PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19937822A1 15.02.2001
Titel Verfahren und Vorrichtung für den Thermotransferdruck
Anmelder Polyprint, 68526 Ladenburg, DE
Erfinder Lambertson, Michael, 68526 Ladenburg, DE
Vertreter Dahlmann, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 69469 Weinheim
DE-Anmeldedatum 11.08.1999
DE-Aktenzeichen 19937822
Offenlegungstag 15.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2001
IPC-Hauptklasse B41M 5/26
IPC-Nebenklasse B41F 16/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Thermotransferdruck zum Aufbringen von Drucken auf Gegenstände mit harter und glatter Oberfläche, insbesondere aus Keramik und dgl., unter Verwendung von Transferpapieren, bei dem das mit dem Druckbild versehene Transferpapier auf die zu bedruckende Oberfläche des Gegenstandes durch ein elektrisch beheizbares Preßwerkzeug gepreßt wird und bei dem der Gegenstand sodann durch das Preßwerkzeug und eine weitere auf der dem Preßwerkzeug gegenüberliegenden Seite des Gegenstandes angeordnete elektrische Hitzequelle zusätzlich erhitzt wird, wobei die Endtemperatur des Preßwerkzeugs und die Endtemperatur der weiteren Hitzequelle jeweils gesondert steuerbar sind.

Beschreibung[de]
Beschreibung Technisches Gebiet

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung für den Thermotransferdruck zum Aufbringen von Drucken auf Gegenstände mit harter und glatter Oberfläche, insbesondere aus Keramik und dgl., unter Verwendung von Transferpapieren, bei dem das mit dem Druckbild versehene Transferpapier auf die zu bedruckende Oberfläche des Gegenstandes durch ein elektrisch beheizbares Preßwerkzeug gepreßt wird und bei dem der Gegenstand sodann durch das Preßwerkzeug und eine weitere auf der dem Preßwerkzeug gegenüberliegenden Seite des Gegenstandes angeordnete elektrische Hitzequelle zusätzlich erhitzt wird.

Das Hauptanwendungsgebiet dieses Verfahrens ist das Bedrucken von Tassen, Bechern und Tellern mit individuellen Motiven. Von einem Transferpapier mit einem Druckbild wird das Druckbild auf beispielsweise einen Becher aus Keramik übertragen.

Transferpapiere sind im Handel erhältlich und sie können mit sehr unterschiedlichen Bildern versehen werden. Das kann unter anderem mit Hilfe eines Farbkopierers oder eines Sublimationsdruckers erfolgen, bei dem ein beliebiges Bild auf das Transferpapier kopiert wird.

Als Transferpapiere werden Sublimations- oder Tonerpapiere eingesetzt, die beim Bildübertragungsvorgang unterschiedliche Temperaturen und Drücke benötigen. Die Übertragungstemperatur für Sublimationspapiere liegt bei 120-130°C, die für Tonerpapiere bei 95-120°C. Das Preßwerkzeug muß sicherstellen, daß das Transferpapier über die gesamte Bildfläche gleichmäßig an der zu bedruckenden Oberfläche des Gegenstandes anliegt. Die Oberflächen der zu bedruckenden Gegenstände sind mit einer Beschichtung versehen, die den Übertragungsvorgang ermöglicht und durch Abkühlung aushärtet. Beim Einsatz von Sublimationspapieren ist der Übertragungsvorgang nach dem Abkühlen des Gegenstandes und Entfernen des Transferpapiers beendet. Der bedruckte Gegenstand hat eine glänzende, kratz- und spülmaschinenfeste Oberfläche mit dem Druckbild. Bei Verwendung von Tonerpapieren ist jedoch zur Qualitätsverbesserung noch eine Fixierung des Druckes bei erhöhter Temperatur erforderlich. Letztere liegt bei 150-180°C und erst nach der Fixierung wird die erwünschte hohe Wasch- und Kratzfestigkeit erreicht.

Stand der Technik

Durch die US-PS 5296081 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, bei der der Übertragungsvorgang durch den Einsatz von zwei Hitzequellen erfolgt. Zum einen wird der zu bedruckende Becher außen von einem beheizbaren Stahlband erfaßt und erhitzt und zum anderen ist eine Halogenlampe als zusätzliche Hitzequelle vorgesehen, die den Becher von seiner Innenseite her erhitzt. Durch das Stahlband wird das Transferpapier an den Becher gepreßt und erhitzt. Für das Anpressen ist eine sehr aufwendige Mechanik vorgesehen. Der Übertragungsvorgang wird über einen Zeitschalter gesteuert. Die für die Übertragung bei einer dem Stahlband vorgegebenen Übertragungstemperatur benötigte Zeit ist sehr gering.

Eine Weiterentwicklung der obigen Technik ist in der DE-OS 197 10 330 enthalten. Dort wird auf die Erhitzung des Gegenstandes über ein Stahlband verzichtet und es wird lediglich eine Wärmequelle in Form einer Halogenlampe benutzt. Anstelle des Stahlbandes wird eine nicht beheizbare Anpreßhalterung verwendet. Wegen ihres einfachen Aufbaus und ihrer leichten Handhabung haben diese Geräte eine besondere Verbreitung gefunden. Es zeigte sich jedoch, daß die Geräte nur bedingt einsetzbar sind. Die Erhitzung des zu bedruckenden Gegenstandes nur von seiner Innenseite her läßt ein Bedrucken der ganzen zur Verfügung stehenden Oberfläche nicht zu. Die Temperaturverteilung am Gegenstand ist offenbar so ungleichmäßig, daß lediglich in einem begrenzten Bereich eine qualitativ voll befriedigende Übertragung erfolgt. Bei Sublimationspapieren nimmt die Bildqualität zu den Bildrändern hin ab. Das Bild verliert an Farbkraft, weil die Übertragungstemperatur nicht ausreicht. Bei Tonerpapieren erfolgt teilweise gar keine Übertragung. Eine Temperaturerhöhung fuhrt dazu, daß im zentralen Bildbereich ein Verbrennen und damit eine Gelbfärbung am Bild eintritt. Außerdem wird das Bild unscharf Letztendlich entstehen am Bild Bereiche mit geringer Wasch- und Kratzbeständigkeit. Die alleinige Hitzezufuhr von der Innenseite des Gegenstandes her kann auch dazu führen, daß Feuchtigkeit aus dem Gegenstand angetrieben wird, was zur Blasenbildung an seiner Oberfläche führt. An den Stellen mit Blasenbildung findet keine Übertragung der Sublimationstinte statt und es ensteht Ausschuß.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Thermotransferdruck zu schaffen, das einfach und mit einer kostengünstigen Vorrichtung durchführbar ist und qualitativ hochwertige Druckbilder auf dem zu bedruckenden Gegenstand ergibt. Der Gegenstand soll möglichst auf seiner ganzen zur Verfügung stehenden Fläche bedruckbar sein.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9 erreicht. Bei dem Verfahren wird die Erhitzung des zu bedruckenden Gegenstandes durch zwei Hitzequellen, d. h. von der zu bedruckenden Oberfläche und von der gegenüberliegenden Seite des Gegenstandes her beibehalten, jedoch werden die Endtemperaturen der Hitzequellen jeweils gesondert gesteuert. Diese Steuerung ermöglicht ein Erreichen einer gleichmäßigen Übertragungstemperatur auf der gesamten zu bedruckenden Fläche des Gegenstandes bzw. des Gegenstandes selbst. Bereiche mit zu stark abweichenden Temperaturen, sei es nach unten oder oben, können vermieden werden. Die gesamte für den Druck zur Verfügung stehende Oberfläche kann benutzt werden. Das Druckbild ist gleichmäßig in Schärfe und Qualität. In Versuchen konnte außerdem festgestellt werden, daß die Druckzeit verringert werden konnte und daß überraschend eine äußerst hohe Wasch- und Kratzfestigkeit ohne zusätzliche Fixierung auch bei Übertragung mit Tonerpapieren erreicht wird.

Um die gleichmäßige Temperaturverteilung über die gesamte Oberfläche am Gegenstand gesteuert zu erreichen, sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. So ist es möglich und in vielen Anwendungsfällen ausreichend, wenn die Temperaturverteilung im Preßwerkzeug gleichmäßig ist. Günstiger ist es jedoch, wenn die Temperaturverteilung im Preßwerkzeug an die Materialstärke des zu bedruckenden Gegenstandes angepaßt ist. Dadurch kann ein besonders einheitlicher, auch von der Geschwindigkeit her, Übertragungsvorgang auf der gesamten zu bedruckenden Oberfläche erreicht werden. Damit werden auch kürzeste Übertragungszeiten möglich. Die sonst kälteren Bereiche, z. B. am Becherboden oder am Henkel werden ausgeschaltet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Temperaturverteilung im Preßwerkzeug allein oder zusätzlich zu obigen Maßnahmen an das Temperaturstrahlungsprofil der weiteren Hitzequelle angepaßt sein. Die verwendete Hitzequelle hat je nach ihrer Ausgestaltung und den dadurch gegebenen Abstand zum Gegenstand eine unterschiedliche Intensität. Der Gegenstand wird in Folge unterschiedlich erwärmt. Dieses kann durch die Temperaturverteilung im Preßwerkzeug ausgeglichen werden.

Die Steuerung der beiden Hitzequellen kann so eingestellt werden, daß die Wärmezufuhr von den Hitzequellen zum zu bedruckenden Gegenstand gleichzeitig erfolgt. Mit Einschalten der Vorrichtung werden beide Hitzequellen aktiviert.

In vielen Fällen hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Wärmezufuhr zum zu bedruckenden Gegenstand zeitlich gestaffelt erfolgt und zwar bevorzugt indem zunächst das Preßwerkzeug aktiviert und erst danach die weitere Hitzequelle zugeschaltet wird. Der Vorwärmvorgang schaltet Kältespots aus und ergibt Druckbilder von gleichmäßiger Qualität an Kontrast und Farbe und zwar auch dann, wenn die Energiezufuhr zum Preßwerkzeug vor Einschalten der weiteren Hitzequelle unterbrochen wird. Die dem Gegenstand vorher zugeführte und dann gespeicherte Hitze reicht offenbar aus, um beste Ergebnisse zu erzielen.

In Versuchen konnte ermittelt werden, daß es angebracht ist, wenn das Preßwerkzeug auf eine Endtemperatur erhitzt wird, die niedriger als die für den Thermotransfervorgang erforderliche Übertragungstemperatur ist. Dadurch kann Energie gespart werden. Sie sollte maximal bei 70°C liegen, da dann die Übertragungsleistung und -qualität äußerst günstig ist.

Die Endtemperatur für die weitere Hitzequelle ist so zu wählen, daß sie höher als die für den Thermotransfervorgang erforderliche Übertragungstemperatur ist. Beide Endtemperatureinstellungen sind, wenn der Zeitfaktor außer acht bleibt, gegenläufig. D. h. eine höhere Endtemperatur im Preßwerkzeug ermöglicht eine niedrigere Endtemperatur an der weiteren Hitzequelle und umgekehrt.

Die besten Ergebnisse wurden erreicht, wenn durch das Preßwerkzeug eine ausreichende Erhitzung des Gegenstandes erfolgte, die durch eine zusätzliche Erhitzung durch die weitere Hitzequelle unterstützt wurde.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in ihrem konstruktiven Aufbau sehr einfach gehalten. Sie besteht im wesentlichen aus einem Steuerpult mit einer ortsfesten elektrischen Hitzequelle und einem gesonderten ebenfalls elektrisch beheizbaren Preßwerkzeug, das über ein Elektrosteuerkabel abnehmbar mit dem Steuerpult verbunden ist, wobei die Hitzequelle und das Preßwerkzeug über eigene Steuerleitungen für die Temperatursteuerung verfügen. Das Steuerpult hat bevorzugt einen Ein-/Ausschalter und einen Temperaturwählschalter für die Endtemperatureinstellung der weiteren Hitzequelle. Die Endtemperatur des Preßwerkzeugs kann fest eingestellt werden. Sowohl für Sublimationspapiere als auch Tonerpapiere ergeben sich gute Bilder. Möglich ist eine Ausbildung, bei der Preßwerkzeug und Hitzequelle gesondert schaltbar sind. Günstig ist jedoch eine Steuerung, mit der beide Hitzequellen zwar gleichzeitig eingeschaltet, die Energiezufuhr jedoch zeitlich gesondert erfolgt, indem beispielsweise das Preßwerkzeug im Vorlauf erhitzt wird.

Die Endtemperatur des Preßwerkzeugs wird über einen Temperatursensor gesteuert, der die Temperatur an der Oberfläche des Gegenstandes abgreift. Dabei ist es günstig, wenn der Sensor im Bereich der kältesten Stelle des Gegenstandes die Temperatur mißt. Mit Erreichen der höchsten eingestellten Endtemperatur schaltet die Energiezufuhr zum Preßwerkzeug ab.

Für das Bedrucken von Bechern wird das Preßwerkzeug aus einer Heizmanschette gebildet, die an ihren Enden mit einer längenverstellbaren Schnappverbindung versehen ist. Diese Verbindung läßt den Einsatz der Manschette für Becher mit unterschiedlichem Außendurchmesser zu. Außerdem kann der Temperatursensor für die Hitzequelle günstig an der Schnappverbindung angebracht werden.

Die Heizmanschette selbst kann aus einer Gummimatte mit integrierter Heizwendel oder aus zwei Gummimatten mit einer sandwichartig dazwischen eingebetteten Heizwendel bestehen. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Heizmanschette von einem Federstahlblech umgeben ist, so daß beim Schließen der Manschette die Heizwendel nicht unnötig beansprucht wird. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Wendeln längs zur Längsachse der Manschette ausgerichtet sind. Das Federstahlblech ist von einem Isoliermantel eingefaßt, um eine Wärmeableitung nach außen zu verhindern bzw. zu minimieren.

Die Vorrichtung kann auch für flache Gegenstände eingesetzt werden. Hierfür wird ein Preßwerkzeug verwendet, daß einen Stempel hat, der auf seiner Andruckseite vorzugsweise mit einem Silikongummi mit integrierter Heizwendel versehen ist. Der Temperatursensor ist hier auf der Andrückseite am Rand des Stempels angebracht. Als weitere Hitzequelle kann eine Heizwendel, eine UV-Lampe oder auch ein Heizstab benutzt werden. Um in möglichst kurzer Zeit eine Aufheizung einer kalten Vorrichtung zu erreichen, ist jedoch die Verwendung einer Halogenlampe nützlich. Aus Wärmeschutzgründen ist die Hitzequelle von einem zylindrischen Isoliermantel umgeben. Dabei ist zwischen der Hitzequelle und dem Isoliermantel ein ringförmiger Freiraum zu lassen, in den der zu bedruckende Gegenstand, wenn er die Becherform hat, mit dem ihn umgebenden Preßwerkzeug als Manschette eingefügt werden kann.

Die Temperatur der weiteren Hitzequelle wird ebenfalls über einen Temperatursensor gesteuert, der die Temperatur an der Oberfläche des Gegenstandes im Bereich seiner heißesten Stelle abgreift. Der Sensor hierfür wird am Anschlußteil der Schnappverbindung an der Manschette angebracht. Das Steuerkabel wird im Elektrosteuerkabel für das Preßwerkzeug untergebracht.

Der Isoliermantel für die Hitzequelle besteht aus einer äußeren Aluminiumschale mit einer seitlichen, schlitzförmigen Öffnung und einer darin eingesetzten Gummischale als Isoliermaterial. Bei einer Verwendung der Vorrichtung für flache Gegenstände, beispielsweise für Teller, dient die Aluminiumschale als Abstützung, auf die der Teller aufgelegt wird. Um Beschädigungen am Teller hierbei auszuschließen, kann auf den oberen Rand der Aluminiumschale ein Gummiring aufgesetzt sein. Außerdem sind am Steuerpult Anschlußösen für Federspannelemente zum Anpressen des Tellers vorgesehen. Schließlich ist der Befestigungssockel für die Halogenlampe mit einem Glasschutzring und die Halogenlampe selbst mit einer Glashülse geschützt.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

In den nachfolgenden graphischen Darstellungen und Zeichnungen ist die Erfindung näher dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Halogenlampe mit einer Becherwand im Schnitt und die Temperaturzonen an der Becherwand nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 den Temperaturverlauf über der Zeit bei Einsatz einer Halogenlampe als alleiniger Hitzequelle,

Fig. 3 die Ausbildung der Vorrichtung mit einer Heizmanschette,

Fig. 4 den Temperaturverlauf über die Zeit mit Heizmanschette,

Fig. 5 eine Heizmanschette in der Draufsicht,

Fig. 6 die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in der Schrägansicht,

Fig. 7 einen Schnitt durch einen von der Heizmanschette umfaßten Becher und

Fig. 8 einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit einem flachen Gegenstand.

Ausführung der Erfindung

In den Fig. 1 und 2 ist zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung zunächst die Wirkungsweise der bisherigen Verfahren erläutert. Dabei ist in der Fig. 1 eine Halogenlampe 1 gezeigt, die eine Hitzequelle darstellt und über die ein Becher 2 gestülpt ist. Auf die äußere Oberfläche 3 des Bechers 2 ist vermittels eines Preßwerkzeuges 5 ein Transferpapier 6 aufgepreßt. Die von der Halogenlampe 1 ausgehende Strahlungsenergie, gestrichelt angedeutet, erwärmt die Wand 4 des Bechers 2. Die Erwärmung erfolgt jedoch nicht gleichmäßig an alten Stellen der Wand 4, sondern es können in etwa drei Erwärmungszonen A, B und C ausgemacht werden, die fließend ineinander übergehen. In der Zone A wird in der Wand 4 und damit auch an der Oberfläche 3 die geringste Temperatur erreicht, weil die Wärmequelle am weitesten entfernt ist. Relativ kühl bleibt auch die Zone C. Eine für den Übertragungsvorgang ausreichende Temperatur wird allein in der Zone B, mit der höchsten Strahlung, erzielt. Dieses ist bekannt und deshalb wird allein die Oberfläche in der Zone B für den Bilddruck benutzt. Überschreitungen der Zone B beim Bilddruck führen zu einer unzureichenden Übertragung in den Zonen A und C.

In der Fig. 2 ist der anzunehmende mittlere Temperaturverlauf T an der Halogenlampe 1 und an den Oberflächen der Zonen A, B und C über der Zeit eingetragen, TB, TC, TA. Die Halogenlampe 1 erhitzt sich sehr schnell und damit auch den Wandbereich B. Die Wandbereiche A und G können nicht so schnell folgen und wenn in der Zone B die Übertragungstemperatur von 120°C bereits überschritten wird, ist in der Zone C noch keine ausreichende Mindesttemperatur von 95°C erreicht und in der Zone A ist eine Temperatur vorhanden, die deutlich unterhalb jeglicher Übertragungsmöglichkeit liegt.

Eine andere Situation ergibt sich jedoch dann, wenn des Preßwerkzeug 10 gesteuert beheizt wird, d. h. wenn die Endtemperatur Y (Fig. 4) des Preßwerkzeugs 10 und die Endtemperatur X der weiteren Hitzequelle 1gesondert steuerbar sind, wie es die Erfindung vorsieht und in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Es wird, wie in Fig. 3 gezeigt, ein beheizbares Preßwerkzeug 10 benutzt, das mit der Heizwendel 8 versehen ist. In den Temperaturbereichen A und C ist die Heizwendel 8 verstärkt, um hier eine höhere Wärmezufuhr in der Becherwand 4 als in dem Temperaturbereich B zu erreichen. Dadurch werden die Endtemperaturen X und Y in allen Bereichen A, B und C etwa zur gleichen Zeit erreicht und auf diese Weise kann eine günstige Übertragungstemperatur für den Thermotransfervorgang auf der gesamten Oberfläche in allen drei Zonen A, B und C erreicht werden. Die Endtemperaturen X und Y bzw. ihr Verlauf TX und TY über die Zeitachse können so gesteuert werden, daß eine weitgehende Angleichung der Übertragungstemperaturen in den Zonen A, B und C erreicht wird. Die Heizwendel 8 kann so ausgebildet sein, daß die Temperaturverteilung im Preßwerkzeug 10 an die Wandstärke des zu bedruckenden Bechers 2 angepaßt ist. Das kann durch entsprechende Anordnung der Heizwendel 8 im Preßwerkzeug 10 erreicht werden. Möglich ist auch eine Anpassung der Temperaturverteilung im Preßwerkzeug 10 mit Bezug auf das Abstrahlungsprofil der Halogenlampe 1.

Es zeigte sich aber auch, daß selbst bei einer gleichmäßig über das Preßwerkzeug 10 verteilten Temperatur und damit Wärmeübertragung gute Übertragungsergebnisse durch entsprechende Endtemperatursteuerung erzielt wird. So kann beispielsweise eine gute Übertragung im Ergebnis vorliegen, wenn beide Hitzequellen 1 und 10 gleichzeitig eingeschaltet werden, die Steuerung der Temperaturverläufe TX und TY jedoch so erfolgt, daß etwa gleiche Oberflächentemperaturen in den Zonen A, B und C eintreten, wenn der Übertragungsvorgang erfolgt.

In der Fig. 4 sind die Temperaturverläufe TX und TY bei einer zeitlich gestaffelten Erhitzung des Bechers 2 eingezeichnet. Nach Einschaltung des Preßwerkzeuges 10 steigt seine gestrichelt eingezeichnete Temperatur TY zunächst steil an und die Wand 4 des Bechers 2 erwärmt sich gleichmäßig in allen Zonen A, B und C gemäß des Temperaturverlaufs der Linie M. Die Temperaturverteilung im Preßwerkzeug ist so gewählt, daß in allen Zonen A, B und C der Wand 4 eine gleiche Temperatur erreicht wird.

Das Preßwerkzeug 10 führt so lange dem Becher 2 Wärme zu, bis an seiner Oberfläche 5 am Bodenbereich der Zone A eine Endtemperatur Y von 70°C gemessen wird. Diese Endtemperatur Y ist vor der Einschaltung der Vorrichtung am Steuerpult eingestellt worden. Danach wird die Endtemperatur Y konstant bei 70°C gehalten. Über eine Zeitsteuerung, die im Steuergerät vorgesehen ist, wird nach Ablauf von 40 Sekunden nach Einschaltung der Vorrichtung die Halogenlampe 1 als weitere Hitzequelle aktiviert. Ihre strichpunktiert eingezeichnete Temperatur TX steigt steil an und wird nach Erreichen der Endtemperatur von 140°C ebenfalls konstant gehalten. Die Temperaturen in den Zonen A, B und C nehmen schnell zu, können sich aufgrund der vorausgegangenen Erwärmung des Bechers 2 durch das Heizpreßwerkzeug 10 jedoch nur sehr unwesentlich voneinander entfernen, so daß in kürzester Zeit in allen drei Zonen A, B und C etwa gleiche Temperaturen zwischen 100°C und 118°C für die Bildübertragung erreicht werden. Als Folge hiervon kann die gesamte Oberfläche 3 vom Becherboden bis zum Becherrand mit einem gleichmäßigen hochqualitativen Bild bedruckt werden. Es zeigte sich, daß eine Endtemperatur Y, auf welche die Oberfläche 3 vom Preßwerkzeug 10 zu erhitzen ist, unter der für den Thermotransfervorgang erforderlichen Übertragungstemperatur liegen sollte, um sehr vorteilhafte Ergebnisse bei der Bildübertragung zu erzielen. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß gleichzeitig auch eine hohe Wasch- und Kratzfestigkeit eintrat. Die einzustellende Endtemperatur Y für das Preßwerkzeug 10 sollte allerdings auch nicht unter 40°C liegen, da dann die Übertragung in ihrer Qualität gemindert wird.

Die Endtemperatur X der Halogenlampe 1 wird am Steuergerät so eingestellt, daß sie höher als die für den Thermotransfervorgang erforderliche Übertragungstemperatur ist.

Die Steuerung für das Verfahren läßt die Einstellung verschiedener Endtemperaturen für das Preßwerkzeug 10 und die Halogenlampe 1 zu. Auch kann ihr zeitlicher Einsatz durch die Steuerung bestimmt werden. Diese Vorgaben werden auf den zu bedruckenden Gegenstand, sein Material und seine Wandstärke abgestellt. In vielen Fällen kann die Endtemperatur Y für das Preßwerkzeug 10 fest eingestellt werden, so daß von der Bedienungsperson lediglich die Endtemperatur X der weiteren Hitzequelle 1 einzustellen ist.

In der Fig. 5 ist eine Manschette 9 gezeigt, die als Preßwerkzeug 10 dient. Die Manschette 9 ist mit der Heizwendel 11 versehen, die in die Manschette 9 integriert ist und mit ihren Wendeln längs zur Längsachse der um den Becher gespannten Manschette 9 ausgerichtet ist. Dadurch werden beim Spannen der Manschette 9 um den Becher die Wendelabschnitte 12 nicht von Zugkräften beansprucht und außerdem ist die Wärmeerzeugung in den oberen und unteren Randbereichen der Manschette 9 durch die Endbögen 13 der Wendeln größer als bei den Wendelabschnitten 12, wodurch die Zonen A und C stärker erhitzt werden als die Zone B am Becher 2.

Die Manschette 9 hat die längenverstellbare Schnappverbindung 14. An dieser Verbindung 14 ist die elektrische Steuerleitung angeschlossen und der Temperatursensor 65 für die weitere Hitzequelle 1 eingesetzt. Der Temperatursensor 15 für das Preßwerkzeug 10 liegt am oberen Rand 16 der Manschette 9.

In der Fig. 6 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in der Schrägansicht dargestellt. Das Steuerpult 20 enthält die erforderlichen Steuerschaltungen. Auf dem Steuerpult 20 befindet sich die Halogenlampe 26 als weitere Hitzequelle 1, die von einem Glasschutz 25 umgeben ist. Die Halogenlampe 26 ist außerdem von einem zylindrischen Isoliermantel 23 aus Aluminium eingefaßt, der einen länglichen Schlitz 28 zwischen den Wandenden 21 und 22 hat. Der Isoliermantel 23 ist mit einer Gummimanschette ausgekleidet und mit dem Gummiring 24 abgedeckt. Innerhalb des Isoliermantels 23 ist ein Ringraum 27, in dessen Mitte sich die Halogenlampe 26 befindet. An ihrem Fuß ist ein Glasschutzring 29 angebracht.

Der Ringraum 27 ist so bemessen, daß in ihm ein Becher 2 von normaler Größe mit dem Boden nach oben eingesetzt werden kann. Der Becher 2, in der Figur nicht gezeigt, wird von der Heizmanschette 9 mit der Edelstahlverkleidung 31 eingefaßt, die als Preßwerkzeug 10 dient. Die Manschette 9 besteht aus zwei Gummimatten 32, 33, die eine Heizwendel 11 einschließen. An der Edelstahlverkleidung 31 ist die längenverstellbare Schnappverbindung 14 angebracht. Die verstellbare Schnappverbindung 14 erlaubt die Verwendung der Heizmanschette 9 bei Bechern mit unterschiedlichen Außendurchmessern.

Die Heizmanschette 9 ist über das Elektrosteuerkabel 34 mit dem Steuerpult 20 verbunden. Hierfür ist die Steckverbindung 36 am Kabel 34 und der Stecker 35 am Steuerpult 20 vorhanden. Innerhalb des Kabels 34 sind die Steuerleitungen für die Temperatursensoren 15, 65 für die Heizmanschette 9 und die Halogenlampe 26 verlegt. Das Kabel 34 ist am Anschlußteil der Schnappverbindung 14 angebracht.

Das Steuerpult 20 besteht aus einem Aluminiumgehäuse 30, in dem die elektronischen Steuerungskomponenten untergebracht sind. Über den Schalter 37 wird die Vorrichtung an das Stromnetz angeschlossen. Für jede Hitzequelle 26 und 9 ist eine Einstellung der Endtemperaturen X, Y vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel ist die Endtemperatur Y für die Heizmanschette 9 fest eingestellt. Die Anzeige 38 zeigt der Bedienungsperson die momentane Temperatur am Becher 2, gemessen vom Sensor 65, an. Über den Knopf 39 wird die Endtemperatur X für die Halogenlampe 26 eingestellt, je nach Papierart. Die Anzeige 40 zeigt die von Sensor 15 gemessene Temperatur am Becher 2 an. Nach Einsetzen des Bechers 2 mit der Heizmanschette 9 und Einstellung der Endtemperatur X wird die Vorrichtung durch Drücken auf den Startknopf 41 in Betrieb genommen. Die eingestellte Steuerung steuert den Ablauf der Temperaturen X, Y und damit die Bildübertragung. Nach Erreichen der Endtemperatur X schaltet sich das Gerät ab.

In der Fig. 7 ist ein von einer Heizmanschette 50 eingefaßter Becher 2, aufgesetzt auf eine Halogenlampe 52, im Schnitt gezeigt. Die Halogenlampe 52 ist von dem Glasschutz 53 umgeben. Am Sockel ist der Glasschutzring 59 aus Aluminium. Die Heizmanschette 50 besteht im vorliegenden Beispiel aus einem Silikonmantel 54, der Heizwendel 55, einem zweiten Silikonmantel 56, dem Federstahlblech 57 und einem äußeren Silikonmantel 58 als Abschlußisolierung. Die normalerweise vorhandenen Temperaturzonen A, B und C sind links angedeutet. Die Zone A wird stark vom Becherboden 51 beeinflußt. Dem ist entsprechend gegenzusteuern über die Steuerung. Auch beim Henkel 60 sind Maßnahmen, z. B. in der Heizmanschette 50 zu ergreifen, indem mehrere Heizwendeln parallel gelegt werden.

Die Sensoren 61 und 62 für die Messung der Temperaturen X und Y liegen direkt am Transferpapier 63 an, das von der Heizmanschette 50 an den Becher 2 gepreßt wird. Sie sind über die Steuerleitungen 64 und 65 mit dem Steuerpult 20 verbunden. Henkel 60 und Elektrokabel 34 sind durch den Schlitz 28 aus dem Isoliermantel 23 herausgeführt. In der Fig. 8 ist die Verwendungsmöglichkeit der Vorrichtung für die Bildübertragung auf einen flachen Gegenstand, beispielsweise einer Fliese 77 gezeigt. Die Fliese 77 wird auf den Isoliermantel 72 gelegt, der an seinem oberen Rand mit dem Gummiring 76 versehen ist. Das Preßwerkzeug wird aus einem Stempel 81 gebildet, der auf seiner Andrückseite mit einer Heizmatte 80 aus einem Silikongummi mit einer integrierten Heizwendel 79 belegt ist. Das Thermotransferpapier 78 liegt zwischen Fliese 77 und Heizmatte 80. Zwei Temperatursensoren 84 und 85 sind über die Leitungen 86 und 87 mit den Temperatursteuerungen für die Heizmatte 80 und die Halogenlampe 75 verbunden. Die Leitungen 86 und 87 sind durch das flexible Kabel 82 zum Stecker 36 geführt, der in den Anschlußstecker 35 am Steuerpult 20 eingesteckt wird. Die Halogenlampe 75 ist vom Glasschutz 74 umfaßt und ihr Sockel mit einem Glasschutzring 73 versehen. Lampe 75 und Isoliermantel 72 sind auf das Steuerpult 20 aufgesetzt.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren für den Thermotransferdruck zum Aufbringen von Ducken auf Gegenstände mit harter und glatter Oberfläche, insbesondere aus Keramik und dgl., unter Verwendung von Transferpapieren, bei dem das mit dem Druckbild versehene Transferpapier auf die zu bedruckende Oberfläche des Gegenstandes durch ein elektrisch beheizbares Preßwerkzeug gepreßt wird und bei dem der Gegenstand sodann durch das Preßwerkzeug und eine weitere auf der dem Preßwerkzeug gegenüberliegenden Seite des Gegenstandes angeordnete elektrische Hitzequelle zusätzlich erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Endtemperatur (Y) des Preßwerkzeugs (81) und die Endtemperatur (X) der weiteren Hitzequelle (1, 26, 52, 75) jeweils gesondert steuerbar sind.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr zum zu bedruckenden Gegenstand (2, 77) vom Preßwerkzeug (10, 81) und von der weiteren Hitzequelle (1, 26, 52, 75) gleichzeitig erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr zum zu bedruckenden Gegenstand (2, 77) zeitlich gestaffelt erfolgt, indem zunächst das Preßwerkzeug (10, 81) aktiviert und erst danach die weitere Hitzequelle (1, 26, 52, 75) zugeschaltet wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßwerkzeug (10, 81) auf eine Endtemperatur (Y) erhitzt wird, die niedriger als die für den Thermotransfervorgang erforderliche Übertragungstemperatur ist, maximal jedoch 70°C nicht übersteigt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Hitzequelle (1, 26, 52, 75) eine Endtemperatur (X) erzeugt, die höher als die für den Thermotransfervorgang erforderliche Übertragungstemperatur ist.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturverteilung im Preßwerkzeug (81) gleichmäßig ist.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturverteilung im Preßwerkzeug (10, 81) an die Materialstärke des zu bedruckenden Gegenstands (2, 77) angepaßt ist.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturverteilung im Preßwerkzeug (10, 81) an das Temperaturstrahlungsprofil der weiteren Hitzequelle (1, 26, 52, 75) angepaßt ist.
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Steuerpult (20) mit einer ortsfesten elektrischen Hitzequelle (1, 26, 52, 75) und einem elektrisch beheizbaren gesonderten Preßwerkzeug (10, 81), das über ein Elektrosteuerkabel (34) abnehmbar mit dem Steuerpult (20) verbunden ist, wobei die Hitzequelle (1, 26, 52, 75) und das Preßwerkzeug (10, 81) über eigene Steuerleitungen (64, 65, 86, 87) für die Endtemperatureinstellungen (X, Y) verfügen.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerpult (20) einen Ein-/Aus-Schalter (37) und einen Temperaturwählschalter (39) für die Endtemperatureinstellung der weiteren Hitzequelle (1, 26, 52, 75) hat.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Endtemperatur (Y) des Preßwerkzeuges (10, 81) über einem Temperatursensor (15, 64) gesteuert wird, der die Temperatur an der Oberfläche (3) des Gegenstandes (2, 77) abgreift.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßwerkzeug (10, 81) aus einer Heizmanschette (9, 31, 50) mit einer längenverstellbaren Schnappverbindung (14) an ihren Enden besteht.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmanschette (9, 31, 50) mit einer Heizwendel (11) versehen ist, deren Wendeln (12) längs zur Längsachse der Manschette (9, 31, 50) ausgerichtet sind.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (15, 64) der Heizmanschette (9, 31, 50) am Manschettenrand (16) im Bereich der niedrigsten möglichen Temperaturzone (A) angeordnet ist.
  15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmanschette (9, 31, 50)aus einer Gummimatte (32) mit integrierter . Heizwendel (79) oder zwei Gummimatten (32, 33) mit einer sandwichartig dazwischen eingebetteten Heizwendel (11) besteht.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprache 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmanschette (9, 31, 50) von einem Federstahlblech (31) umgeben ist, das vorzugsweise einen Isoliermantel (58) hat.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßwerkzeug einen Stempel (81) hat, der auf seiner Andruckseite mit einem Silikongummi (80) mit integrierter Heizwendel (79) versehen ist.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (84, 85) auf der Andrückseite am Rand des Stempels (81) angebracht ist.
  19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Hitzequelle (1) eine Halogenlampe (26, 52, 75) ist, die von einem zylindrischen Isoliermantel (23, 72) umgeben ist, wobei zwischen Halogenlampe (26, 52, 75) und Isoliermantel (23, 72) ein Ringraum (27) zur Aufnahme des Gegenstands (2) und des Preßwerkzeugs (10) vorhanden ist.
  20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der weiteren Hitzequelle (1, 81) über einen Temperatursensor (65, 84) gesteuert wird, der die Temperatur an der höchsten möglichen Temperaturzone (A) an der Oberfläche (5) des Gegenstands (2, 77) abgreift.
  21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (65) der weiteren Hitzequelle (1) am Anschlußteil der Schnappverbindung (14) der Heizmanschette (9, 31, 50) angebracht ist.
  22. 22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel (23, 72) aus einer äußeren Aluminiumschale mit seitlicher Öffnung (28) und einer darin eingefaßten Gummischale besteht.
  23. 23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß auf den oberen Rand der Aluminiumschale (23, 72) ein Gummiring (24, 76) aufgesetzt ist.
  24. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerungspult (20) Anschlußösen (42) für Federspannelemente zum Anpressen eines Tellers (77) oder dgl. vorgesehen sind.
  25. 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungssockel für die Halogenlampe (26, 52, 75) mit einem Glasschutzring (29, 59, 73) abgedeckt ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com