-
Die
Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Aufbringen eines Etiketts
auf ein Formteil während des
Tiefziehens aus einer erwärmten
thermoplastischen Kunststofffolie nach der Gattung des Hauptanspruches
sowie ein Verfahren zum Betreiben des Formwerkzeugs.
-
Aus
der
DE 10 2005
016 312 B3 ist es bekannt, während des Tiefziehens von Formteilen
mittels eines Formwerkzeuges die Außenwand der Formteile mit einem
Etikett zu versehen. Dazu werden die Etiketten in die Formnester
des Formwerkzeuges eingelegt und beim Tiefziehen verbindet sich die
noch warme Kunststofffolie mit dem Etikett. Hierzu ist das Etikett
ggf. entsprechend behandelt.
-
In
der genannten Schrift ist das Negativformen von Formteilen dargestellt.
Dieses Verfahren des Etikettierens ist seit langem bekannt und in
zahlreichen Schriften offenbart.
-
Es
gibt jedoch Formteile, die aus verfahrenstechnischen Gründen mittels
einer Positivform hergestellt werden sollten. Dabei kann die Positivform
auch Bereiche aufweisen, die negativ gestaltet sind. Man bezeichnet
das Herstellverfahren dann als Positiv-Negativ-Formung. Kunststoffdeckel
für beispielsweise
Margarinendosen sind solche Formteile, die nach diesem Verfahren
vorzugsweise hergestellt werden. Es gibt aber auch flache deckelartige
Formteile, die nur negativ geformt werden, wobei aber das Etikett
auf der Seite aufgebracht werden muss, die der Oberfläche der
formgebenden Bauteile des Formwerkzeugs abgewandt ist.
-
Wenn
solche deckelartigen Formteile zu Werbezwecken mit einem Dekor versehen
werden sollen so ist es bisher nur bekannt, dieses Dekor mittels
einer üblichen
Druckeinrichtung aufzubringen oder – falls sich das Dekor auf
einem Etikett befindet – das
Etikett in einem der Formung nachgeschalteten Arbeitsgang auf dem
Formteil aufzubringen. Die Qualität einer nachträglichen
Bedruckung ist aufgrund des anwendbaren Druckverfahrens schlechter als
die eines im Tiefdruckverfahren bedruckten Etiketts, weshalb dieses
bei manchen Produkten vorzuziehen ist. Auch gibt es Bestrebungen,
Verpackungen mit einem Transponder zu versehen, um eine automatische
Warenerkennung an der Kasse vornehmen zu können. Solche Transponder könnten im
Etikett integriert werden. Dekor und Transponder könnten dann
gemeinsam auf den Kunststoffdeckel der Verpackung aufgebracht werden.
-
Das
separate Aufbringen des Etiketts auf deckelartige Formteile außerhalb
der Formstation ist aufwendig, da eine spezielle Vorrichtung benötigt wird.
Auch müssen
die Formteile zeitaufwendig gehandhabt werden. Um Etiketten warm
aufzusiegeln ist eine zusätzliche
Erwärmung
erforderlich, die Energie benötigt.
-
Aus
der
BE 101 48 20 A ist
ein Formwerkzeug bekannt, mit dem positiv geformte Behälter auf der
Außenseite
mit einem Etikett versehen werden. Das Etikett wird zuvor in eine
Form eingebracht und nach dem Formen des Behälters wird die gesamte untere
Formhälfte
relativ zur oberen Formhälfte
bewegt, wodurch das Etikett auf die Außenseite gepresst wird (siehe
insbesondere
2).
-
Nachteilig
bei diesem Formwerkzeug ist es, dass damit keine Druckluftformung
eines Formteils möglich
ist. Dies rührt
daher, dass kein geschlossener Raum gegenüber dem formgebenden Bauteil
des Formwerkzeugs – in
der genannten Schrift an der obere Formhälfte angeordnet – möglich ist.
Bereits beim Schließen
des Formwerkzeugs würde
das Etikett mit der Folienbahn in Berührung kommen, was eine saubere
Formung und Aufbringung eines Etiketts unmöglich machen würde. Mit
diesem bekannten Formwerkzeug kann also nur eine Vakuumformung erfolgen,
nach deren Abschluss das Schließen des
Formwerkzeugs und das Anpressen des Etiketts erfolgt. Es ist außerdem nicht
erkennbar, wie ein gleichmäßiges Anpressen
des Etiketts an allen Stellen erfolgen soll. Geringste Toleranzen
der beiden starren Formhälften
führen
dazu, dass nur örtlich eine
genaue Anlage erfolgt. Verbleibende Lufteinschlüsse sind die Folge, was optisch
zu Beanstandungen führt.
Um bei dem bekannten Formwerkzeug abgekantete Etiketten, wie sie
dargestellt sind, einzulegen ist es erforderlich, die Einlegeeinrichtung
entsprechend zu gestalten.
-
Aus
der
WO 93/20998 A1 ist
ein Formwerkzeug bekannt, bei dem beide Formhälften formgebende Bauteile
aufweisen. Zum Herstellen von etikettierten Formteilen werden Etiketten
auf die formgebenden Bauteile der einen Formhälfte aufgebracht, wodurch sich
das Etikett auf der Oberfläche des
Formteils befindet, die der Oberfläche des formgebenden Bauteils
zugewandt ist.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formwerkzeug mit formgebenden
Bauteilen nur in einer Formhälfte
so auszubilden, dass eine lagegenaue Aufbringung eines qualitativ
höherwertigen
Etiketts auf die Fläche
des Formteils vorgenommen wird, die von der Oberfläche der
formgebenden Bauteile des Formwerkzeugs abgewandt ist, wobei eine Druckluftformung
des Formteils möglich
sein sollte. Dieses Aufbringen sollte im Formwerkzeug während oder
kurz nach dem Tiefziehen des Formteils erfolgen und keine zusätzliche
Energie erfordern. Es sollte störungsunanfällig sein
und eine lagegenaue Positionierung des Etiketts zur Formteilgestalt
ermöglichen.
-
Zur
Lösung
der Aufgabe wird ein Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruches
1 vorgeschlagen. Das Verfahren zum Betreiben des Formwerkzeugs ist
in Anspruch 6 beansprucht. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Dadurch,
dass die das Etikett im Unterteil aufnehmende Anpressplatte verschoben
werden kann ist es möglich,
das Formwerkzeug bei zurückgezogener
Anpressplatte zu schließen,
wodurch sich ein geschlossener Raum zur Durchführung einer Druckluftformung
bildet. Das Etikett ist beabstandet zu formgebenden Bauteilen und
behindert die Formung nicht. Dadurch, dass das Etikett auf eine
verschiebbare Anpressplatte in ausgefahrenem
-
Zustand
aufgelegt wird ist es prinzipiell möglich, das Etikett beim Zurückziehen
der Anpressplatte in eine negative Form hinein abzukanten, um mehrere
Außenseiten
des Formteils etikettieren zu können. Da
die Anpressplatte eine elastische Schicht trägt mit einer Ansaugeinrichtung
werden die Etiketten gleichmäßig auf
das Formteil ohne Lufteinschlüsse
aufgebracht.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den 1 bis 3 dargestellt.
Es zeigt:
-
1 einen
Querschnitt durch ein kombiniert formendes und stanzendes Formwerkzeug
in einer ersten Ausführungsvariante
in geschlossenem Zustand.
-
2 denselben
Querschnitt in geöffnetem Zustand
des Formwerkzeugs.
-
3 einen
Teilschnitt durch ein kombiniert formendes und stanzendes Formwerkzeug
in einer zweiten Ausführungsvariante
in geschlossenem Zustand.
-
In
den 1 und 2 ist ein kombiniert formendes
und stanzendes Formwerkzeug nach einer ersten Ausführungsvariante
zum Durchführen
des Verfahrens dargestellt. Es besteht aus einem Oberteil 1 und
einem Unterteil 2, die relativ zueinander verschiebbar
sind und im Zusammenwirken eine erwärmte Folienbahn 3 aus
thermoplastischem Kunststoff zu einem Formteil 4 mittels
Differenzdruck – Druckluft
und/oder Vakuum – tiefziehen
und dieses ausstanzen. Das Formwerkzeug ist in die Formstation 5 einer
Thermoformmaschine eingebaut, die hierzu einen Obertisch 6 und
einen Untertisch 7 aufweist. Im dargestellten Beispiel
befinden sich die formgebenden Bauteile 8 für das Formteil 4 im
Oberteil 1. Sie setzen sich pro Formnest zusammen aus dem Außenteil 9,
dem Innenteil 10 und dem Bodenteil 11. Alle Außenteile 9 des
Formwerkzeugs, das meist mehrere Formnester einreihig oder mehrreihig
aufweist, sitzen in der Matrize 12 in einem entsprechenden
Durchbruch und sind zu dieser verschiebbar, indem sie an über nicht
dargestellte Antriebe verschiebbaren Stangen 13 gehalten
sind. Die Matrize 12 sitzt axial verschiebbar an der Kopfplatte 14,
in der die Stangen 13 geführt sind. Die Verschiebung
der Matrize 12 erfolgt durch Federn 18, sie wird
gehalten von Bundschrauben 19. An der Matrize 12 ist
das Innenteil 10 befestigt, an diesem das Bodenteil 11 in der
Weise, dass ein Hohlraum 15 zum Anlegen eines Vakuums gebildet
wird. Dieses wird über
die Bohrungen 16, 17 zugeführt und wirkt über Bohrungen 20 im Bodenteil 11 am
Formteil 4.
-
Das
Unterteil 2 setzt sich aus der Grundplatte 21,
dem Klemmrahmen 22 und pro Formnest aus der Messerhalterung 23 und
dem Schnittmesser 24 mit der Kontur des auszustanzenden
Formteils 4 zusammen. Dabei weist die Messerhalterung 23 im
Innern eine Bohrung 25 auf, in der ein Kolben 26 verschiebbar
geführt
ist. Am Kolben 26 ist ein Bolzen 27 befestigt,
der andererseits mit der Anpressplatte 28 verbunden ist.
Diese Anpressplatte 28 kann über eine Bohrung 29 im
Bolzen 27 mit einer nicht dargestellten Vakuumquelle in
Verbindung bebracht werden, sodass ein Etikett 30 angesaugt
werden kann.
-
Beim
Formwerkzeug nach den 1 und 2 findet
folgender Verfahrensablauf, ausgehend von 1, statt.
Dabei wird davon ausgegangen, dass kurz zuvor pro Formnest ein Etikett 30 auf
die Anpressplatte 28 aufgelegt und dort angesaugt wurde.
Dies kann auf folgende Weise erfolgt sein:
Entweder das Formwerkzeug
besteht aus zwei horizontal verschiebbaren Unterteilen 2,
die abwechselnd außerhalb
und in der Formstation 5 zu liegen kommen und in dieser
Position außerhalb
der Formstation 5 beschickt werden, während mit dem zweiten Unterteil 2 das
Verformen in der Formstation 5 stattfindet.
-
Oder
das Unterteil 2 ist schwenkbar ausgebildet und wird in
der geschwenkten Position – dargestellt
durch die Mittellinie 31 – beschickt und dann zurückgeschwenkt
in die in 1 und 2 dargestellte
Lage.
-
Oder
das Formwerkzeug wird soweit axial geöffnet, dass mit einer Beschickungseinrichtung
die Etiketten 30 auf die Anpressplatten 28 aufgelegt
werden können.
-
Gleichzeitig
mit dem Beschicken aller Anpressplatten 28 des Formwerkzeugs
mit Etiketten 30 wird in allen beschriebenen Fällen ein
erwärmter
Abschnitt der Folienbahn 3 zwischen das geöffnete Formwerkzeug
gebracht, das daraufhin geschlossen wird. Dabei erfolgt zunächst ein
Einspannen des Folienbahnabschnittes zwischen Klemmrahmen 22 und Matrize 12.
Die Matrize 12 weicht zurück und durch Vakuum über die
Bohrungen 16, 17 und/oder Druckluft über die
Formluftbohrungen 35 erfolgt das Ausformen der Formteile 4 und
am Ende des Ausformens deren Ausstanzen mit den Schnittmessern 24. Gleichzeitig
mit dem Ausformen des Formteils 4 oder unmittelbar nach
dessen Abschluss werden der Kolben 26 mittels Druckluft,
zugeführt über eine
Bohrung 32 in der Grundplatte 21, und der Bolzen 27 nach oben
gedrückt.
Dadurch wird das auf der Anpressplatte 28 liegende Etikett 30 gegen
das Formteil 4 gepresst, das sich mit dem noch warmen Kunststoff
verbindet.
-
Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Anpressplatte 28 in
dieser ausgefahrenen Position zu belassen, um nach dem Öffnen des
Formwerkzeugs ein Etikett 30 leichter auf diese auflegen
zu können. Erst
vor dem Schließen
des Formwerkzeugs wird dann der Kolben 26 mit der Anpressplatte 28 zurückgezogen,
damit eine Berührung
der Anpressplatte 28 bzw. des auf ihr liegenden Etiketts 30 mit
der Folienbahn 3 beim Schließen des Formwerkzeugs verhindert
ist.
-
Das
beschriebene Verfahren findet in gleicher Weise mit denselben Vorteilen
bei einem nur formend ausgebildeten Formwerkzeug statt, bei dem das
Schnittmesser 24 nicht eingebaut ist. Das Ausstanzen der
Formteile 4 findet in diesem Fall in einer nachgeordneten
Station statt.
-
Nach
dem Öffnen
des Formwerkzeugs mit dem Entformen eventueller Hinterschnitte des
Formteils 4 in an sich bekannter Weise wird die Folienbahn 3 weitertransportiert
und nimmt dabei die noch an kleinen Stegen mit ihr verbundenen – oder bei
nur formendem Betrieb ganz mit der Folienbahn 3 verbundenen – Formteile 4 bis
zu einer nachgeschalteten Stapeleinrichtung und ggf. zu einer Stanzeinrichtung
mit.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann genauso angewendet werden, wenn flache Formteile 4 nur
negativ tiefgezogen werden, wie es in 3 in einem
Teilbereich des Formwerkzeugs bei einem formenden und stanzenden
Formwerkzeug dargestellt ist, wobei das Ausstanzen mittels der Schertechnik, also
im Durchfallschnitt, erfolgt. Dazu ist das Außenteil als Schnittstempel 36 ausgebildet,
das mit einer am Unterteil 2 angeordneten Schnittplatte 37 zusammenwirkt.
Um den Schnittstempel 36 ist ein Abstreifer 38 vorgesehen.
-
Diese
Figur zeigt auch, dass es genauso möglich ist, das Oberteil 1 des
Formwerkzeugs am Untertisch 7 der Thermoformmaschine zu
montieren und das Unterteil 2 mit den formgebenden Bauteilen 8 am
Obertisch 6. Moderne Thermoformmaschinen sind bauseits
so gestaltet, dass wahlweise gearbeitet werden kann. Bei dieser
Art des Ausstanzens der Formteile 4 ist es möglich, den
Untertisch 7 der Thermoformmaschine wie bereits beschrieben
abkippbar zu gestalten und in abgekipptem Zustand – wie in 1 durch
die Mittellinie 31 angedeutet – sowohl das Auswerfen der
ausgestanzten Formteile 4 als auch das Beschicken aller
Platten 34 mit Etiketten 30 vorzunehmen.
-
Gemäß einer
besonderen Ausbildung des Formwerkzeuges wird vorgeschlagen, das
Anpressen des Etiketts 30 über einen pneumatisch betätigten Kolben 26 wie
in den 1 bis 3 dargestellt vorzunehmen, da
dann eine hohe Anpresskraft erzeugt werden kann. Und zwar auch dann,
wenn das Tiefziehen der Formteile 4 mit Druckluft in an
sich bekannter Weise erfolgt. in diesem Fall wirkt eine Kraft auf
die Anpressplatte 28 entgegen der Anpressrichtung beim
Etikettieren, wenn sich die Formluft aufbaut. Diese Gegenkraft ist
abhängig
vom Durchmesser des Kolbens 26 und dem Durchmesser des
Bolzens 27 und dem Druck der Formluft. Wenn der Kolben 26 jedoch
vorzugsweise einen wesentlich größeren Durchmesser
aufweist als das Etikett 30 ist immer eine hohe Anpresskraft
auch bei der Druckluftformung gegeben. Durch ein Druckregelventil 33 in der
Zuleitung der Druckluft zum Kolben 26 kann die Anpresskraft
leicht verändert
und den optimalen Erfordernissen angepasst werden.
-
Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Anpressplatte 28 auf
der dem Etikett 30 zugewandten Fläche mit einer Platte 34 aus
einem elastischen Material vorzusehen. Auf diese Weise wird eine
gleichmäßige allseits
wirkende Anpressung erzielt. Diese Platte 34 ist luftdurchlässig gestaltet.