例進一步作清楚的說明和描述。


圖1第一個實施例的沖模截面2一個處于熱壓印膜印刷中的沖模部分截面3一個實施例的沖模之沖模體部件視圖，這些部件實現(xiàn)支承掩模的功能，圖4一個具有完整的沖模體的和圖3作類似描述的視5一個屬于圖3和圖4實施例的導電板視6一個本發(fā)明裝置在壓印一種平坦工件情況下基本部件的簡圖描繪圖7一個在壓印圓柱形工件時的另外的傳遞類型圖8一個壓印凹形工件表面時的另外的實施方案圖9一個另外的，基本的壓印圓柱形工件的結構設置圖10一個另外的壓印平坦工件的可能方案圖11一個另外的壓印平坦工件的實施結構方案圖12一個另外的實施例的沖模截面13不同實施例的沖模詳細描繪14一個另外的在印制臺上設置沖模的實施方案圖15一個另外的印制臺的實施結構在圖1中描述了一個沖壓模1的基本結構，沖壓模1具有一個由橡膠混合物構成的沖模體2，并且沖模體2置有一種由凸起的位置形成的沖模表面3，該表面3與陽模構造中的壓制圖案要一致，也即與要壓制的工件上所顯現(xiàn)的圖案一致。而沖模體2的其他區(qū)域或者說沖模表面3的其他區(qū)域可以構成一個支承掩模4。在沖模體2的材料中，正如這里所描述的，直接在沖模體2上在背離沖模表面3的那一側安置一個加熱裝置5，它基本上制成導電平板，并可具有這樣一個支承膜6，在支承膜6上設置有一個或多個電阻式金屬帶7，而且是設置在與沖模表面3的突出位置相對的位置上，以使表面3肯定相應地被加熱。這些電阻金屬帶7的比較硬的和因此而無彈性的位置就構成一個凸、凹排列的力傳遞凸起，它起到將雖然較小的但卻是必要的壓制墊的作用力傳遞到沖模表面上并由此傳到工件上。在這樣構造的沖模體2的背面上設置一個由可補償?shù)膹椥圆牧现瞥傻睦缬膳菽芰现瞥傻膲褐茐|8。該壓制墊8的彈性硬度要與沖模體2的材料彈性硬度相一致。在壓制墊8和帶加熱裝置5的沖模體2之間可以設置一個熱隔離層9。這個熱隔離層9也可以在壓制墊8的材料本身具有足夠的熱絕緣作用時去掉。人們從圖1中看出，該沖模體2是局部分別地被加熱的，而且是在沖模表面3所處的地方。與此相反，這些支承掩模4的區(qū)域不加熱。因此，支承掩模4的區(qū)域表面承受比沖模表面3還低微的溫度。
圖2表明一個具有圖1所描述結構的沖壓模1的橫截面，它表示處在通過熱壓印膜10與工件12的被壓制表面11相接觸的瞬間的情形。其比例是做了夸張描述的，為的是清楚地說明在工件12的表面11變化過程中出現(xiàn)的凹陷問題以及適合公差的不規(guī)律性問題。表面11可能具有不平度13、凹陷或類似的情況，正如它們在原本平坦的表面中所出現(xiàn)的一樣。當沖模體的高出位置亦即沖模表面3與表面11的相對應的位置進入接觸時，盡管存在不平度13，也能在工件12的表面11上制造出一個好的壓印圖案。對此，沖模表面3的高出位置的寬度14，亦即例如文字粗細在協(xié)調不平度13時不允許有變化，特別不允許局部地被擠寬，另一方面也不允許與表面11及熱壓印膜10只有一種過小的接觸。一種過小的接觸將導致在壓印圖案中的缺陷。而一種過強的接觸也將導致在表面11中干擾深的壓印。人們由圖2還可以看出，在壓制墊8上只須施加一個相對較小的壓制作用力，就可使本身設置得很薄的沖模體2被彈性變形到所必需的程度。該沖壓模1可以按照雙向箭頭16固定在一個升降頭15上，此處對它只作了簡圖示意，同時，該工件12支承在一工作臺17上。此處，工件12可以是如圖中所示被做成實體的也可以是空心體。
圖3表明的是在沖壓模1的沖模體2的可見表面上的視圖。但是所描述的只是沖模體2的構成了支承掩模4的部分。圖2表明了沖壓模1的沖模體2的完整視圖，也即還有那些沖模體上的構成沖模表面3的部分。該沖模表面3此處看來是作為陰模的?？梢岳斫猓瑳_膜表面3和支承掩模4的表面處于一個共同的平面中。該整個的沖模體也可以用一種連續(xù)的材料塊制成。通過加熱裝置的局部配合，沖模體2的一部分表面就變成沖模表面3，而其余部分就成為支承掩模4。圖5表明的是屬于圖3和圖4實施例的加熱裝置5和一個帶支承膜6及一種電阻金屬帶7的導電板，該金屬帶7在連接件18處終止，而連接件18是明顯寬于電阻金屬帶7的其余部份，為的是在電流通過這些薄的和少量覆蓋的電阻金屬帶7時，能按要求在那些位于沖模表面3的凸出位置后邊的位置上產生熱量。由此，就存在著用于熱傳導的特別短的路徑(參見圖1)，以致于在導體帶7的溫度和沖模表面3的溫度之間有一個大約10℃的較小溫度差就足以完成這種熱傳遞作用。
圖6再一次清楚地表明了在即將進入接觸前的該裝置部分的基本安置，其中，這熱壓印膜10被沖模1朝著工件12的表面11壓制。圖7則表明另外一個設置方案，此外該沖模1是安置在一個滾筒19的圓周上的。在可以由硬材料例如由鋼或塑料制成的滾筒19上，首先在其表面上安置壓制墊8，壓制墊8由彈性的柔軟材料制成。此處，壓制墊8可以長久地固定在滾筒19上。同時，沖壓模1的部件都是可更換的，而該沖模體2和熱隔離層9則借助于彈簧元件20固定在該圓周上。當不設置熱隔離層9時，該彈簧元件20也可以直接抓接在加熱裝置5的支承薄膜6上。該被壓制的工件12此時具有圓柱形的結構，例如可以是一種塑料瓶。在工件12和具有沖模1的滾筒19之間運行著熱壓印膜10?？梢岳斫?，采用圖7的這種裝置當然也可以壓制如圖6所描述的那種具有平坦表面11的工件12。
按照圖8的實施例特別適合于壓制一種其表面11為凹下的工件12。包括壓制墊8在內的沖模體1此時是安置在一個變形的鋼板21上的，鋼板21本身的柔性是有限的。人們看到，在這里部件相互靠近的情況下，沖模表面3首先安放在中間位置，也即在表面11的最深位置處，然后向兩邊滾壓靠置。
在圖9所描述的設置方案中，包括壓制墊8在內的整個沖模1是安置在一個由塑料制成的承載膜22上的。與該沖模相對應設置了一個硬的滾筒23，它按照指示的箭頭滾壓在沖模1上，而此時，被壓制的工件12則按雙向箭頭16的方向舉起，并且，壓印膜10與支承掩模4和沖模表面3進入接觸。該滾筒23和工件12也可以是在水平方向固定并可轉動的，此時，該沖模1可在水平方向運動。
圖10表明一個完全類似的實施例。在這里，當工件12在中間夾緊熱壓印膜10而與沖模1進入接觸時，在沖模1背側的上方只相應地安置一個刀刃形的工具24。此處，該壓印圖案同樣被刮印出來。圖9和圖10的實施例可以應用在平坦的工件12上，也可以用在彎曲的工件表面上。最后圖11表明的一個實施方案是，在沖模1的后邊設置一個液壓式或氣動式作用袋25，例如是一個可鼓氣漲起的氣囊或類似物。用此方法，也可將沖模1帶到接觸的位置上。該沖模1自身還可再具有壓制墊8。
在所有的從圖1至圖11的實施例中正的力傳遞凸起物設置成沉埋式的，亦即通過導電帶或者說通過加熱裝置的電阻金屬帶7而構成，此時也可以將力傳遞凸起物26制成突起的并從沖模體2的背部表面突出出來，如在圖12至圖15的實施例中所描述的那樣。在圖12的實施例中，此處的沖模一方面由沖模體2構成，而另一方面則由壓制墊8構成，該壓制墊8安置在承載膜22上。該沖模體2具有一體式的加熱裝置5，它可以設置成具有恒定寬度的帶狀的電阻加熱元件，或者也可在壓印圖案區(qū)域內開槽設置。在加熱裝置5的兩側邊上，設置有由彈性材料，特別是橡膠或者硅樹脂制成的區(qū)域，同時，在朝向工件的那側上的突出位置構成了沖壓表面3。在朝向背面的一側，也即轉向壓制墊8的那邊，置有突出的正的力傳遞凸起物26，它是制成陽模式的，并且其尺寸和排列準確地與沖模表面3的凸起型面相一致。在沖模體2和壓制墊8之間還可以設置一個橡膠帶，但是此處由于顯而易見的原因而未描繪。
在為了熱壓印膜壓制的目的而將這些部件組裝在一起的情況下，作用力將通過力傳遞凸起物26來施加，然后該力借助彈性的橡膠帶支承在壓制墊8的大致較寬的基體上，以使該壓制墊8保持一個較長的工作壽命。那里將不會形成由于力傳遞凸起物26的原因而塌陷的、失去了它們的回復能力的位置。所描述的橡膠帶可以作為一種壓制墊8的表面層化物而設置。
圖13表明沖模體2的局部剖視圖，并且，首先該加熱裝置5制成金屬帶形式，其上，還同時使用沖模體2。在加熱裝置5的兩側面上，或者金屬帶的兩側面上，覆蓋有相同厚度的或者也可以是不同厚度的彈性材料，然后例如用一種激光雕刻機將相應的不希望有的材料部分從上述彈性材料上去掉，以便產生如它們在圖13的系列詳圖中所表明的結構。在轉向工件的下邊一側上，設置了作為陰模的沖模體2，它具有沖模表面3。圖上用粗體字a和直線表示的寬度a完全與用粗體字b和直線表示的力傳遞凸起物26的寬度b相對應，它位于和此處未描繪出的壓制墊8相接觸的表面27上。在加熱裝置的一側上安置一個陰模，而在加熱裝置的另一側上則安置一個陽模。
但是，這一結構也可如此設置，即力傳遞凸起物26在接觸面27處的寬度選用大于沖模表面3中粗體字a所表示的寬度。最后，相反的結構設置也是可能的。以這種類型和方式就能使所傳遞的作用力按照目的要求以較大或較小的表面壓力而起作用。
在圖14中描述的沖壓臺可以看作為圖7實施例的一個優(yōu)選方案。該壓制墊8是安置在一個滾筒19上的，滾筒19是可旋轉安置的和/或在高度上是可變化的，但在水平方向是不可移動的。而要壓制的帶有表面11的工件12也是可轉動的，但是在水平方向是不可轉動的。該沖模體2在此處是安置在一個制成平面的加熱裝置5的一側面上的，而加熱裝置5是制成帶狀的。在加熱裝置與的另一側面上置有帶接觸表面27的力傳遞凸起物26。這加熱裝置5同時起到搬動的作用，在壓印過程進行時，它將按雙向箭頭28以脈動方式作往復運動。為此目的，該工件12就被舉起，或者帶有壓制墊8的滾筒19下降，直到這些部件達到相向的接觸為止。熱壓印膜10此時可以通過輥子29輸入，以便一方面將其只帶到與沖模表面3作直線接觸，另一方面保證很短的冷卻時間，直至熱壓印膜10再次與工件12的表面11分開。由此值得注意的是，在壓印圖案的所有位置上，僅處在直線接觸下進行壓印，并且在所有位置上的冷卻時間是不變的，或者說，在壓印過程中冷卻時間完全取決于沖模體2在雙向箭頭28方向上的運動速度。在圖15中描述了一個特別有利的實施方案。此處在滾筒19上也置有壓制墊8，同時圍繞它使沖模體2在承載膜6上以帶狀封閉作循環(huán)輸入。該循環(huán)帶通過一個回轉滾筒30而延展，它在滾筒19垂直方向的上方以平行的軸線設置。在按照箭頭31回轉驅動的帶上也可以設置帶許多溝槽的沖模體2，以便可以用這樣一種壓印帶進行較多數(shù)量的工件的壓印工作。該承載模6此處也可以作為加熱裝置5而設置，依此，所必需的熱量就可通過較短的路徑傳遞到沖模表面3處。只要對加熱裝置5或對承載膜6的電流輸送是必需的，那么在箭頭31或在與此相反的方向上的一種往返脈動式的運行驅動也應考慮。
但是，將加熱裝置5設置在外邊并獨立于回轉帶也是可能的。在這種情況下，就建議將帶有沖模體2的回轉帶只在箭頭31的一個方向上作連續(xù)回轉的驅動。然而該加熱裝置5可以用一個紅外射線源32制成，它將其熱射線按箭頭33的方向放出。一個光欄34可以固定設置，或者如所描繪的那樣，設置成圍繞輥子35回轉的有通孔36的傳送帶，它按箭頭37的方向可以斷續(xù)地或者也可連續(xù)地運行傳動。該光欄34最終也可以設置成位置固定的，同時，按目的需要在其背面安置一個冷卻裝置，依此，它只借助紅外射線源32的輻射而本身不會成為一個輻射源。最后，還有可能的方案是，將紅外射線源32安置在一個滑板38上，并按箭頭39在垂直方向上作升降運行傳動，而且與光欄34的運動相協(xié)調一致。在所有這些情況中，還有可能的是，按目的要求通過光欄34且在一個必要的或可控制的時間內只對沖模體2的沖模表面3施加照射并以此加熱，還可在回轉傳送帶上設置許多溝槽。這一點具有優(yōu)點是，熱量直接地施加在沖模表面3的表面上，且由此肯定沒有使熱量回轉的路徑。在傳送帶圍繞滾筒19和30回轉時，這先前被加熱的沖模表面直接地到達壓印位置而起作用。按這種類型和方式就能夠以簡單的方法進行功率控制以使傳遞到沖模表面3上的熱量適宜。這所必需的熱量是特別小的，也就是說，應對熱量的節(jié)約問題進行認真的考慮?？梢岳斫猓颂幵诨剞D帶的背面或者在承載膜6的背面上設置了具有與壓制墊8相配合的接觸表面27的力傳遞凸起物26。
相關符號表
1.沖模2.沖模體3.沖模表面4.支承掩模5.加熱裝置6.承載膜7.電阻金屬帶8.壓制墊9.熱隔離層10.熱壓印膜11.表面12.工件13.不平度14.寬度15.升降頭16.雙向箭頭17.臺18.連接件19.滾筒20.彈簧元件21.鋼板22.承載膜23.滾筒24.刀刃形工具25.作用力囊26.力傳遞凸起物27.接觸表面28.雙向箭頭29.輥子30.回轉滾筒31.箭頭32.紅外射線源33.箭頭34.光欄35.輥子36.通孔37.箭頭38.滑板39.箭頭
權利要求
1.應用熱印壓膜和沖模，還要用熱量，壓力和時間對工件進行干壓印的裝置，其中，工件和沖模彼此保持相對運動，并在熱壓印膜處于中間夾緊的情況下保持接觸，同時傳遞熱量而后面撤離，由此，該熱壓印膜與沖模相應而貼置在工件上，在一定的冷卻時間后，除了所印制的圖案外其余部分被從工件上剝下，本裝置還具有一個工件接收臺，一個脈動式工作的熱壓印膜推送裝置，一個加熱裝置用于由可彈性變形的材料制成的并具有一個沖模體的沖模，其特征在于，這沖模體(2)是設置成薄壁式的，即它在安放到待印工件(12)上時可局部彈性變形地靠置在工件表面(11)上，而沖模體(2)在其背離沖模表面(3)的一側上具有一個正的(陽模)力傳遞凸出物(7，26)，該凸起物的設置是與沖模表面(3)相對應的或是與其相類似的，還有，與沖模體(2)相對應地在背離沖模表面(3)的一側上設置一個彈性的壓制墊(8)以使沖模體(2)做局部的彈性變形。
2.按照權利要求1的裝置，其特征在于，加熱裝置(5)設置在沖模體(2)上或設置在沖模體(2)當中，并且是按照壓印圖案作局部的限制性安置，以便使加熱裝置(5，7)也構成力傳遞凸起物(7)。
3.按照權利要求1的裝置，其特征在于，由可彈性變形材料制成的沖模件(2)設置在承載體(5，6)的一個側面上，而由可彈性變形材料制成的力傳遞凸起物(26)設置在承載體的另一個側面上。
4.按照權利要求2或3的裝置，其特征在于，力傳遞凸起物(26)特別在其與壓制墊(8)的接觸表面(27)處是設置成類似于，相等于，小于或大于沖模體(22)之沖模表面(3)的。
5.按照權利要求3的裝置，其特征在于，加熱裝置(5)設置在沖模體(2)中而位于具有沖模表面(3)的凸起物和力傳遞凸起物(26)之間，同時構成承載體(6)。
6.按照權利要求3的裝置，其特征在于，沖模體(2)與力傳遞凸起物(26)設置成一種可往返運動的平板結構或設置成一個也作回轉傳動的傳送帶(圖15)。
7.按照權利要求6的裝置，其特征在于，加熱裝置安置在沖模體(2)外邊的，而熱傳遞作用可直接導向沖模表面(3)。
8.按照權利要求7的裝置，其特征在于，在加熱裝置(32)和沖模體(2)之沖模表面(3)之間設置一個光欄(34)，而這加熱裝置和/或光欄是固定的或是可調節(jié)的。
9.按照權利要求2或3的裝置，其特征在于，壓制墊(8)的硬度是適合于沖模體(2)的材料硬度的。
10.按照權利要求9的裝置，其特征在于，力傳遞凸起物(26)在其接觸表面(27)處是設置成相等于沖模體(2)之沖模表面(3)的，并且在接觸表面(27)和壓制墊 )之間安置一個分配橡膠帶。
11.按照權利要求9的裝置，其特征在于，壓制墊(8)可設置成液壓式或氣動式的枕墊，也可做成由泡沫材料或類似物制成的緩沖墊。
12.按照權利要求2或3的裝置，其特征在于，加熱裝置可以設置成一個導電板，它帶有一個承載膜(6)和一個安置在其上的電阻金屬帶(7)，并與壓印圖案的結構和安置相適應。
13.按照權利要求12的裝置，其特征在于，在導電板的承載膜(6)和壓制墊(8)之間設置一個由彈性材料制成的熱隔離層(9)。
14.按照權利要求2或3的裝置，其特征在于，該沖模體(2)的一些區(qū)域為支承掩模(4)。
15.按照權利要求14的裝置，其特征在于，壓制墊(8)與沖模體(2)是永久性連接。
16.按照權利要求2或3的裝置，其特征在于，壓制墊(8)具有一個比沖模體(2)要大的壁厚。
17.按照權利要求16的裝置，其特征在于，壓制墊(8)是由熱絕緣材料制成的。
18.按照權利要求11的裝置，其特征在于，壓制墊(8)設置成產生一個大約100克/厘米2(g/cm2)壓力的結構。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一個應用熱壓印膜(10)和沖模(1)對工件(12)進行干壓印的裝置，該熱壓印膜(10)按照沖模(1)而粘置在工件(12)上，在一定冷卻時間后，除了所印制的圖案外其余部分就從工件上剝下。該沖模體(2)是設置成薄壁式的，即，它在靠置到待印工件(12)上時，就在其表面(11)上自身局部作彈性變形。沖模體(2)在其背離沖模表面(3)的一側上具有一個正的力傳遞凸起物(7)。它與沖模表面(3)相對應或者是類似于表面(3)結構。與沖模體(2)相對應，在背離沖模表面(3)的那一側上設置一個彈性的壓制墊(8)以使沖模體(2)作局部的彈性變形。
文檔編號B41F16/00GK1035985SQ89100
公開日1989年10月4日 申請日期1989年1月31日 優(yōu)先權日1988年2月1日
發(fā)明者瓦爾特·馬塞 申請人:瓦爾特·馬塞