СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ ПОЛОТЕН ДЛЯ ПЕРЕНОСА ИЗОБРАЖЕНИЯ ИЛИ ЛАМИНИРОВАНИЯ
METHOD AND DEVICE FOR CONNECTION OF IMAGE TRANSFERRING OR LAMINATION FILM WEBS

Изобретение относится к способу и устройству для соединения двух пленочных полотен для переноса изображения или ламинирования, которые включают термопластичную пленочную подложку и декоративный слой.
При обработке и применении пленок для переноса изображения и пленок для ламинирования участки пленок часто приходится соединять между собой, чтобы короткие пленочные полотна или полосы свести вместе в соответственно более протяженные «рабочие длины».
Определенные рабочие длины вытекают из запросов клиентов, например, чтобы за счет отрезных рулонов большей длины повысить производительность, а также из требований минимизации отходов, так как снижается время наладки или простоя, в частности, для смены рулонов.
В производстве и обработке пленки («inhouse») также возникает необходимость соединения между собой пленочных полотен для повышения производительности, минимизации отходов и для снижения времени наладки, простоя и процесса пуска.
Наиболее употребительный способ заключается в соединении, называемом также «сращиванием», посредством, в частности, наносимых вручную клейких лент. При этом соответствующие пленки склеивают имеющимися в продаже самоклеющимися клейкими лентами. Склеивание пленок для ламинирования или пленок для переноса изображения (пленок, покрытых с одной стороны переносящим слоем) осуществляется, как правило, с не имеющей покрытия стороны пленки. Ширина клейкой ленты бывает обычно порядка 2-5 см. Толщина клейких лент составляет, как правило, примерно от 30 до 130 мкм.
Сращивание клейкой лентой оправдало себя в последние годы и имеет ряд преимуществ. Этот способ экономически выгоден, может осуществляться с относительно высокой точностью подгонки пленок друг к другу, и место сращивания, т.е. место соединения или соединительный шов, отличается прочностью, в частности прочностью при растяжении в рабочем направлении пленки. Кроме того, часто используют цветные клейкие ленты, чтобы выделить определенные типы сращиваний и сделать их оптически отличающимися.
Однако сращивание посредством клейких лент выявило ряд недостатков.
При тиснении отдельных изображений эти отдельные изображения или узоры, т.е. элементы тиснения (Nutzen), расположены на пленке в определенной схеме, в частности равномерными рядами и дорожками. При этом выполняемые тиснением элементы настолько близко примыкают друг к другу, что клейкая лента находится в зоне тиснения, и при этом в зоне тиснения указанных элементов, так что эти перекрывающиеся элементы тиснения не могут быть получены и теряются. Это может привести, в частности, к дефектным тиснениям и/или загрязнениям штампов для тиснения клейкой лентой или выступающим на краю клеем клейкой ленты. Поэтому место сращивания обнаруживают и осуществляют пропуск пленки, что приводит к потере материала и снижению производительности.
При тиснении отдельных изображений на параллельных дорожках возникает дополнительное требование, чтобы места сращивания появлялись одновременно на устройстве тиснения, так как процесс тиснения необходимо прервать на всех дорожках или необходимо пропустить одновременно все элементы тиснения и все эти элементы тиснения теряются. Если же сращивания находятся в разных местах на пленках, то процесс тиснения прерывается на более продолжительное время или приходится неоднократно возобновлять его.
При тиснении отдельных изображений посредством многократных заходов возникают дополнительные проблемы. В этом случае повторение (repeat) отдельных изображений, то есть расстояние между отдельными изображениями, должны полностью совпадать. Исходя из этого лишь пленочные изделия с одинаковым повторением могут сращиваться друг с другом.
Внутри сращенных роликов на месте сращения - вследствие повышенного давления - отвержденный клей может выступать на кромке ленты сращивания или может происходить «блокировка» рулонов, т.е. склеивание соседних витков рулонной намотки.
Использование для сращивания клейкой ленты требует повышенных мер технического контроля.
Применение более узких клейких лент шириной менее 1 см, как правило, невозможно, поскольку узкие клейкие ленты не позволяют надежно получить требуемую прочность, в частности прочность при растяжении во время обработки, и также за счет усилия натяжения при намотке или внутри рулона может раскрыться место сращивания.
Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы предложить усовершенствованный способ и усовершенствованное устройство, которые исключают названные недостатки.
Эта задача решается согласно изобретению за счет способа соединения одного первого и одного второго пленочных полотен пленки для переноса изображения или пленок для ламинирования, при этом пленочные полотна включают термопластичную пленочную подложку и декоративный слой, и при этом предусмотрено, что между первым и вторым пленочными полотнами создается общий соединительный участок, в котором первое и второе пленочные полотна соединяют друг с другом способом сварки.
Далее, задача решается за счет устройства для сплошного соединения одного первого и одного второго пленочных полотен пленки для переноса изображения или пленок для ламинирования, при этом пленочные полотна содержат термопластичную пленочную подложку и декоративный слой, и при этом в декоративном слое имеются узоры и знаки совмещения, и при этом предусмотрено, что устройство включает приемные средства для первого и второго пленочных полотен и, по меньшей мере, одну сварочную головку, которая расположена на соединительном участке первого и второго пленочных полотен, и что одно из приемных средств, по меньшей мере, неподвижно жестко соединено со средством юстировки.
Неожиданным образом выявилось, что сварное соединение получилось прочным и работающим под нагрузкой, хотя свариваемые пленочные полотна выполнены как многослойные тела, которые наряду со свариваемой термопластичной пленочной подложкой включают другие слои, которые могут снизить прочность сварного соединения или препятствовать ему.
Кроме того, после сварки пленки имеют очень хороший плоский слой без невыгодного утолщения за счет дополнительной клейкой ленты в зоне шва, и в них практически отсутствуют габаритные изменения, в частности одно- или двухмерные искривления, что имеет большое значение, например, для последующих процессов, таких как процессы резания и конфекции.
Пленки для переноса изображения представляют собой пленки, декоративный слой которых посредством инструмента тиснения давлением и/или температурой переносится на декорируемый субстрат. Основу пленки для переноса изображения образует пленочная подложка из термопласта, на которую нанесен съемный декоративный слой.
Декоративный слой наряду с одним или несколькими несущими декоративные элементы декоративными слоями может иметь также другие слои, например клеевой слой, активирующий слой для клеевого слоя и разделительный слой, чтобы облегчить отслаивание декоративного слоя с пленочной подложки.
Декоративный слой или несколько декоративных слоев могут быть выполнены, например, соответственно как выборочно окрашенный, прозрачный, полупрозрачный или непрозрачный лаковый слой, как флуоресцирующий или фосфоресцирующий лаковый слой, как оптически переменный слой и/или как металлический или неметаллический отражательный слой. Так, декоративный слой может быть выполнен как пигментированный лаковый слой, так что могут быть созданы цветовые эффекты и получены изображения, а также буквенно-цифровые знаки или символы. Декоративный слой может представлять собой функциональный слой, например магнитный слой, фотополимерный слой или слой из проводящих, полупроводящих или непроводящих полимеров. Пленки с такого рода декоративными слоями могут быть использованы в области магнитных пленок, для защиты от подделки банкнот и документов, для наружных применений, например, хромированных пленок для номерных знаков или других элементов декорирования, в области технологий IMD (in Mould Decoration) или IML (in Mould Labeling), для антенных применений, а также для этикеток различного назначения. Кроме того, могут быть изготовлены комбинации вышеназванных декоративных слоев, при этом в декоративном слое соседствуют друг с другом непосредственно или опосредованно различные слои. Толщина такого декоративного слоя составляет преимущественно от 1 мкм до 25 мкм, более предпочтительно от 1 мкм до 5 мкм. Оптически переменный слой может быть образован двоящимся (repliziert) лаковым слоем с полученным гальванопластикой (abgeformt), с эффектом дифракции и/или преломления поверхностным рельефом, голограммным слоем, объемным голограммным слоем, тонкопленочной слоеной системой, создающей за счет интерференции цветопеременные эффекты, жидкокристаллическим слоем или пигментсодержащим слоем, например оптически переменные пигменты интерференционного слоя или оптически переменные пигменты жидкокристаллического слоя или металлические или металлоксидные пигменты. Как поверхностный рельеф может быть получен, например, за счет работающей с эффектом преломления макроструктуры, например линзовидной структуры, дифракционной решетки или голограммы, на которую нанесен предпочтительно отражательный слой. Для поддержания оптических эффектов могут быть предусмотрены металлические слои, которые отражают падающий свет. Декоративные слои могут быть выполнены отличающимися по зонам и с возможностью любой комбинации, так что зоны оптически переменного прибора (OVD-device) и зоны изображений представлены рядом друг с другом или перекрывая одна другую.
В пленках для ламинирования не предусмотрено отделение декоративного слоя от пленочной подложки. Поэтому между декоративным слоем и пленочной подложкой может быть предусмотрен адгезионный слой. Наряду с одним или несколькими декоративными подслоями декоративный слой может включать также клеевой слой. При этом речь может идти о клеевом слое горячего отверждения или клеевом слое холодного отверждения. Декоративные слои могут быть выполнены как декоративные слои пленки для переноса изображения.
Отдельные слои пленочной структуры могут состоять из термопластичного материала, реактопласта, например лаков, которые могут сшиваться посредством облучения ультрафиолетовыми лучами, а также из гидрированного материала (термопластично высушиваемого, т.е. за счет теплового воздействия, и одновременно сшиваемого облучением) или их комбинаций.
Очередность слоев может быть также множественной. Декоративный слой может быть выполнен также из функциональных и/или декоративных слоев на обеих сторонах пленочной подложки.
В частности, можно было ожидать, что разделительные слои, которые преимущественно представлены восковыми разделительными слоями, которые при активации теплотой горячего тиснения размягчаются и таким образом выполняют свою разделительную функцию, и металлизированные слои настолько снижают прочность сварного соединения, что надежное соединение двух пленочных полотен становится невозможным.
Тем не менее способ согласно изобретению и устройство согласно изобретению неожиданно позволяют сращивать пленки сварным соединением с высокой точностью, причем образуется соединительный участок, который в процессе перемотки с рулона на рулон не приводит к производственным сбоям.
Может быть предусмотрено, что общий соединительный участок выполнен как соединение внахлестку. Соединение внахлестку может быть выполнено такой небольшой ширины, что могут сращиваться также пленки, в которых расстояние между узорами в рамках схемы расположения узоров настолько незначительно, что при использовании сращивающей ленты прилежащие к соединительному участку узоры не могут быть получены тиснением.
Также может быть предусмотрено, что общий соединительный участок выполнен как соединение встык, который покрыт сращивающей пленкой. Впрочем, сращивающая пленка не представляет собой клейкую ленту, так что не могут образоваться загрязнения за счет выхода клея. Сращивающая пленка может также иметь меньшую толщину, чем клейкая лента, в частности толщину примерно от 5 мкм до 20 мкм.
Далее может быть предусмотрено, что первое и второе пленочные полотна соединяют друг с другом посредством ультразвуковой сварки.
В другом варианте осуществления может быть предусмотрено, что первое и второе пленочные полотна соединены между собой посредством контактной сварки. При контактной сварке нагретые участки сварочной головки приводятся в тепловой контакт с соединительным участком, так что происходит локальная плавка обоих пленочных полотен, которые таким образом свариваются друг к другу.
Может быть предусмотрено, что для осуществления сварного шва используется нагретая лента или нагретая проволока.
Далее может быть предусмотрено, что первое и второе пленочные полотна соединяют друг с другом посредством лазерной сварки. Может быть предусмотрено, чтобы осуществлять перемещение лазера вдоль сварочного шва и/или направлять лазерный луч оптически таким образом, что образуется линия.
Может быть предусмотрено, что на соединительном участке ниже первого и второго пленочных полотен расположен поглощающий слой для лазерного излучения. Поглощающий слой превращает лазерное излучение в теплоту. Таким образом, это позволяет использовать небольшие потенциалы лазера. Кроме того, поглощающий слой позволяет также воздействующую на место сварки энергию направить на место сварки с обратной стороны, то есть со стороны, обращенной от лазерного излучения. Поглощающий слой может быть расположен как верхний слой или под другим слоем внутри многослойного декоративного слоя. Возможно также использование нескольких поглощающих слоев, возможно в различных положениях внутри декоративного слоя и возможно с различными поглощающими характеристиками относительно лазерного излучения.
В предпочтительном варианте осуществления может быть предусмотрено, что в качестве поглощающего слоя используется поглощающая лазерное излучение сращивающая пленка. При этом сращивающая пленка представлена не клейкой лентой, так что загрязнения не могут образоваться за счет выхода клея. Предпочтительно речь может идти об окрашенной пленке из материала пленочной подложки.
Обрезные кромки полотен могут быть выполнены прямолинейными. Также могут быть использованы кромки обрезанные волнообразно, перфорированные, зазубренные и др.
Может быть предусмотрено, что сварной шов выполнен непрерывным. В самой простейшей форме речь может идти о прямолинейном простом или многорядном шве. Непрерывный сварной шов может быть выполнен волнообразным, зазубренным или в форме меандра. Сварочная головка, например, головка для контактной сварки, лазерный луч или сонотрод, может перемещаться согласно вышеназванному контуру шва по поверхности пленки, или может быть предусмотрена соответствующим образом отформованная сварочная проволока.
Также может быть предусмотрено, что сварной шов выполнен прерывистым. Так, могут быть выполнены сварные швы штришками или точечные, при этом включают и выключают, например, лазерный луч, включают, или выключают, или убирают с поверхности пленки, или вновь опускают головку контактной сварки или сонотрод.
Далее может быть предусмотрено, что сварной шов выполнен осциллирующим. В осциллирующем сварном шве положение сварного шва и/или ширина сварного шва могут варьировать. Может изменяться, например, фокус лазерного луча. Далее может быть предусмотрено использовать головки контактной сварки или сонотроды с продольным сечением, например прямоугольным или эллиптическим сечением, и поворачивать их вокруг соответствующей продольной оси. Ширина сварного шва в этом варианте осуществления может варьировать, причем за счет поворотного положения сварочной головки могут регулироваться различные по степени эффективности ширины сварного шва. Так, эффективная ширина сварочной головки варьирует между размером узкой стороны прямоугольника или эллипса и размером широкой стороны прямоугольника или эллипса.
В другом предпочтительном варианте осуществления может быть предусмотрено, что декоративный слой перед процессом сварки в зоне сварного шва удаляют. Удаление декоративного слоя может осуществляться за счет установления контакта с самоклеющейся клейкой лентой с последующим снятием декоративных слоев или за счет указанного переноса на субстрат, например, посредством нагретого накатного колесика шириной в 3 мм.
Возможна также предварительная модификация, в частности, абляция или тепловое разрушение декоративного слоя путем лазерного воздействия.
Далее может быть предусмотрено, что первое и второе пленочные полотна ориентируют относительно друг друга таким образом, что расположенные на первом пленочном полотне узоры и/или знаки совмещения ориентированы относительно узоров и/или знаков совмещения, расположенных на втором пленочном полотне, на соединительном участке в регистре с допуском на отклонение меньше +/-0,5 мм. Если изображения имеют четкие контуры, например, острые кромки и/или контуры, знаки совмещения могут быть излишними.
Последующие признаки изобретения относятся к форме осуществления устройства.
Может быть предусмотрено, что средство юстировки выполнено таким образом, что расположенные на первом пленочном полотне узоры и/или знаки совмещения ориентированы относительно узоров и/или знаков совмещения, расположенных на втором пленочном полотне, на соединительном участке в регистре с допуском на отклонение меньше +/-0,5 мм, или наоборот. Средство юстировки может включать одно или несколько средств измерения и одно или несколько приводных средств. Приводные средства могут быть интегрированы, например, в приемное средство. При этом может идти речь о линейных двигателях, причем приемное средство может включать перекрестный стол, который перемещается в направлениях х и y посредством линейных двигателей. Средство измерения может включать, например, электронную камеру и компьютер с программным обеспечением учета и обработки изображений.
Может быть предусмотрено, что одна сварочная головка, по меньшей мере, перемещается перпендикулярно поверхности участков пленки.
Может быть предусмотрено, что одна сварочная головка, по меньшей мере, поворачивается вокруг своей продольной оси, как более подробно описано выше.
Далее может быть предусмотрено, что одна сварочная головка, по меньшей мере, свободно перемещается, в частности, поперек поверхности участка пленки в направлении х и/или y. Этот вариант может быть предпочтителен, если пленочные полотна сращивают и их ширина больше рабочей ширины сварочной головки.
Сварочная головка может быть выполнена таким образом, что сварные швы могут быть изготовлены любой формы и образца, а также как одно или многократные (Mehrfach) сварные швы.
Может быть предусмотрено, что одна сварочная головка, по меньшей мере, выполнена как головка для ультразвуковой сварки. Сварочная головка может иметь сменные сонотроды, чтобы изготовлять, например, сварочные швы различной геометрической конфигурации.
Далее может быть предусмотрено, что одна сварочная головка, по меньшей мере, выполнена как головка для контактной сварки. Может быть предусмотрен импульсный режим, что исключает поверхностный подогрев сварочной головки.
В другом предпочтительном варианте осуществления может быть предусмотрено, что одна сварочная головка, по меньшей мере, выполнена как головка для лазерной сварки. Сварочное устройство может иметь специально выполненную, в частности, слабо сцепляемую подложку (например, из металла, силикона, тефлона, полиамида или другую подобную). Возможна также расположенная, например, между сонотродом и поверхностью пленки прокладка, например, в форме силиконовой прокладки. Сварочное устройство может иметь также средства для разрезания и/или фиксации полотен. Например, средства присоски, зажимные и натяжные приспособления, прижимные приспособления или их комбинации.
Ниже изобретение поясняется более детально на основе примеров осуществления. При этом показаны:
фиг. 1а - первый пример осуществления устройства для соединения двух пленок для переноса изображения или пленок для ламинирования в схематичном виде сбоку;
фиг. 1b - устройство с фиг. 1а в схематичном виде сверху;
фиг. 2а - соединенные между собой пленочные полотна с фиг. 1а в схематичном изображении в перспективе;
фиг. 2b - соединенные между собой пленочные полотна с фиг. 1а в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 3 - второй пример осуществления устройства для соединения двух пленок для переноса изображения или пленок для ламинирования полотен в схематичном изображении в перспективе;
фиг. 4а - третий пример осуществления устройства для соединения двух пленок для переноса изображения или пленок для ламинирования полотен в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 4b - соединенные между собой пленочные полотна с фиг. 4а в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 5а - первая ступень подготовки участков пленки для показанного на фиг. 5с четвертого примера осуществления устройства для соединения двух пленок для переноса изображения или пленок для ламинирования полотен в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 5b - вторая ступень подготовки участков пленки с фиг. 5а;
фиг. 5с - четвертый пример осуществления устройства для соединения двух пленок для переноса изображения или пленок для ламинирования полотен в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 5d - соединенные между собой пленочные полотна с фиг. 5с в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 6а - пятый пример осуществления устройства для соединения двух пленок для переноса изображения или пленок для ламинирования полотен в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 6b - соединенные между собой пленочные полотна с фиг. 6а в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 7а - шестой пример осуществления устройства для соединения двух пленок для переноса изображения или пленок для ламинирования полотен в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 7b - соединенные между собой пленочные полотна с фиг. 7а в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 8 - сваренные между собой участки пленки в многослойной структуре в схематичном изображении в разрезе;
фиг. 9а - изображение в разрезе пленочного сварного соединения с 10-кратным увеличением;
фиг. 9b - изображение в разрезе пленочного сварного соединения с 20-кратным увеличением.
На фиг. 1а и 1b показано устройство 1 для соединения или сращивания двух пленок для переноса изображения или пленок для ламинирования полотен 2 и 2’ посредством ультразвуковой сварки в схематичном изображении. В показанном на фиг. 1а и 1b примере осуществления речь идет о пленках, выполненных в форме пленки горячего тиснения пленок для переноса изображения.
Полосовые пленочные полотна 2 и 2’ заготовлены в рулонных намотках 2v и подаются на приемные средства 4 и 4’, которые фиксируют концевые участки пленочных полотен. Пленочные полотна находятся в рулонах пленки, которые в устройстве 1 соединяют в большие пленочные рулоны. Пленки представляют собой многослойные тела, которые включают термопластичную пленочную подложку и декоративный слой, снимаемый с пленочной подложки и выполненный как переносящий слой. Пленки могут содержать другие слои, например расположенный между пленочной подложкой и переносящим слоем разделительный слой, который облегчает отслаивание переносящего слоя с пленочной подложки. Кроме того, могут быть предусмотрены отражающие слои и защитные слои, как описано в дальнейшем ниже на фиг. 8.
Приемное средство 4 соединено неподвижно жестко со средством юстировки 4j. При помочи средства юстировки 4j приемное средство 4 регулируется в направлении х и y, что позволяет юстировать по положению оба пленочных полотна 2 и 2’ относительно друг друга. Благодаря средству юстировки 4j оба пленочных полотна 2 и 2’ могут быть ориентированы одно относительно другого таким образом, что расположенные на первом пленочном полотне 2 узоры и/или знаки совмещения ориентированы относительно узоров и/или знаков совмещения, расположенных на втором пленочном полотне 2’, в регистре с допуском на отклонение меньше +/-0,5 мм и при этом образуют соединение внахлестку 3, в котором они расположены один поверх другого. Пленочные полотна 2 и 2’ лежат в соединении внахлестку на наковальне 5, которая расположена ниже головки 6 для ультразвуковой сварки. Головка 6 для ультразвуковой сварки включает ультразвуковой трансформатор 6w, элемент амплитудного преобразования 6а и сонотрод 6s.
На ультразвуковой трансформатор 6w передается высокочастотный переменный ток, который при помощи пьезоэлектрического или магнитострикционного эффекта генерирует механическое ультразвуковое колебание. Ультразвуковое колебание элементом амплитудного преобразования 6а передается на сонотрод 6s. Форма массы элемента амплитудного преобразования 6а воздействует на амплитуду ультразвукового колебания и соответствующее полное сопротивление. Сонотрод 6s может быть изготовлен из стали, алюминия или титана.
Сонотрод 6s на показанном на фиг. 1а и 1b примере осуществления имеет два разнесенных друг с другом острия. Два острия сонотрода 6s при опускании головки 6 для ультразвуковой сварки приходят в соприкосновение с лежащим сверху в соединении внахлестку пленочным полотном 2 и передают ультразвуковые колебания на пленочный материал. При этом наковальня 5 образует контропору для сонотрода 6s. Ультразвуковые колебания передаются таким образом под давлением на соединяемые пленочные полотна 2 и 2’, которые расположены в соединении внахлестку 3 один поверх другого на наковальне 5. Контактирующие с сонотродом 6s зоны пленочных полотен 2 и 2’ нагреваются за счет вызванных ультразвуком внутренних трений и оплавлением соединяются друг с другом.
Опущенная головка 6 для ультразвуковой сварки перемещается поперек продольной оси пленочных полотен 2 и 2’, так что из-за двух остриев сонотрода 6s изготовляется двойной шов из двух параллельных сварных швов 3n (см. фиг. 2а и 2b), которые простираются по всей ширине пленочных полотен 2 и 2’.
Неожиданным образом оказалось, что образуется прочное и работающее под нагрузкой сварное соединение, несмотря на то что между обеими пленочными подложками в соединении внахлестку 3 расположены другие названные слои, так что обе пленочные подложки не находятся в прямом контакте. Следовало ожидать, что воск, в частности, также при ультразвуковой сварке вследствие плавления за счет подачи энергии будет функционировать как разделительное средство и препятствовать прочной сварке. Далее, в рамках фиг. 8 описан возможный механизм действия, который приводит к работающему под нагрузкой сварному соединению.
На фиг. 2а и 2b показаны соединенные между собой пленочные полотна с фиг. 1 в схематичном изображении в перспективе или в схематичном изображении в разрезе. Пленочные полотна 2 и 2’ соединены между собой двойным швом, образованным двумя сварными швами 3n.
Как альтернатива двойного шва из двух прямолинейных параллельных отдельных швов выполняют также другие двойные швы, если головка 6 для ультразвуковой сварки поворачивается вокруг своей продольной оси (ось z, соответственно направлению опускания). Это позволяет также двум остриям сонотрода 6s во время прямолинейного перемещения головки 6 для ультразвуковой сварки поперек продольной оси или направления движения пленочных полотен 2 и 2’ проворачиваться таким образом, что образуется осциллирующий двойной шов из двух параллельных, не прямолинейных отдельных швов. В зависимости от величины скорости перемещения и проворачивания осуществляется управление образующейся, в частности, сложной формой, в частности, также плотностью скрещивающихся соединительных швов, т.е. соответствующего расстояния между ними. Осциллирующий двойной шов может быть выполнен, в частности, подобным получаемому при гильошировании. Такой плотно-плотно расположенный двойной шов может иметь повышенную прочность, в частности, относительно усилий растяжения при обработке и/или намотке пленочных полотен 2 и 2’. Сонотрод может быть оснащен также большим числом остриев чем два, так что образуются либо прямолинейные параллельные многократные швы, либо, как описано выше, соответственно еще более сложные, не прямолинейные многократные швы. Возможна также комбинация многократных швов с описанным выше варьированием ширины шва и/или прерывистостью шва.
На фиг. 3 показан пример осуществления устройства 1, в котором сонотрод 6s выполнен как раскатный сонотрод и наковальня 5 как раскатная наковальня. Изображение устройства на фиг. 3, которое выполнено по существу как устройство с фиг. 1, для упрощения изложения ограничено сонотродом и наковальней.
На фиг. 4а показан схематичный фрагмент третьего примера осуществления изобретения 1, которое выполнено по существу как устройство с фиг. 1. Оба участка пленки 2 и 2’ стыкуются друг с другом в форме соединения встык и на соединительном участке покрыты материалом сращивания 7. Материал сращивания 7 может состоять как пленочная подложка обоих пленочных полотен из термопластичного синтетического материала. Он может подаваться на устройство 1, например, в виде ленты, которая после сварки обрезается по ширине пленочных полотен. Как показано на фиг. 4b, может быть предусмотрен двойной шов, который образован из двух сварных швов 3n. Преимущество этого примера осуществления состоит в том, что оба сварных шва 3n выполнены непосредственно между свариваемых друг с другом термопластичных синтетических материалов, так что сварные швы выполнены с оптимальной прочностью при растяжении.
На фиг. 5a-5d показан вариант осуществления, в котором концевые участки пленочных полотен 2 и 2' изогнуты или отогнуты соответственно на 90° и образуют участок изгиба 2f или 2f'. За счет этого в одном из сварных швов 3n создается повышенная прочность, так как при изгибе на участке изгиба пленочные подложки обоих пленочных полотен налагаются одна на другую и пленочные подложки взаимодействуют или сцепляются друг с другом против направления последующего растягивающего нагружения.
На фиг. 6а и 6b показан другой пример осуществления, в котором предусмотрен способ соединения в виде контактной сварки. Вместо головки для ультразвуковой сварки с фиг. 1 предусмотрена головка 8 для контактной сварки, которая на своей обращенной к соединению внахлестку нижней стороне имеет два отстоящих друг от друга проволочных или ленточных электрических нагревательных элемента 8h, которые при опускании головки 8 для контактной сварки на соединяемые пленочные полотна 2 и 2' образуют два сварных шва 3n за счет местного теплового оплавления пленочных подложек. При этом в сварных швах образуются также смешенные слои, как описано в дальнейшем на фиг. 8.
На фиг. 7а и 7b показан другой пример осуществления, в котором пленочные полотна 2 и 2' соединены между собой лазерной сваркой. В примере осуществления предусмотрены две разнесенные друг с другом головки 9 для лазерной сварки, которые обеспечивают линейный нагрев соединяемых пленочных полотен 2 и 2’. С этой целью головки 9 для лазерной сварки могут быть выполнены с возможностью перемещения вдоль оси шва, или могут быть предусмотрены неперемещаемые головки 9 для лазерной сварки с оптическим направлением луча. Обращенная к головкам 9 верхняя сторона приемного средства выполнена прозрачной для применяемого лазерного излучения. Оба пленочных полотна 2 и 2’ образуют стыковое соединение, под которым расположен поглощающий слой 10 для лазерного излучения, выполненный как черная сращивающая пленка. Ниже сращивающей пленки расположена наковальня 5. Оба пленочных полотна 2 и 2’ ориентированы предпочтительно таким образом, что пленочная подложка уложена на сращивающую пленку.
Изготовление сложных, в частности, осциллирующих многократных швов с повышенной прочностью обеспечивается, если головка 8 для контактной сварки оснащена двумя или большим числом нагревательных элементов 8h или головка 9 для лазерной сварки двумя или большим числом лазерных лучей и, таким образом, также за счет поворота головки 8 для контактной сварки вокруг своей продольной оси или в случае головки 9 для лазерной сварки за счет поворота головки 9 для лазерной сварки вокруг своей продольной оси или за счет соответствующего регулирования оптического отклонения луча. Также здесь возможна комбинация многократных швов с описанным выше варьированием ширины шва и/или прерывистостью шва.
На фиг. 8 на основе схематичного изображения в разрезе показана многослойная структура двух сваренных между собой пленочных полотен 2 и 2’, а также выполнение сварных швов 3n, в частности.
2
Оба пленочных полотна 2 и 2’ выполнены как многослойные тела. На пленочной подложке 21, которая может быть выполнена, например, из полиэстера, в частности полиэтилентерефталата (ПЭТФ), расположен воскообразный разделительный слой 22, переносящий слой 23 и, в частности, металлический отражательный слой 24. Отражательный слой может быть выполнен, например, из металлов, таких как алюминий, медь, хром, или из слоев с высоким коэффициентом отражения (HRI), например, таких как ZnS или TiO, или из многослойной системы по всей поверхности, или структурирован, например, с частичной металлизацией или деметаллизацией. Также возможны их комбинации. Как другой слой может быть предусмотрен, например, клеевой слой.
Как показали исследования, в сварных швах 3n выполнены смешенные структуры, при этом пленочные подложки 21 образуют сквозной соединительный слой, в котором расположен кластер других слоев. Как показано на фиг. 9а и 9b, имеет место смешение многослойного пакета. Смешенный слой не столь однородный, как пленочная подложка, однако обладает также достаточной прочностью при растяжении, так что обеспечивается тиснение или дублирование пленки, как описано более детально выше.
Как показали эксперименты с различными способами соединения, прочность при растяжении обычного сращивания не обеспечивается, тем не менее на месте сращивания достигается минимальное требование в отношении прочности при растяжении свыше 13 Н/см. Предел прочности при растяжении определяют соответственно при помощи натяжной испытательной машины.
Для ультразвуковых сварных соединений для пленок из ПЭТФ при ширине шва 0,8 мм получаются в зависимости от толщины материала следующие показатели прочности при растяжении:
- ПЭТФ 19 мкм: 21,5 Н/см;
- ПЭТФ 50 мкм: 47,0 Н/см.
При толщине 19 мкм исходный материал имеет прочность при растяжении 40-45 Н/см.
Обычная сращивающая лента с клеевым покрытием имеет предел прочности при растяжении 30-40 Н/см. При обычном сращивании и толщине пленки ПЭТФ 19 мкм прочность при растяжении достигает 35-45 Н/см.
Сварное сращивание согласно изобретению вышеназванного материала ПЭТФ имеет предел прочности при растяжении 15-25 Н/см, что является достаточным для дальнейшей обработки соединенных пленочных полотен при перемотке с рулона на рулон.
В ходе другого испытания пленочные полотна пленки горячего тиснения соединяли посредством ультразвуковой сварки с шириной шва 0,6-1,0 мм, при этом прочность при растяжении на шов составила 12-19 Н/см.
Для пленки горячего тиснения с пигментированным клеем при одинаковой ширине шва 0,6-1,0 мм прочность при растяжении достигла лишь 3,0 Н/см на шов.
Проводились также другие испытания для определения влияния ширины шва и способа сварки:
- ультразвуковая сварка (на шов 0,5 мм): 4,1 Н/см;
- ультразвуковая сварка (на шов 1 мм): 8,5 Н/см;
- сварка в импульсном режиме или контактная сварка (на шов 1,6 мм): 12,8 Н/см.
Очевидно, ширина сварного шва имеет решающее влияние на прочность при растяжении сварного шва.
Следующие требования были предъявлены к месту шва обоих пленочных полотен 2 и 2’.
Как выявилось в дальнейшем, были достигнуты следующие результаты при соединении пленочных полотен пленки горячего тиснения с общей толщиной примерно 19 мкм:
- изготовление места шва в регистре с допуском +/-0,5 мм;
- ширина места шва максимально 3 мм;
- нанесение места шва, т.е. толщина места шва не больше, чем при выполнении со сращивающей лентой;
- сцепление настолько хорошее, что пленка выдерживает усилия растяжения, возникающие в типовой склеивающей машине;
- длина места шва: в диапазоне от 10 до 650 мм.
Перечень ссылочных позиций
1 Устройство для соединения пленочных слоев
2,2’ Участок пленки
2f,2f’ Участок изгиба
2v Рулонная намотка
2 Соединение внахлестку
3n Сварной шов
4,4’ Приемное средство
4j Средство юстировки
5 Наковальня
6 Головка для ультразвуковой сварки
6а Элемент амплитудного преобразования
6s Сонотрод
6w Ультразвуковой трансформатор
7 Сращивающая пленка
8 Головка для контактной сварки
8h Нагревательный элемент
9 Головка для лазерной сварки
10 Поглощающий слой
21 Пленочная подложка
22 Разделительный слой
23 Переносящий слой
24 Металлизация