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Verfahren zum Ausbilden von Trennlinien in einem
Materialbogen, z. B. aus Karton
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B.Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Übertragung der einen Werkzeugplatte von der in Übereinstimmung mit der komplementären Werkzeugplatte liegenden Stellung in die Arbeitsstellung an dem Tragzylinder der Presse als Teil des Einrichtens der Presse zeigt, Fig. 3 ist eine auseinandergenommene, perspektivische Ansicht, die ein Paar Werkzeugplatten der Fig. la und 1b zeigt (wobei Teile weggeschnitten sind), welche für die Bearbeitung eines Kartonbogens, der dazwischen angeordnet ist, eingerichtet sind, und das Schneiden und Kerben des Bogens zeigt, Fig.
4 ist eine teilweise Schnittansicht einer bevorzugten Form der Erfindung, in der jede der Werkzeugplatten an der Aussenfläche eines zylindrischen oder Drehpressenteiles festgeklemmt ist, Fig. 5 ist eine stark vergrösserte Querschnittsansicht eines Abschnittes von in Übereinstimmung liegenden positiven und negativen Werkzeugplatten, die sowohl ein positives als auch ein negatives Kerbelement und ein zusammengehörendes Paar Schneidelemente zeigt, Fig. 5a ist eine abgeänderte Ansicht eines Abschnittes der Fig. 5, die ein Paar Schneidelemente zeigt, Fig. 6 ist eine vergrösserte Querschnittsansicht eines positiven und negativen Kerbwerkzeuges, das in Verbindung mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen benutzt wird, Fig. 7 ist eine vergrösserte Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform und Fig.
8 ist eine vergrösserte Querschnittsansicht eines kombinierten Schneid-, Kerb- und Prägewerkzeuges.
Die Werkzeugplatten, die zur Durchführung der Erfindung brauchbar sind, können aus einer Vielzahl verschiedener, ätzbarer Metalle, wie Magnesium, Kupfer, Stahl und Bronze, hergestellt werden.
Sie können auch aus einer photopolymerisierbaren Kunststoffmasse, wie einem lichtempfindlichen Polyamid, oder einer photopolymerisierbaren Masse eines Divinylesters von Polyäthylenglykol, z. B. hergestellt werden.
Wie in den Fig. 1a und 1b dargestellt ist, die zusammengehörige Abschnitte fertiger positiver bzw. negativer Platten zeigen, besitzt die mit --101m-- bezeichnete, positive Werkzeugplatte aus einem Stück bestehende, erhöhte Abschnitte, welche positive Kerbelemente-161, 162 und 142-und Schneidelemente-151, 193, 194, 152, 171, 176, 185 und 186-in einem flachen Relief über dem geätzten Hintergrund --102m-- bilden. Die Platte-101m-trägt auch Zentrieröffnungen --103m--. Auf die gleiche Weise trägt die negative Werkzeugplatte --10lf-- zu Paaren geordnete,
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positiven Platte --101m--,
wobei die entsprechenden paarweise angeordneten Öffnungen --103m und 103f-- (u. ähnl. Paare von Zentrieröffnungen in andern Abschnitten der Platte) in Übereinstimmung liegen, werden die positiven und negativen Kerbelemente und die entsprechenden Paare der Schneidelemente für Schneid- und Kerbarbeitsgänge in Übereinstimmung miteinander angeordnet sein.
Bei der Zusammenstellung des Werkzeuges in einer Presse beim Einrichten zur Verwendung beim Schneiden und Kerben von unüberzogenen oder überzogenen Bögen wird die eine aus dem Paar der komplementären Werkzeugplatten in der genauen Stellung auf der Bettplatte oder dem Basiszylinder der Presse angeordnet und durch einen geeigneten Klebstoff oder durch Klemmen oder andere herkömmliche Mittel befestigt, und die komplementäre Werkzeugplatte auf der ersten Platte in Übereinstimmung gebracht. Fig. 2 zeigt das Einrichten der Presse im Verfahren der Übertragung der Werkzeugplatte auf den Tragzylinder, und Fig. 3 zeigt die Tätigkeit der Schneid- und Kerbelemente an einem Stück dazwischengelegten Kartons--180--.
Die für die Erfindung brauchbaren kombinierten Schneid- und Kerbwerkzeugplatten können von verschiedener Dicke in Abhängigkeit von der bestimmten Pressenart sein, mit der sie verwendet werden sollen, und von der Stärke und der Art des Kartonmaterials, welches zu schneiden und zu kerben ist.
In Fig. 4 haben die zusammenarbeitenden, zylindrischen Pressenteile-11 und 12-zusammenarbeitende Werkzeuge-13 und 14--, die an ihren Oberflächen festgeklemmt sind. Diese Werkzeuge arbeiten an einem Stück Karton welches dazwischenliegt, und die führende Kante des Kartons wird von einem Greifer--16-in dem den Karton tragenden Zylinder-11gehalten.
Die Abmessungen und örtlichen Beziehungen der verschiedenen Schneid- und Kerbwerkzeuge dieser Werkzeugplatten können genau zugeschnitten werden, um den günstigsten Nutzeffekt bei Schneid- und Kerbarbeitsgängen für die bestimmte Art und die Stärke von unüberzogenem oder überzogenem, zu bearbeitendem Materialbogen zu erzielen.
Die Höhe des positiven Kerbelementes, die Breite des positiven Kerbelementes, die Breite der Nut in dem negativen Kerbelement und die Tiefe der negativen Nut sind Faktoren, die alle die Qualität einer Kerbung beeinflussen, die in einem Materialbogen durchgeführt wird. Diese Faktoren beziehen
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sich auch auf die bestimmte Art und die Stärke des Kartons, der behandelt wird.
Um zufriedenstellende Kerblinien im Karton zu erhalten, sollte die Höhe-h-in Fig. 5 des positiven Kerbelementes --161-- im Bereich von etwa 0, 13 mm bis 0, 88 mm über dem Werkzeugplattenhintergrund liegen, in Abhängigkeit von der Stärke des zu behandelnden Materialbogens, und die Höhe des positiven Kerbelementes-161-sollte vorzugsweise zwischen der 0, 5 und 1, 1-fachen Stärke des Materialbogens liegen. Die günstigste Höhe des positiven Kerbelementes liegt bei der 0, 8-fachen Stärke des Materialbogens. Die günstigste Höhe des positiven Kerbelementes zum Kerben von Karton mit einer Stärke von 0, 25 mm beträgt z. B. 0, 203 mm, bei 0, 432 mm starkem Karton etwa 0, 39 mm und bei 0, 66 mm starkem Karton etwa 0, 558 mm.
Die Breite-w-in Fig. 5 des positiven Kerbelementes-161-kann in dem Bereich liegen, der gleich etwa dem 0, 5 bis 2, 0-fachen der Stärke des Kartons ist, wobei die günstigste Breite zwischen dem etwa 0, 8 bis 1, 2-fachen der Kartonstärke liegt. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Breite--k--der Nut zwischen den paarweise angeordneten erhöhten Abschnitten--161a und 161b-des negativen Kerbelementes im Bereich der etwa 2, 0 bis 4, 0-fachen Stärke des behandelten Kartons liegt, wobei die 2, 5 bis 3, 5-fachhe Stärke das Optimum darstellt. Diese Nutbreite entspricht der Breite-w-des positiven Kerbelementes-161-plus der 1, 5 bis 2, 5-fachen Stärke des Materialbogens.
Die Tiefe-d-der Nut zwischen den erhöhten Abschnitten --161a und 161b-kann günstigenfalls im Bereich der etwa 0, 5 bis 1, 5-fachen Stärke des Materialbogens liegen oder sogar etwas tiefer sein, obwohl eine grössere Tiefe keinen zusätzlichen Vorteil bietet. Die Tiefe der negativen Nut sollte vorzugsweise mindestens gleich der Höhe--h--des positiven Kerbelementes --161-- sein.
Der vertikale Spalt-v-zwischen den Platten (d. h. der geringste vertikale Abstand zwischen den erhöhten Abschnitten der positiven Werkzeugplatte und den erhöhten Abschnitten der negativen Werkzeugplatte, wenn die Presse zusammendrückt) übt beträchtlichen Einfluss auf die Arbeitsweise der Schneidelemente aus. Ein weiterer, eng damit zusammenhängender Faktor ist der horizontale Spalt - oder der seitliche Abstand zwischen den zusammenarbeitenden Schneidkanten-181 und 182-des Paares von Schneidelementen-171 und 171a--, von denen das eine mit der positiven Werkzeugplatte und das andere mit der negativen Werkzeugplatte aus einem Stück besteht.
Um zufriedenstellend saubere und genaue Schnittlinien in dem Materialbogen bei Verwendung
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grösser ist, als etwa 20% der Stärke des Materialbogens, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Zufriedenstellende Schnittlinien können erzielt werden, wenn die Schneidelemente sich um ein geringes Mass überlappen, wie es in Fig. 5a gezeigt ist, wobei die überlappung normalerweise etwa 50% der Stärke des Materialbogens nicht überschreiten sollte. Das heisst wenn der Materialbogen 0, 25 mm stark ist und geschnitten und gekerbt werden soll, sollte der horizontale Spalt zwischen den Schneidelementen in der Arbeitsstellung der Presse in dem Bereich zwischen-0, 13 mm (was eine kombinierte Überlappung der Schneidelemente um 0, 13 mm bedeutet) und +0, 05 mm liegen. Zum Schneiden von Materialbogen mit 0, 4 mm Stärke sollte der horizontale Spalt zwischen-0, 203 und +0, 76 mm liegen.
Der zweckmässige Spaltbereich zum Schneiden von 0, 63 mm starken Materialbogen liegt zwischen-0, 3 und +0, 13 mm ; eine entsprechende Angabe wird für Materialbogen mit andern Stärken zu wählen sein.
Der vertikale Spalt-v-zwischen den positiven und negativen Werkzeugplatten, wenn sich die Presse in der zusammendrückenden Stellung befindet, kann von einer geringen überlappung, die einen guten glatten Schnitt ergibt, bis zu einem positiven Spalt von bis zu etwa 50% der Stärke des zu schneidenden Materialbogens reichen. Es ist selbstverständlich unmöglich, unter der besonderen Bedingung zu arbeiten, dass sich die Schneidelemente sowohl horizontal als auch vertikal überlappen und sowohl--g--als auch--v--negative Werte haben.
Die bevorzugte Kombination der horizontalen und vertikalen Beziehungen zwischen Schneidelementen zur Herstellung eines sauberen Schnittes in Materialbögen von verschiedenen Stärken ist bei einem vertikalen Spalt von 0, 076 mm bis 0, 13 mm mit einer horizontalen überlappung von 0, 05 mm bis 0, 1 mm. Das heisst, wenn sich die Presse in der zusammendrückenden Stellung befindet, liegt der vertikale Abstand zwischen den Schneidelementen des Werkzeuges zwischen 0, 76 und
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Schneidkante die tatsächlich gewünschte Schnittlinie um 0, 025 mm bis 0, 05 mm überlappt.
Die genaue Kontrolle der Abmessungen der verschiedenen Elemente solcher Werkzeugplatten und der horizontalen und vertikalen Abstände zwischen diesen Elementen, die durch die praktische Anwendung der Erfindung ermöglicht wird, lässt eine einzigartige und sehr brauchbare Schneidtechnik
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erreichen, welche nicht nur bei unüberzogenen Bögen, sondern auch bei einer Vielzahl überzogene
Bögen, einschliesslich bei mit einem Polymer überzogenen Karton, anwendbar ist. Unter sorgfältig geregelten Bedingungen innerhalb der oben angegebenen Bereiche ist es möglich, durch Anwendung der
Erfindung die Basisschichte eines mit einem Polymer überzogenen Kartons zu zertrennen, ohne die
Kotinuität der Überzugsschichten zu stören. Dieses Phänomen wurde bis jetzt für unmöglich gehalten.
Als Beispiel für die einzigartige Schnittwirkung, die mit Hilfe dieser Erfindung erzielt werden kann, wurde ein Bogen von 0, 39 mm starkem Karton, der auf jeder Seite 0, 05 mm stark mit
Polyäthylen überzogen war, der Schnittwirkung eines Satzes von Schneidwerkzeugplatten unterworfen.
Der vertikale Spalt--v-zwischen den Schneidelementen wurde auf 0, 13 mm oder 26% der
Gesamtdicke des überzogenen Kartons eingestellt. Der horizontale Spalt-g-betrug 0, 05 mm, womit eine Überlappung um 0, 05 mm angedeutet wird, oder 10, 5% der Gesamtstärke des überzogenen
Kartons. Durch die Arbeit der Schneidelemente wurde eine Schnittlinie in dem Karton hergestellt, aber der Polyäthylenüberzug auf jeder Seite des Bogens blieb von der Schneidwirkung des Werkzeuges unangegriffen und die Kontinuität des Polyäthylenfilms war ununterbrochen.
Das Ergebnis war ein
Karton, welcher eine Schnittlinie aufwies, in der der Karton vollständig zertrennt war, während der
Polyäthylenüberzug auf jeder Seite des Materialbogens kontinuierlich und ungebrochen war, sogar in dem die Schnittlinie in dem Karton bedeckenden Bereich zwischen den Polyäthylenschichten. Der
Abquetschschnitt wurde ohne Zerstörung der ursprünglichen Oberflächenumrisse des überzogenen
Kartons erreicht ; d. h. die Hauptebene des überzogenen Kartons von dem Abquetschschnitt blieb praktisch unverändert.
Dieses Verfahren stellt einen wesentlichen Beitrag zum Verpackungswesen dar, da es das Anbringen von Schnittlinien oder geschwächten Linien in einer Verpackungswand, zum
Erleichtern des Öffnens, erlaubt, ohne die Wasser-, Dampf-, Gas- und Fettdichtigkeit der Verpackung, die durch den Überzug erzielt wird, zu beeinträchtigen. Der Vorteil, solche geschwächte Linien in der
Verpackungswand nach dem überziehen anbringen zu können, wird dem Fachmann offensichtlich sein.
Das Phänomen, die innere Basis- oder Grundschicht eines überzogenen Kartons zu schneiden, ohne die äusseren überzugsschichten zu zertrennen, und dabei die ursprünglichen Oberflächenumrisse des überzogenen Materialbogens im wesentlichen unverändert beizubehalten, ist nicht nur von der genauen Einstellung der örtlichen Beziehungen zwischen den Schneidelementen, wie sie von der Erfindung erzielt wird, sondern auch von den Festigkeit-un Federkrafteigenschaften und der Stärke des Überzugs und von der Schlagbruchwiderstandsfähigkeit und Stärke der Grundmaterialschicht abhängig. Um die innere Schicht zu zertrennen, ohne eine Beschädigung der Aussenüberzugsschichte herbeizuführen, muss das Schneiden in erster Linie ein Abquetschschneiden und nicht ein Abscheren oder ein Messerschnitt sein.
Der Überzug muss ausreichende Zähigkeit und Federkraft aufweisen, um die abquetschende Schlagkraft zu absorbieren, die auf den zusammengesetzten Bogen aufgebracht wird, und auf die innere Kartonschicht zu übertragen. Diese Schicht, die eine geringere Schlagbruchwiderstandsfähigkeit hat und deshalb zerbrechlicher als der Überzug ist, wird dann von der durch die Werkzeuge aufgebrachten Abquetschschnittkraft zertrennt, während die äusseren überzugsschichten unbeschädigt bleiben. Der Ausdruck"Abquetschschnittkraft", der hierin verwendet wird, kennzeichnet die Art einer Kraft, die auf einem mit einem Polymer überzogenen Bogen aufgebracht wird.
Unter den überzugsmaterialien, die die gewünschten Eigenschaften der Festigkeit, Federkraft und Zähigkeit aufweisen, sind die Polyolefine, wie Polyäthylen und Polypropylen, die Polyester, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid und die Mischpolymerisate von Vinylidenchlorid und Acrylnitril zu nennen. Überzüge aus Polyäthylen sind besonders zufriedenstellend. überzüge von weniger als etwa 0, 025 mm Stärke sind im allgemeinen für diesen Zweck nicht geeignet, da sie leicht unter dem Abquetschdruck der Werkzeugelemente auf Grund der unzureichenden Polster- bzw.
Dämpfungsfähigkeit, um die aufgebrachte Kraft zu absorbieren, zerreissen und die Kontinuität des Überzuges dabei verloren geht. Überzüge, deren Stärke im Bereich von etwa 0, 025 mm bis oberhalb 0, 1 mm liegt, haben sich als zufriedenstellend erwiesen, obwohl überzugsstärken über etwa 0, 1 mm verhältnismässig teuer sind und deshalb weniger verwendet werden als solche im Bereich von 0, 025 bis 0, 1 mm, die deshalb bevorzugt werden.
Im allgemeinen ergeben die stärkeren überzüge auf Grund ihrer grösseren Dämpfungsfähigkeit eine grössere Breite oder einen breiteren Bereich der örtlichen Beziehungen zwischen den Schneidwerkzeugelementen, in dem das besondere Abquetschschnittphänomen, das oben beschrieben wurde, erreicht werden kann. Der Abquetschschnitt, bei dem die innere Schicht des Materialbogens zerteilt wird, der äussere Überzug jedoch unzerrissen verbleibt, kann z.
B. bei Karton mit einer Stärke von etwa 0, 33 bis 0, 38 mm erreicht werden, der auf beiden Seiten 0, 05 bis 0, 1 mm stark mit Polyäthylen überzogen ist, u. zw. mit verschiedenen Kombinationen von oben beschriebenen
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Werkzeugschneidelementen erreicht werden, wobei der horizontale Spalt zwischen +0, 05 mm und - 0, 2 mm und der vertikale Spalt zwischen 0, 076 und 0, 178 mm liegt. Ähnlicher Karton, der auf jeder
Seite 0, 0245 mm stark mit Polyäthylen überzogen ist, kann einem Abquetschschnitt unterworfen werden, wobei der überzug unzerrissen bleibt, u. zw. nur in einem engen Bereich der Werkzeugbedingungen, wobei der vertikale Spalt im Bereich von 0, 075 bis 0, 13 mm und der horizontale
Spalt im Bereich von +0, 05 bis-0, 15 mm liegt.
Wenn der horizontale und der vertikale Spalt über die unteren Grenzen hinaus verringert werden, werden sowohl die innere Schicht des Materialbogens als auch die äusseren überzugsschichten zerteilt und der überzogene Karton wird wie bei einem normalen
Schnitt vollständig durchgeschnitten.
Im allgemeinen kann ein Abquetschschnitt erzielt werden, wenn der vertikale Spalt-v-- (wie er in den Fig. 5 und 5a zu sehen ist) zwischen den Schneidelementen des Werkzeuges im Bereich von etwa 14% bis etwa 35% der Gesamtstärke des überzogenen Bogens liegt und der entsprechend horizontale Spalt-g-zwischen einem Spalt von etwa 12% und einer Überlappung von etwa 35% der Gesamtstärke des überzogenen Materialbogens variiert.
Die günstigsten Bedingungen innerhalb dieser Grenzen für ein bestimmtes Verhältnis von Bogenstärke im Bereich von etwa 0, 3 mm bis 0, 8 mm zu überzugsstärke vorzugsweise im Bereich von 0, 025 mm bis 0, 01 mm kann durch einen Versuch bestimmt werden, wobei berücksichtigt werden muss, dass die Grenzen für einen Abquetschschnitt von Bögen mit verhältnismässig dünnen überzügen etwas kritischer sind als bei verhältnismässig dick überzogenen Bögen.
Das Abquetschschneiden ist nicht auf die Verwendung bei überzogenem Karton begrenzt. Bei Verwendung der Erfindung kann die Technik des Abquetschschneidens erweitert werden, um das Schneiden der inneren Schicht einer grossen Anzahl geschichteter Materialbögen zu umfassen, ohne die Aussenschichten zu zertrennen oder die ursprünglichen Oberflächenkonturen des überzogenen Bogens zu verändern, wenn die Aussenschichten aus einem federnden und etwas elastischen Material mit hoher Schlagbruchwiderstandsfähigkeit bestehen, während die Innenschicht aus einem Material besteht, das eine verhältnismässig geringe Elastizität, Federkraft und Schlagbruchwiderstandsfähigkeit aufweist.
Leder, Gewebe und verhältnismässig spröde Metalle, die mit zähen, federnden und elastischen überzügen aus Kautschuk, Polyäthylen, Polyvinylchlorid od. dgl. versehen sind, können nach dem Verfahren der Erfindung einem Abquetschschnitt unterworfen werden, ohne die Kontinuität der überzugsschichten zu zerstören. Das Abquetschschneiden kann auch dazu verwendet werden, um die Innenschicht eines einseitig überzogenen Materialbogens zu zertrennen, ohne die Kontinuität der Überzugsschicht zu zerstören. Darüberhinaus kann die gleiche Technik dazu verwendet werden, die äusseren Schichten eines geschichteten Materialbogens zu zertrennen, bei dem ein federndes Polymer, wie Polyäthylen, zwischen zwei Kartonschichten liegt.
Durch richtiges Anwenden des Prinzips des Abquetschschneidens können die äusseren Schichten des zerbrechlichen Materialbogens zerteilt werden ohne die Kontinuität der inneren federnden Polymerschicht zu zerstören.
Es können Werkzeuge verwendet werden, die entweder Schneid- oder Kerbelemente allein und keine Kombination aufweisen, wie sie bis jetzt beschrieben wurde. Kerbwerkzeuge, die aus
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der Zusammenstellung mit herkömmlicher Fumitur und Schneideschablonen die erhöhten Abschnitte der flachgeätzten Platte sich in der richtigen Arbeitshöhe mit den herkömmlichen Einheiten befinden.
Nach einer andern Möglichkeit, die im Querschnitt in Fig. 6 dargestellt ist, kann die positive Kerbwerkzeugplatte eine dünne, flachgeätzte Platte --201-- sein, die auf geeignete Weise in der Stärke vergrössert wird, indem sie auf eine Unterlage geeigneter Stärke aus Holz, Metall, Kunststoff oder einem andern Material geklebt wird, das mit --202-- bezeichnet ist, und die danach mit herkömmlichen Schneidmessern-203-und Furniturblöcken-204-in einem Standardrahmen zusammengesetzt werden, um ein zusammengesetztes positives Schneid- und Kerbwerkzeug zu ergeben, bei dem die Schneidelemente herkömmliche einzelne Schneideschablonen--203--sind, die reibend
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Abschnitte sind, die, wie oben beschrieben, hergestellt wurden.
Beim Einrichten der Presse wird das zusammengesetzte positive Schneid- und Kerbwerkzeug auf der Bettplatte --210-- befestigt, die negative Kerbwerkzeugplatte-211-genau auf die positive Kerbplatte-201-aufgebracht, ein doppelseitiges Klebeband auf die freie Rückfläche des negativen Werkzeuges gelegt und die Presse in die zusammenpressende Stellung gebracht, wodurch die in übereinstimmung liegende übertragung des negativen Kerbwerkzeugs auf den Pressentragteil-212-bewirkt wird, bei dem es sich um eine
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wirken.
In einer andern Ausführung, die im Querschnitt in Fig. 7 dargestellt ist, kann die geätzte positive Kerbwerkzeugplatte --220-- zusätzlich zu den erhöhten positiven Kerbelementen-221-- maschinell erzeugte Nuten --222-- von einer Breite und Tiefe und in richtiger Stellung tragen, um einzelne Schneideschablonen-223-aufzunehmen, die in die gezogenen Nuten eingefügt und in der gewünschten Schneidestellung befestigt werden, indem die die Schneideschablone-223-umgebende Nut mit einem selbsthärtenden Kunststoff --224-- oder einem geschmolzenen Metall gefüllt wird, das sich beim Abkühlen verfestigt.
Nach einer andern Möglichkeit können die Schneideschablonen --223-- eine solche Breite haben, dass sie fest in die maschinell gezogenen Nuten --225-- passen und durch Reibung an den Seiten der Nut gehalten werden oder indem das Metall der Platte in dichte reibende Berührung mit der Schneideschablone geschlagen wird. Die zusammenarbeitende negative Werkzeugplatte--230-in dieser Ausführungsform würde nur die negativen Kerbelemente-231-- enthalten, wobei die Schnittlinie von den herkömmlichen einzelnen Schneideschablonen-223-erzeugt werden, welche gegen geätzte Flächen der negativen Werkzeugplatte oder gegen den Mantel des Pressenzylinders selbst wirken.
Die Erfindung kann auch mit Werkzeugen durchgeführt werden, welche Mittel für einen Kerbschnitt und für Perforationen sowie für herkömmliches Schneiden und Kerben, wie oben beschrieben, aufweisen. In einer weiteren Abänderung kann das Prägen auf ähnliche Weise gleichzeitig mit dem Schneiden und Kerben bewirkt werden.
In einem zum Prägen sowie zum Schneiden und Kerben geeigneten Werkzeug wird die positive Werkzeugplatte die für diese Arbeitsgänge notwendigen positiven Elemente enthalten, von denen alle in einem sehr flachen Relief auf der Platte liegen. Wie im Querschnitt in Fig. 8 gezeigt ist, enthält das positive Werkzeug --240- positive Kerbelemente --241--, das Schneidelement --242-- und das Prägeelement --243--.
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Platte wird in den Flächen, die den Prägeelementen--243--an der positiven Werkzeugplatte - entsprechen, ein dünner Bogen aus Kork --253-- oder einem ähnlichen federnden Material befestigt, u. zw. vorzugsweise mit einem doppelseitigen Klebeband.
Nach einer andern Möglichkeit kann der negative Plattenhintergrund in dieser Fläche weggeschnitten und das federnde Material direkt auf dem Tragzylinder der Presse selbst befestigt sein. Die Stärke des Korks sollte ausreichen, um seine freie Oberfläche praktisch in die gleiche Höhe mit der oberen Fläche der Schneidund Kerbelemente zu bringen.
Beim Betrieb auf einer Presse arbeiten die Schneid-und Kerbelemente auf die oben beschriebene Weise und das positive Prägeelement --243--, das zusammen mit dem federnden Einsatz-253in der negativen Werkzeugplatte--250--wirkt, drückt das gewünschte Prägemuster in den Materialbogen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Ausbilden von Trennlinien in einem Materialbogen, z. B. aus Karton, bei welchem der Bogen von gegenüberliegenden Seiten entlang vorgesehener Trennlinien durch
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Materialbogen im Bereich der Trennlinien mittels der gegeneinander versetzt angeordneten Schneidelemente gequetscht wird, so dass das Material des Bogens entlang einer Linie, die sich zwischen den Schneidkanten der Elemente erstreckt, bricht.
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Method of forming parting lines in one
Sheet of material, e.g. B. made of cardboard
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B.Fig. 2 is a perspective view showing the transfer of one die plate from the position in correspondence with the complementary die plate to the working position on the support cylinder of the press as part of setting up the press. FIG. 3 is a disassembled perspective view showing a Fig. 1a and 1b shows pair of tool plates of Figs. La and 1b (with parts cut away) which are set up for processing a sheet of cardboard disposed therebetween and shows the cutting and scoring of the sheet, Fig.
4 is a partial cross-sectional view of a preferred form of the invention in which each of the die plates is clamped to the outer surface of a cylindrical or rotary press part. FIG. 5 is a greatly enlarged cross-sectional view of a portion of mating positive and negative die plates which include both positive and negative die plates Figure 5a is a modified view of a portion of Figure 5 showing a pair of cutting elements, Figure 6 is an enlarged cross-sectional view of positive and negative notching tools used in conjunction with conventional cutting tools 7 is an enlarged cross-sectional view of another embodiment, and FIG.
Figure 8 is an enlarged cross-sectional view of a combined cutting, scoring and embossing tool.
The tooling plates useful in practicing the invention can be made from a variety of different etchable metals such as magnesium, copper, steel and bronze.
You can also consist of a photopolymerizable plastic compound, such as a photosensitive polyamide, or a photopolymerizable compound of a divinyl ester of polyethylene glycol, e.g. B. are produced.
As shown in Figs. 1a and 1b, which show associated sections of finished positive and negative plates, respectively, the positive die plate labeled --101m-- has raised sections consisting of one piece, which contain positive notches-161, 162 and 142 - and cutting elements - 151, 193, 194, 152, 171, 176, 185 and 186 - form in a flat relief over the etched background --102m -. The plate 101m also has centering holes --103m--. In the same way, the negative mold plate carries --10lf-- arranged in pairs,
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positive plate --101m--,
with the corresponding paired openings --103m and 103f - (and similar pairs of centering openings in other portions of the plate) being in correspondence, the positive and negative notch elements and the corresponding pairs of cutting elements for cutting and scoring operations become in correspondence be arranged with each other.
When assembling the tool in a press when setting it up for use in cutting and scoring uncoated or coated sheets, one of the pair of complementary tool plates is placed in the exact position on the bed plate or base cylinder of the press and by a suitable adhesive or by Clamps or other conventional means attached and the complementary tool plate brought into register on the first plate. Fig. 2 shows the setting up of the press in the process of transferring the die plate to the support cylinder, and Fig. 3 shows the action of the cutting and notching elements on a piece of cardboard placed in between - 180 -.
The combined cutting and scoring tool plates useful in the invention can be of various thicknesses depending on the particular type of press with which they are to be used and the strength and type of paperboard material which is to be cut and scored.
In Fig. 4 the cooperating cylindrical press parts-11 and 12-have cooperating dies -13 and 14- clamped on their surfaces. These tools work on a piece of cardboard that lies in between, and the leading edge of the cardboard is held by a gripper - 16 - in the cylinder 11 that carries the cardboard.
The dimensions and spatial relationships of the various cutting and scoring tools on these tool plates can be precisely tailored to provide the most beneficial cutting and scoring operation efficiency for the particular type and thickness of uncoated or coated sheet of material to be machined.
The height of the positive notch element, the width of the positive notch element, the width of the groove in the negative notch element, and the depth of the negative groove are factors all of which affect the quality of a notch made in a sheet of material. These factors relate
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Also depends on the type and thickness of the cardboard that is being handled.
In order to obtain satisfactory score lines in the box, the height-h-in Fig. 5 of the positive score -161- should be in the range of about 0.13 mm to 0.88 mm above the tool plate background, depending on the thickness of the sheet of material to be treated, and the height of the positive notch element-161-should preferably be between 0.5 and 1.1 times the thickness of the sheet of material. The most favorable height of the positive notch element is 0.8 times the thickness of the sheet of material. The most favorable height of the positive notch element for notching cardboard with a thickness of 0.25 mm is z. B. 0.33 mm, with 0.432 mm thick cardboard about 0.39 mm and with 0.66 mm thick cardboard about 0.558 mm.
The width-w-in FIG. 5 of the positive notch element-161-can lie in the range which is approximately equal to about 0.5 to 2.0 times the thickness of the cardboard, the most favorable width being between about 0.8 up to 1.2 times the cardboard thickness. Satisfactory results have been obtained when the width - k - of the groove between the paired raised sections - 161a and 161b - of the negative notch element is in the range of about 2.0 to 4.0 times the thickness of the cardboard being treated, wherein the 2.5 to 3.5 times the strength is the optimum. This groove width corresponds to the width-w-of the positive notch element-161-plus the 1.5 to 2.5 times the thickness of the sheet of material.
The depth - d - of the groove between the raised sections - 161a and 161b - can ideally be in the range of about 0.5 to 1.5 times the thickness of the sheet of material or even a little deeper, although a greater depth offers no additional advantage . The depth of the negative groove should preferably be at least equal to the height - h - of the positive notch element --161--.
The vertical gap-v-between the plates (i.e. the smallest vertical distance between the raised portions of the positive die plate and the raised portions of the negative die plate when the press compresses) has a significant impact on the operation of the cutting elements. Another closely related factor is the horizontal gap - or the lateral distance between the cooperating cutting edges - 181 and 182 - of the pair of cutting elements - 171 and 171a - one with the positive die and the other with the negative Tool plate consists of one piece.
To have satisfactorily clean and accurate cut lines in the sheet of material when in use
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is greater than about 20% of the thickness of the sheet of material, as shown in FIG. Satisfactory cutting lines can be obtained if the cutting elements overlap each other by a small amount, as is shown in FIG. 5a, the overlap normally not exceeding about 50% of the thickness of the sheet of material. This means that if the sheet of material is 0.25 mm thick and is to be cut and notched, the horizontal gap between the cutting elements in the working position of the press should be in the range between -0.13 mm (which results in a combined overlap of the cutting elements by 0.13 mm means) and +0.05 mm. To cut sheets of material 0.4 mm thick, the horizontal gap should be between -0.203 and +0.76 mm.
The appropriate gap area for cutting 0.63 mm thick sheets of material is between -0.3 and +0.13 mm; A corresponding specification will have to be selected for material sheets with other thicknesses.
The vertical gap-v-between the positive and negative die plates when the press is in the compressing position can range from a small amount of overlap which gives a good smooth cut to a positive gap of up to about 50% the thickness of the material sheet to be cut is sufficient. It is of course impossible to work under the special condition that the cutting elements overlap each other both horizontally and vertically and have both -g and -v negative values.
The preferred combination of the horizontal and vertical relationships between cutting elements to produce a clean cut in sheets of material of various thicknesses is with a vertical gap of 0.076 mm to 0.13 mm with a horizontal overlap of 0.05 mm to 0.1 mm. That is, when the press is in the compressing position, the vertical distance between the cutting elements of the tool is between 0.76 and
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Cutting edge overlaps the actually desired cutting line by 0.025 mm to 0.05 mm.
The precise control of the dimensions of the various elements of such tool plates and the horizontal and vertical distances between these elements, which is made possible by the practice of the invention, leaves a unique and very useful cutting technique
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achieve which not only with uncoated arches, but also with a large number of coated
Sheets, including cardboard coated with a polymer, is applicable. Under carefully regulated conditions within the ranges given above, it is possible to apply the
Invention to sever the base layer of a cardboard coated with a polymer without the
To disturb the continuity of the coating layers. This phenomenon has been thought impossible until now.
As an example of the unique cutting effect that can be achieved with the help of this invention, a sheet of 0.39 mm thick cardboard with 0.05 mm thick on each side was used
Polyethylene coated was subjected to the cutting action of a set of cutting tool plates.
The vertical gap - v- between the cutting elements was 0, 13 mm or 26% of the
Total thickness of the coated cardboard set. The horizontal gap-g- was 0.05 mm, which indicates an overlap of 0.05 mm, or 10.5% of the total thickness of the coated
Cardboard boxes. The operation of the cutting elements made a cut line in the box, but the polyethylene coating on each side of the sheet was unaffected by the cutting action of the tool and the continuity of the polyethylene film was unbroken.
The result was a
Cardboard which had a cut line in which the cardboard was completely severed during the
The polyethylene coating on each side of the sheet of material was continuous and unbroken even in the area between the layers of polyethylene covering the cut line in the cardboard. Of the
The pinch cut was made without destroying the original surface outline of the coated
Cardboard boxes reached; d. H. the major plane of the coated board from the pinch cut remained virtually unchanged.
This process makes a significant contribution to packaging, as it involves the application of cutting lines or weakened lines in a packaging wall
Facilitating opening, allowed without impairing the water, steam, gas and grease tightness of the packaging achieved by the coating. The advantage of having such weakened lines in the
It will be obvious to a person skilled in the art to be able to attach the packaging wall after covering.
The phenomenon of cutting the inner base or base layer of a coated paperboard without severing the outer coating layers, while leaving the original surface contours of the coated sheet of material essentially unchanged, is not only dependent on the precise adjustment of the local relationships between the cutting elements, such as it is achieved by the invention, but also depends on the strength and spring force properties and the thickness of the coating and on the impact fracture resistance and thickness of the base material layer. In order to sever the inner layer without causing damage to the outer coating layer, the cutting must primarily be a squeeze cutting and not a shearing or a knife cut.
The coating must have sufficient toughness and resilience to absorb the squeegee force applied to the assembled sheet and transfer it to the inner paperboard layer. This layer, which has a lower impact resistance and is therefore more fragile than the coating, is then severed by the pinch-off force applied by the tools, while the outer coating layers remain undamaged. As used herein, the term "pinch cut force" denotes the type of force applied to a polymer-coated sheet.
Among the coating materials that have the desired properties of strength, resilience and toughness, the polyolefins such as polyethylene and polypropylene, the polyesters, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride and the copolymers of vinylidene chloride and acrylonitrile should be mentioned. Polyethylene coatings are particularly satisfactory. Coatings less than about 0.025 mm thick are generally not suitable for this purpose, as they can easily be squeezed under the squeezing pressure of the tool elements due to the inadequate upholstery or
Cushioning ability to absorb the applied force, tear and the continuity of the coating is lost. Coatings with a thickness in the range from about 0.025 mm to above 0.1 mm have proven to be satisfactory, although coating thicknesses above about 0.1 mm are relatively expensive and are therefore used less than those in the range of 0.025 to 0.1 mm, which are therefore preferred.
In general, by virtue of their greater dampening capacity, the thicker coatings provide a greater width or range of spatial relationships between the cutting tool elements in which the particular pinch-off phenomenon described above can be achieved. The pinch cut, in which the inner layer of the sheet of material is divided, but the outer coating remains unbroken, can, for.
B. can be achieved with cardboard with a thickness of about 0.33 to 0.38 mm, which is coated on both sides 0.05 to 0.1 mm thick with polyethylene, u. with various combinations of the above
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Tool cutting elements can be achieved, the horizontal gap between +0.05 mm and - 0.2 mm and the vertical gap between 0.076 and 0.178 mm. Similar carton that is on each one
Side 0.0245 mm thick is coated with polyethylene, can be subjected to a squeeze cut, whereby the coating remains unbroken, u. between only in a narrow range of tool conditions, with the vertical gap in the range from 0.075 to 0.13 mm and the horizontal gap
Gap is in the range from +0.05 to -0.15 mm.
When the horizontal and vertical gaps are decreased beyond the lower limits, both the inner layer of the material sheet and the outer coating layers are broken and the coated paperboard becomes like a normal one
Cut completely cut through.
In general, a pinch cut can be achieved when the vertical gap-v- (as seen in Figures 5 and 5a) between the cutting elements of the tool is in the range of about 14% to about 35% of the total thickness of the coated arc and the corresponding horizontal gap-g-varies between a gap of approximately 12% and an overlap of approximately 35% of the total thickness of the coated sheet of material.
The most favorable conditions within these limits for a specific ratio of sheet thickness in the range from about 0.3 mm to 0.8 mm to coating thickness, preferably in the range from 0.025 mm to 0.01 mm, can be determined by an experiment, taking into account it must be that the limits for a squeeze cut of sheets with relatively thin coatings are somewhat more critical than for sheets with relatively thick coatings.
The pinch cutting is not limited to use on coated cardboard. Using the invention, the technique of pinch cutting can be expanded to include cutting the inner layer of a large number of layered sheets of material without severing the outer layers or changing the original surface contours of the coated sheet when the outer layers are made of a resilient and somewhat resilient one Material with high impact fracture resistance exist, while the inner layer consists of a material that has a relatively low elasticity, spring force and impact fracture resistance.
Leather, fabric and relatively brittle metals, which are provided with tough, resilient and elastic coatings of rubber, polyethylene, polyvinyl chloride or the like, can be subjected to a squeeze cut according to the method of the invention without destroying the continuity of the coating layers. The pinch cutting can also be used to sever the inner layer of a single-sided sheet of material without destroying the continuity of the coating layer. In addition, the same technique can be used to sever the outer layers of a layered sheet of material with a resilient polymer such as polyethylene sandwiched between two layers of cardboard.
By properly applying the squeeze-cut principle, the outer layers of the fragile sheet of material can be divided without destroying the continuity of the inner resilient polymer layer.
Tools can be used which have either cutting or notching elements alone rather than a combination as described so far. Notching tools that made
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the assembly with conventional fittings and cutting templates, the raised sections of the flat-etched plate are at the correct working height with the conventional units.
According to another possibility, shown in cross section in Fig. 6, the positive notching tool plate can be a thin, flat-etched plate --201-- which is increased in thickness in a suitable manner by placing it on a base of suitable thickness made of wood , Metal, plastic or some other material, which is labeled --202--, and which are then assembled in a standard frame with conventional cutting knives-203- and furniture blocks-204-to form an assembled positive cutting and notching tool result, in which the cutting elements are conventional single cutting templates - 203 - that rubbing
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Are sections made as described above.
When setting up the press, the assembled positive cutting and notching tool is attached to the bed plate --210--, the negative notching tool plate-211 is applied precisely to the positive notching plate-201, a double-sided adhesive tape is placed on the free rear surface of the negative tool and brought the press into the compressive position, thereby causing the coincident transfer of the negative notching tool to the press support part-212-which is a
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Act.
In another embodiment, shown in cross-section in Fig. 7, the etched positive notch tool plate --220 - in addition to the raised positive notch elements - 221 - may have machine-made grooves --222 - of width and depth and in in the correct position in order to receive individual cutting templates-223- which are inserted into the drawn grooves and fixed in the desired cutting position by filling the groove surrounding the cutting template-223 with a self-hardening plastic --224-- or a molten metal that solidifies as it cools.
Alternatively, the cutting templates --223-- can be of such a width that they fit tightly into the machine-drawn grooves --225-- and are held by friction on the sides of the groove or by rubbing the metal of the plate in tight Contact with the cutting template is struck. The cooperating negative die plate - 230 - in this embodiment would contain only the negative notch elements - 231 - with the cutting line created by the conventional individual cutting templates - 223 - which are placed against the etched surfaces of the negative die plate or against the jacket of the press cylinder itself Act.
The invention can also be carried out with tools which have means for notching and for perforations as well as for conventional cutting and notching, as described above. In a further modification, the embossing can similarly be effected simultaneously with the cutting and scoring.
In a tool suitable for embossing as well as for cutting and notching, the positive tool plate will contain the positive elements necessary for these operations, all of which are in a very flat relief on the plate. As shown in cross section in Fig. 8, the positive tool --240- contains positive notch elements --241--, the cutting element --242-- and the stamping element --243--.
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Plate, a thin sheet of cork --253-- or a similar resilient material is attached in the areas that correspond to the embossing elements - 243 - on the positive tool plate, and the like. between. Preferably with a double-sided adhesive tape.
According to another possibility, the negative plate background can be cut away in this area and the resilient material can be attached directly to the support cylinder of the press itself. The thickness of the cork should be sufficient to bring its free surface practically level with the top surface of the cutting and notching elements.
When operating on a press, the cutting and notching elements work in the manner described above and the positive embossing element --243 -, which works together with the resilient insert - 253 in the negative die plate - 250 - presses the desired embossing pattern into the Material sheet.
PATENT CLAIMS:
1. A method for forming parting lines in a sheet of material, e.g. B. made of cardboard, in which the sheet from opposite sides along provided dividing lines
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Sheet of material is squeezed in the region of the separating lines by means of the cutting elements arranged offset from one another, so that the material of the sheet breaks along a line that extends between the cutting edges of the elements.