激光全息模压机和激光全息模压工艺

摘要

一种激光全息模压机，包括第一个模压工位，第一个模压工位设有第一版辊、衬辊、压辊，其中衬辊安装在版辊和压辊之间，第一版辊设有循环加热管道；其主要特点在于，它还设有第二个模压工位，第二个模压工位设有第二版辊、衬辊、压辊，其中衬辊安装在第二版辊和压辊之间，第二版辊设有循环加热管道；第二版辊在靠近其外表面的位置设有一条冷却水流道，第一个模压工位和第二个模压工位还设有监测金属模压版接缝位置的光电眼，第二版辊的电机还设有调控其转速的控制电路。本发明在生产过程中对版辊温度的要求可以较低，以避免版辊温度太高带来的问题，并且能够有效消除激光全息模压薄膜产品的版缝。本发明还提供了一种激光全息模压工艺。

说明书

技术领域

本发明属于一种生产激光全息模压薄膜产品的激光全息模压机以及激光全息模压工艺。

背景技术

传统的激光全息模压机采用单版辊一次压纹工艺技术，它在放卷装置和收卷装置之间只设置一个模压工位，该模压工位包括版辊、衬辊、压辊，衬辊夹在版辊和压辊之间，版辊设有循环加热油管道，压辊中设有冷却装置，版辊的两端固定安装在机架上，压辊和衬辊两端的支座分别安装在水平导轨上，使压辊可压向衬辊，衬辊可压向版辊；推压机构连接到压辊两端的支座，推压机构一般采用油缸。在压印开始前，必须将预先刻蚀有激光全息图纹的金属模压版卷贴在圆柱形的版辊上，但卷贴完成后不可避免地存在模压版接缝，所以利用传统模压机生产出来的激光全息模压薄膜产品，会因为金属模压版接缝的存在而在薄膜产品出现上版缝，因此对后续的激光图案印刷工序产生很大的不利影响：如果想在印刷过程避开版缝则需要专门的昂贵设备和复杂的印刷工艺；如果在印刷过程不对版缝问题进行处理则会产生10％～20％的印刷品废品率。另外，传统的激光全息模压机由于采用单版辊一次压纹工艺，所以要求版辊的温度较高，一般要求达到200℃左右，才能将金属模压版的激光图纹信息饱和、彻底、深刻地转压到塑料薄膜上，才能在塑料薄膜模压产品上刻压出清晰亮丽的激光图纹信息。然而，版辊的温度太高又容易使塑料薄膜产生拉伸变形，造成各版的模压产品长度不一致，甚至还会产生糊版现象，使价格昂贵的金属模压版报废。

发明内容

本发明的总体目的是针对现有技术的上述不足而提供一种激光全息模压机和激光全息模压工艺，它在生产过程中对版辊温度的要求可以较低，以避免版辊温度太高带来的问题。

从属于上述总体目的，本发明的另一目的还在于提供一种激光全息模压机和激光全息模压工艺，它能够有效消除激光全息模压薄膜产品的版缝。

为实现上述目的，本发明的激光全息模压机包括第一个模压工位，第一个模压工位设有第一版辊、衬辊、压辊，其中衬辊安装在版辊和压辊之间，第一版辊设有循环加热管道；其主要特点在于，它还设有第二个模压工位，第二个模压工位设有第二版辊、衬辊、压辊，其中衬辊安装在第二版辊和压辊之间，第二版辊设有循环加热管道。

较好的是，第二个模压工位还设有冷却水进水接头、冷却水回水接头，第二版辊在靠近其外表面的位置设有一条冷却水流道，冷却水流道的长向平行于第二版辊的轴向，冷却水流道的横向截面大小为6～18mm；冷却水进水接头连通到冷却水流道的进水口，冷却水流道的出水口连通到冷却水回水接头。

更好的是，第一个模压工位设有监测第一版辊金属模压版接缝位置的光电眼，第二个模压工位设有监测第二版辊金属模压版接缝位置的光电眼；第二版辊的电机还设有调控其转速的控制电路，该控制电路根据两光电眼的监测结果调控第二版辊的转速，使第二版辊金属模压版接缝位置相对于第一版辊金属模压版接缝位置固定错开一个角度。

冷却水流道中间设有分隔管，分隔管将冷却水流道分隔为内层和外层，分隔管靠近金属模压版接缝的一面开设有喷射孔。这样，冷却水可以集中、优先向金属模压版接缝的位置喷射，以提高冷却效果。

第二个模压工位还设有制冷机和加压泵，冷却水回水接头经过制冷机和加压泵连通到冷却水进水接头。这样，冷却水进水接头、冷却水流道、冷却水回水接头、制冷机和加压泵构成一循环回路。

冷却水流道的横向截面大小为10～14mm。

所述第二版辊的电机的控制电路可以采用PLC电路。

一种激光全息模压工艺，采用上述的激光全息模压机，包括以下步骤：a、在第一版辊和第二版辊上分别卷贴上具有相同激光点阵光栅图文信息的金属模压版，第一版辊和第二版辊上分别形成一条金属模压版的接缝；b、将塑料薄膜在第一个模压工位上进行激光全息压纹；c、塑料薄膜在第一个模压工位上进行激光全息压纹后，接着将塑料薄膜输送到第二个模压工位，利用第二个模压工位继续对塑料薄膜进行激光全息压纹。

较好的是，将第一版辊以及第二版辊表面的总体温度控制在130℃～190℃。

更好的是，在上述a步骤中，使第二版辊上金属模压版的接缝对准冷却水流道所在位置；在上述c步骤中，向第二版辊的冷却水流道输送冷却水，使第二版辊模压版接缝处的局部表面温度控制在110℃以下；利用两光电眼分别监测第一版辊金属模压版接缝A和第二版辊金属模压版接缝B的位置；利用控制电路根据两光电眼的监测结果调控第二版辊的转速，使第一版辊金属模压版接缝位置A与第二版辊金属模压版接缝位置B固定错开一个角度θ。

使第一版辊金属模压版接缝位置A与第二版辊金属模压版接缝位置B固定错开角度θ为45°～315°，最好为150°～210°。

第二版辊模压版接缝处的局部温度最好控制在100℃以下。

本发明具有以下优点和效果：

1、本发明的激光全息模压机在模压前，由模压厂家在两根版辊上分别卷贴上相同图纹信息的金属模压版，第一版辊和第二版辊上分别形成一条金属模压版的接缝，其中第二版辊上金属模压版的接缝对准冷却水流道所在位置。在对塑料薄膜进行压纹过程中，使塑料薄膜先从第一个模压工位的第一版辊和衬辊之间经过，再从第二个模压工位的第二版辊和衬辊之间经过，两工位的压辊在推压机构的推动下压向衬辊，衬辊受到推力后压向版辊，这样本发明使塑料薄膜的激光全息压纹过程分为两次，对塑料薄膜整体上进行两次压纹，点阵光栅图纹信息分为两次传递到塑料薄膜上，即第一次压印(对应第一个模压工位)只需取得初步的激光效果，待在第二次压印(对应第二个模压工位)继续加深这种激光效果即可，第二次压印的任务是使塑料薄膜第一次压印得到点阵光栅信息进一步饱和、深刻(并可以对第一次压印产生版缝的位置进行填补压纹)，所以本发明不必要求点阵光栅图纹信息一次性就完全、彻底地压印到塑料薄膜上，因此本发明工作时对两版辊的塑料薄膜温度要求可以较低(较传统一次性压纹工艺)，通常只需将版辊表面的温度控制在130～190℃左右(一般在130～160℃)，相应地塑料薄膜温度控制在120～160℃左右(一般在120～130℃左右即可)，这个温度低于塑料薄膜的软化温度，因此可以有效避免塑料薄膜拉伸变形，完全避免糊版现象。另一方面，本发明与传统一次性压纹工艺(设备)相比，虽然工作时版辊的温度低，但由于进行了两次压纹，反而可以使塑料薄膜上刻压的激光点阵光栅信息更加丰富、饱和、深刻，产生更强烈的光学效应，以达到更佳的镭射效果。第三方面，本发明由于进行两次压纹，能够为消除版缝创造了条件。

2、由于第一版辊金属模压版接缝与第二版辊金属模压版接缝位置固定错开一个角度，因此塑料薄膜在第一个模压工位上进行激光全息压纹后，虽然会产生了“第一次模压的版缝”，  但塑料薄膜“第一次模压的版缝”位置在第二个模压工位上进行模压时，避开第二版辊金属模压版的接缝，“第一次模压版缝”的位置可以在第二个模压工位上进行激光全息压纹，即在第二个模压工位上消除了“第一次模压版缝”，因而最终的成品不会在“第一次模压版缝”位置出现版缝。另外，由于第二版辊金属模压版的接缝的局部温度控制在110℃甚至100℃以下，所以第二版辊金属模压版的接缝处不会在塑料薄膜上压出版缝来，即第二版辊金属模压版的接缝不会破坏塑料薄膜在第一模压工位上所获得的激光点阵光栅信息。这样，在最终的塑料薄膜模压产品上看不到版缝或版线(虽然，对应两条金属模压版接缝的位置只进行一次激光压纹，其激光效果可能会稍微弱一些，但由于两个位置的宽度很小，通常只有几毫米，所以肉眼难以察觉，对整体效果的影响非常微弱，而且经过上色、印刷后更难以觉察出来)。

3、由于整体上进行两次压纹，不要求把点阵光栅浮雕信息图纹一次性完全压印到塑料薄膜上，因此与传统激光全息模压机或激光全息模压工艺比较，本发明可以提高压印生产速度，通常可以提高到60m/min左右(传统激光全息模压机大约为30m/min左右)，成倍提高生产效率。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的结构和使用工艺示意图。

图2是图1所示结构的俯视示意图。

图3是图1中滑动板的大样图。

图4是第二版辊的加热结构和冷却结构的示意图。

图5是图4中第二版辊的横剖面结构示意图。

图6是图5中第二版辊的放大结构示意图(略去金属模压版)。

图7是图4中冷却水流道的局部放大示意图。

图8是第二个模压工位冷却水的循环路径示意图。

图9是第一版辊金属模压版接缝位置A与第二版辊金属模压版接缝位置B错开角度θ的几何关系示意图。

具体实施方式

实施例一

图1、图2、图3所示，该激光全息模压机包括机架1，机架1上安装有第一个模压工位和第二个模压工位，第一个模压工位设有版辊21，第二个模压工位设有版辊22，版辊中设有热油内循环加热装置；每个模压工位设有衬辊3、压辊4、油缸5，压辊4中设有冷却水内循环冷却装置，衬辊3为橡胶辊，橡胶辊3安装在版辊2和压辊4之间，版辊的两端固定安装在机架上，机架的左右两侧分别设有水平导轨6，两侧的水平导轨6上分别安装滑动板7，图5所示，两片滑动板都开设有第一圆孔71、第二圆孔72、水平导轨槽73。压辊4两端的支座固定插装在第二圆孔72中，橡胶衬辊两端的支座安装在水平导轨槽73上，橡胶衬辊两端的支座还可沿着水平导轨槽73相对于滑动板7前后移动；油缸5的活塞杆与连接件8固定连接，连接件8与连接轴9两端固定连接，连接轴9两端还分别固定插装在两第一圆孔71中，这样使油缸5可驱动滑动板7和压辊4前后移动。在两个模压工位之间还设有导辊11和张力调节辊12。该激光全息模压机还设有一套放卷装置14和一套收卷装置15。

图4、图5、图6、图7所示，第二个模压工位还设有冷却水进水接头31、冷却水回水接头32，第二版辊在靠近其外表面的位置设有一条圆形冷却水流道33，冷却水流道的长向平行于第二版辊的轴向，冷却水流道的管径大小为12mm；冷却水进水接头31连通到冷却水流道33的进水口335，冷却水流道33的出水口336连通到冷却水回水接头32。第二个模压工位还设有制冷机34和加压泵35，冷却水回水接头经过制冷机34和加压泵35连通到冷却水进水接头31，冷却水进水接头31、冷却水流道33、冷却水回水接头32、制冷机34和加压泵35构成一循环回路。冷却水回水接头和冷却水进水接头利用旋转接头36、连接法兰37与第二版辊22实现装配关系上的空间连接。

图5、图6、图7所示，冷却水流道33中间设有分隔管331，分隔管331将冷却水流道分隔为内层332和外层333，分隔管331靠近金属模压版接缝的一面开设有喷射孔334。这样，冷却水可以更集中、更有效、更优先地冷却金属模压版接缝B的区域。

第一个模压工位设有监测第一版辊金属模压版接缝位置的光电眼，第二个模压工位设有监测第二版辊金属模压版接缝位置的光电眼；第二版辊的电机还设有调控其转速的PLC控制电路，该PLC控制电路根据两光电眼的监测结果调控第二版辊的转速，使第二版辊金属模压版接缝位置相对于第一版辊金属模压版接缝位置固定错开一个角度。

上述实施例中，冷却水流道的管径大小可以改为7mm，或10mm，或14mm，或17mm，等等。

实施例二

图1所示的激光全息模压工艺，采用实施例1所述的激光全息模压机，包括以下步骤：

a、模压厂家在第一版辊21和第二版辊22上分别卷贴上具有相同激光点阵光栅图文信息的金属模压版10，第一版辊形成一条金属模压版的接缝A；第二版辊上形成一条金属模压版的接缝B；使第二版辊上金属模压版的接缝B对准冷却水流道所在位置，如图5、图6所示；

b、通过热油管道向第一版辊循环输送热油，将第一版辊表面温度控制在145℃左右，将塑料薄膜13在第一个模压工位上进行激光全息压纹，塑料薄膜在第一个模压工位上经过压印后产生“第一次模压的版缝”；

c、塑料薄膜13在第一个模压工位上进行激光全息压纹后，接着将塑料薄膜输送到第二个模压工位，利用第二个模压工位继续对塑料薄膜进行激光全息压纹，同时通过热油管道43  向第二版辊循环输送热油，将第二版辊表面的总体温度控制在145℃左右；与此同时，向第二版辊的冷却水流道33输送冷却水，使第二版辊模压版接缝B处的局部表面温度控制在95℃左右；利用两光电眼分别监测第一版辊金属模压版接缝A和第二版辊金属模压版接缝B的位置；利用控制电路根据两光电眼的监测结果调控第二版辊22的转速，使第一版辊金属模压版接缝位置A与第二版辊金属模压版接缝位置B固定错开一个角度θ＝180°；塑料薄膜“第一次模压的版缝”在第二个模压工位上可以补压印上点阵光栅图文信息。

图9所示，本申请文件中，考量第一版辊金属模压版接缝位置A与第二版辊金属模压版接缝位置B的错开角度θ，应该结合第一版辊的半径r(也等于第二版辊的半径)、塑料薄膜从第一个模压工位的压印点C运行到第二个模压工位的压印点D之间的距离f进行考虑，具体如下：从与两版辊中心轴线垂直的剖面上看(如图9所示)，设第一版辊21金属模压版接缝位置为A点、第二版辊22金属模压版接缝位置为B点，第一版辊中心转轴为O₁点，第二版辊中心转轴为O₂点、第一个模压工位的压印点为C点、第二个模压工位的压印点为D点，在第二版辊圆周上取点A₁，使线段O₂A₁平行于线段O₁A，并在第二版辊圆周上取点A₂满足以下公式条件：f＝n×2πr+r×β(上式中，n为自然数并取最大值，∠β即为∠A₂O₂A₁)，则∠BO₂A₂就是第一版辊金属模压版接缝位置A与第二版辊金属模压版接缝位置B错开的角度θ。上述第一个模压工位的压印点C，是指第一版辊21与衬辊3的外切点；同样，第二个模压工位的压印点D，指第二版辊22与对应衬辊3的外切点。上述第二版辊的A₂点的现实意义是：如果塑料薄膜上某一点K在第一个模压工位由第一版辊的A点(即模压版接缝)压印，则该点K运行到第二个模压工位时，是由第二版辊圆周的A₂点对K点压印。上述角度θ的现实意义是：A₂点与B点错开的角度。对于每一台已经制造出来的激光全息模压机而言，在公式f＝n×2πr+r×β中，f和r的值是确定的，因而n的值、β的值也是确定的。假如f的值刚好是2πr的整数倍数，则β＝0，点A₂与点A₁重叠。

在本实施例中，f的值刚好是2πr的整数倍数。

图7、图8所示，上述冷却水冷却第二版辊金属模压版接缝处的流动过程如下：启动第二个模压工位的制冷机34和加压泵35，加压泵35将冷却水流不断压向冷却水进水接头31，经旋转接头36、冷却水流道的进水口335流入冷却水流道33的内层332(如图7中向右箭头所示)，冷却水经分隔管喷射孔334由冷却水流道内层332流到冷却水流道外层333(如图7中向上箭头所示)，使第二版辊模压版接缝处B的局部表面温度控制在95℃左右(100℃以下)；冷却水接着经冷却水流道33的出水口336、旋转接头36流到冷却水回水接头32(如图7中向左箭头所示)，再回制冷机34进行冷却，再流入加压泵35，如此不断循环。

图3、图4、图1所示，上述实施例工作过程中，放卷装置14放出塑料薄膜13，接着塑料薄膜13先从第一个模压工位的版辊21和衬辊3之间经过，再从第二个模压工位的版辊22和衬辊3之间经过，两工位的版辊由电机驱动，两工位的压辊4在油缸的推动下压向衬辊3，衬辊3受到推力后压向版辊，这样塑料薄膜13先后经过两次激光全息压纹，最后由收卷装置15收卷。在工作过程中，不断向版辊循环输送热油，热油通过进油接头41进入版辊热油管道43，然后流到回油接头42，如图4中箭头所示。

上述实施例二中，第一版辊和第二版辊的表面总体温度可以根据塑料薄膜的材质、压印压力等因素进行调整，例如控制为130℃左右，或160℃左右，或190℃左右。

上述实施例二中，第二版辊模压版接缝处的局部温度也可以根据塑料薄膜材质、压印压力等因素进行调整，例如控制在110℃以下左右。

上述实施例二中，第一版辊金属模压版接缝位置A与第二版辊金属模压版接缝位置B固定错开的角度θ可以改为  45°、或60°、或90°、或135°、或150°、或210°、或225°、或270°、或300°、315°等等。