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Die Erfindung bezieht sich auf ein Siegelwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Siegelwerkzeuge sind generell bekannt und werden insbesondere an einer Siegelstation einer Tiefziehverpackungsmaschine eingesetzt, um der Siegelstation zugeführte Mulden zu versiegeln. Derartige Siegelwerkzeuge können eine hermetisch abgedichtete Kammer ausbilden, in der die Atmosphäre in den Mulden vor dem Siegelvorgang evakuiert und/oder durch Gasspülen mit einem Austauschgas oder mit einem Gasgemisch ersetzt werden kann.
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An bekannten Tiefziehverpackungsmaschinen werden Siegelwerkzeugunterteile eingesetzt, die zur Aufnahme der Mulden eine als Siegelbrille geformte Trägerplatte mit einer umfangseitig daran aufgesteckten, schnurartigen Siegeldichtung aufweisen. Für den bekannten, zweigeteilten Aufbau aus Siegelbrille mit aufgesteckter Siegeldichtung wurde zunächst die Siegelbrille gesondert aus einer Platte hergestellt. Dafür wurden in einer bereitgestellten Platte zur Aufnahme von Mulden Vertiefungen eingefräst. Erst anschließend wurde die separat hergestellte Siegeldichtung formschlüssig an der hergestellten Siegelbrille befestigt. Hierbei wurden beispielsweise schnurartig, endlos hergestellte Siegeldichtringe in an der Siegelbrille umfangseitig eingefräste Rillen eingepresst.
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Obwohl mittels Fräsen Siegelbrillen für große Packungstiefzüge hergestellt werden können, ist das nachträgliche Einpressen der Siegeldichtungen aufwändig, insbesondere zeitintensiv und nicht ohne Weiteres automatisiert durchzuführen, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden. Hinzu kommt, dass die gesonderte Herstellung von schnurartigen Siegeldichtungen kostspielig ist.
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EP 1 849 584 A2 und
EP 1 849 585 A2 offenbaren jeweils Siegelwerkzeuge mit daran ausgebildeten, einander zugewandten geriffelten Siegelwerkzeugoberflächen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Siegelwerkzeug zum Versiegeln von Mulden sowie ein Herstellungsverfahren dafür in möglichst kostengünstiger Weise zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Siegelwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiter wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Siegelwerkzeug ist zum Versiegeln von Mulden konfiguriert. Das Siegelwerkzeug umfasst ein Werkzeugunterteil zur Aufnahme der Mulden und ein Werkzeugoberteil, wobei das Werkzeugunterteil und das Werkzeugoberteil für einen Siegelvorgang zusammenführbar gelagert sind.
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Erfindungsgemäß weist das Werkzeugunterteil eine Trägerplatte zur Aufnahme der Mulden auf, an dessen zum Werkzeugoberteil zugewandten Oberseite stoffschlüssig eine Siegeldichtung hergestellt ist. Die Siegeldichtung ist dadurch mit dem Material, aus welchem die Trägerplatte hergestellt ist, sozusagen verwachsen. Im Vergleich zu herkömmlichen zweigeteilten Siegelwerkzeugunterteilen, woran Siegeldichtungen per Formschluss in Rillen befestigt sind, liegen bei der Erfindung die Trägerplatte und die daran vorgesehene Siegeldichtung als stoffschlüssige Verbundpartner vor, die durch atomare und/oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Dies hat zum Einen den Vorteil, dass die Siegeldichtung an der Trägerplatte kostengünstiger hergestellt werden kann, da insbesondere ein höherer Automatisierungsgrad zur stoffschlüssigen Herstellung der Siegeldichtung an der Trägerplatte möglich ist. Insbesondere entfällt dabei ein gesonderter Herstellungsschritt zum Herstellen der Siegeldichtung sowie ein anschließend benötigter, manueller Herstellungsschritt zum Aufstecken bzw. Einpressen der Siegeldichtung in die Rillen, wodurch sich erheblich der Herstellungsaufwand für das Siegelwerkzeugunterteil reduzieren lässt.
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Vorstellbar ist es, dass die Siegeldichtung auf einer eben ausgebildeten Oberfläche an der Oberseite der Trägerplatte stoffschlüssig hergestellt ist. Die Herstellung von Rillen zur Aufnahme der Siegeldichtung wird damit überflüssig.
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Besonders günstig ist es im Hinblick auf die vorstehend genannten Vorteile, wenn die Siegeldichtung als eine zumindest bereichsweise auf der Oberseite der Trägerplatte stoffschlüssig aufgebrachte Schicht vorliegt. Hierdurch kann eine Verbundplatte hergestellt sein, wobei die Schicht als Beschichtung mit konstanter Dicke stoffschlüssig auf der Trägerplatte aufgebracht ist. Vorzugsweise ist am fertig hergestellten Werkzeugunterteil die komplette Oberseite der Trägerplatte mittels der stoffschlüssig daran aufgebrachten Siegelschicht bedeckt. Hier liegt die Schicht als stoffschlüssige Beschichtung der Trägerplatte vor.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Siegelschicht eine dem Werkzeugoberteil zugewandte Oberflächenstruktur aufweist. Anhand dieser lässt sich ggf. eine zwischen dem Werkzeugunterteil und dem Werkzeugoberteil verschließbare Siegelkammer noch besser hermetisch abdichten. Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die Siegeldichtung auf die Trägerplatte aufvulkanisiert. Damit lässt sich die Siegeldichtung besonders stabil sowie langlebig stoffschlüssig an der Trägerplatte befestigen. Ein Vernetzungsgrad für die hergestellte stoffschlüssige Verbindung zwischen der Trägerplatte und der daran aufgebrachten Siegeldichtung kann mittels eines geregelten Vulkanisierungsprozesses hervorragend gesteuert werden.
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Eine Variante sieht vor, dass die Siegeldichtung, insbesondere als Siegelschicht konstanter Dicke, aus einem Silikonmaterial hergestellt ist.
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Vorzugsweise ist die Trägerplatte aus Aluminium oder aus Kunststoff hergestellt. Dies ermöglicht insbesondere eine Leichtbauweise für die Trägerplatte, sodass sie als Wechselbauteil problemlos demontierbar bzw. austauschbar ist. Gemäß einer besonders praxistauglichen Ausführung liegt die Trägerplatte als silikonbeschichtete Aluminiumplatte vor.
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Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass in der Trägerplatte, insbesondere mittels Wasserstrahlschneidens, Aussparungen, vornehmlich in Form von Durchgangslöchern, zur Aufnahme der Mulden ausgebildet sind. Mittels Wasserstrahlschneidens können die Aussparungen zur Aufnahme der Mulden an der Trägerplatte ressourcenschonend hergestellt werden. Ferner findet die Materialabtragung mittels Wasserstrahlschneidens ohne hohen thermischen Energieeintrag an der Trägerplatte, insbesondere in die daran ausgebildete Siegeldichtung, statt, sodass eine negative Beeinflussung der Materialeigenschaften der Trägerplatte und/oder der Siegeldichtung vermieden werden kann.
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Vorzugsweise ist die Trägerplatte lösbar am Werkzeugunterteil angeordnet, sozusagen als Wechselaufsatz daran montier- und demontierbar. Damit lassen sich Trägerplatten für unterschiedliche Herstellungsformate an dem Siegelwerkzeugunterteil befestigen. Eine lösbare Trägerplatte könnte auf einer Grundplatte befestigt sein, die dazu ausgebildet ist, innerhalb den an der Trägerplatte aufgenommenen Mulden eine gewünschte Atmosphäre herzustellen, beispielsweise mittels eines daran durchgeführten Evakuierungs- und/oder Begasungsvorgangs.
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Das erfindungsgemäße Siegelwerkzeug eignet sich besonders gut für einen Einsatz an einer Tiefziehverpackungsmaschine, d.h. an einer daran vorgesehenen Siegelstation.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer zur Aufnahme von zu versiegelnden Mulden ausgebildeten Trägerplatte mit einer daran vorgesehenen Siegeldichtung. Erfindungsgemäß wird die Siegeldichtung stoffschlüssig an der Trägerplatte ausgebildet, wird dabei insbesondere in einem flüssigen Zustand an einer Oberseite der Trägerplatte aufgetragen. Für ein stoffschlüssiges Aufbringen der Siegeldichtung auf der Trägerplatte, beispielsweise zur Herstellung einer silikonbeschichteten Aluminiumverbundplatte, kann ein vollständig automatisierter Herstellungsprozess eingesetzt werden.
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Eine stoffschlüssige Verbindung kann zwischen der Trägerplatte und der Siegeldichtung beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass die Siegeldichtung auf der Trägerplatte aufvulkanisiert wird. Mittels des Vulkanisierungsprozesses lassen sich die als Verbindungspartner vorliegende Trägerplatte sowie die Siegeldichtung stoffschlüssig durch atomare und/oder molekulare Kräfte, insbesondere ohne zusätzliche Verbindungsmittel, stabil und langanhaltend zusammenhalten.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Siegeldichtung in Form einer Schicht, vorzugsweise mit einer konstant hergestellten Schichtdicke, auf der Trägerplatte stoffschlüssig aufgebracht wird. Hierbei kann die Schicht insbesondere als Silikonbeschichtung mit konstanter Schichtdicke auf die Trägerplatte stoffschlüssig aufgebracht werden, sodass eine stoffschlüssige Verbundplatte vorliegt.
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Möglich ist es, dass für einen verbesserten Zusammenhalt eine zu beschichtende Oberseite der Trägerplatte zumindest teilweise angeraut wird, bevor die Siegeldichtung an den angerauten Stellen stoffschlüssig hergestellt wird.
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Für verbesserte Schließ- und/oder Abdichtungseigenschaften zur Herstellung einer hermetisch verschließbaren Siegelkammer an der Siegelstation kann die Siegeldichtung oder die Siegelschicht zumindest bereichsweise auf einer zur Trägerplatte abgewandten Seite, d.h. auf einer zum Werkzeugoberteil zugewandten Seite, mit einer vorbestimmten Oberflächenstruktur ausgebildet werden. Vorstellbare wäre beispielsweise die Herstellung einer zumindest bereichsweise geriffelten Oberflächenstruktur.
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Für eine Leichtbauweise könnte die Trägerplatte aus Aluminium oder Kunststoff hergestellt werden. Die Trägerplatte kann insbesondere als silikonbeschichtete Aluminiumplatte hergestellt werden. Das Silikon könnte sich dabei wie eine dünne Matte gleichmäßig über der Oberseite der Trägerplatte ausbreiten.
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Vorzugsweise werden nach dem Aufbringen der Schicht auf der Trägerplatte in der Trägerplatte Aussparungen zur Aufnahme der Mulden, insbesondere in Form von Durchgangslöchern, z. B. mittels Wasserstrahlschneidens oder spannender Bearbeitung, hergestellt. Mittels eines Wasserstrahlschneidvorgangs kann ein Energieeintrag an der Trägerplatte einschließlich einer ggf. bereits aufgezogenen Siegeldichtung reduziert werden, was den Vorteil bringt, dass die Aussparungen insbesondere erst im Nachgang zum stoffschlüssigen Aufbringen der Siegeldichtung bzw. Siegelschicht auf der Trägerplatte aus der dann vorliegenden Verbundplatte ausgeschnitten werden können. Dieser Prozess ließe sich nahezu vollständig automatisieren.
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Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Tiefziehverpackungsmaschine von der Bedienseite aus,
- 2 ein erfindungsgemäßes Siegelwerkzeug in perspektivischer Darstellung, und
- 3 eine vom Siegelwerkzeugunterteil isolierte Verbund-Trägerplatte mit stoffschlüssig aufgebrachter Siegelschicht.
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Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße, intermittierend arbeitende Tiefziehverpackungsmaschine 1. Diese Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist eine Formstation 2, eine Siegelstation 3, eine Querschneideeinrichtung 4 und eine Längsschneideeinrichtung 5 auf, die in dieser Reihenfolge in einer Transportrichtung R an einem Maschinengestell 6 angeordnet sind. Eingangsseitig befindet sich an dem Maschinengestell 6 eine Zufuhrrolle 7, von der eine Unterfolie 8 abgezogen wird. Ferner weist die Tiefziehverpackungsmaschine 1 eine Transportkette 11 auf, die die Unterfolie 8 ergreift und diese pro Hauptarbeitstakt in der Transportrichtung R weitertransportiert, insbesondere beidseitig angeordnete Transportketten bzw. Klammerketten 11.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Formstation 2 als eine Tiefziehstation ausgebildet, bei der in die Unterfolie 8 durch Tiefziehen, beispielsweise mittels Druckluft und/oder Vakuum, Mulden geformt werden. Dabei kann die Formstation 2 derart ausgebildet sein, dass in der Richtung senkrecht zur Transportrichtung R mehrere Mulden nebeneinander gebildet werden. In Transportrichtung R hinter der Formstation 2 ist eine Einfüllstrecke 12 vorgesehen, in der die in der Unterfolie 8 geformten Mulden mit Produkten befüllt werden.
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Die Siegelstation 3 verfügt über eine hermetisch verschließbare Kammer 3a, in der die Atmosphäre in den Mulden vor dem Versiegeln mit der von einer Oberfolienaufnahme 9 abgegebenen Oberfolie 10 zum Beispiel evakuiert und/oder durch Gasspülen mit einem Austauschgas oder mit einem Gasgemisch ersetzt werden kann.
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Die Querschneideeinrichtung 4 kann als Stanze ausgebildet sein, die die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10 in einer Richtung quer zur Transportrichtung R zwischen benachbarten Mulden durchtrennt. Dabei arbeitet die Querschneideeinrichtung 4 derart, dass die Unterfolie 8 nicht über die gesamte Breite aufgetrennt wird, sondern zumindest in einem Randbereich nicht durchtrennt wird. Dies ermöglicht einen kontrollierten Weitertransport durch die Transportkette 11.
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Die Längsschneideeinrichtung 5 kann als eine Messeranordnung ausgebildet sein, mit der die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10 zwischen benachbarten Mulden und am seitlichen Rand der Unterfolie 8 in der Transportrichtung R durchtrennt werden, so dass hinter der Längsschneideeinrichtung 5 vereinzelte Verpackungen vorliegen.
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Die rechten und linken Transportketten 11 der Tiefziehverpackungsmaschine 1, die die Folie 8 beidseitig ergreifen, werden jeweils in einer Kettenführung 13 geführt. Diese Kettenführungen 13 sind nach außen hin jeweils von einer Seitenverkleidung 14 der Tiefziehverpackungsmaschine 1 geschützt und gegebenenfalls an der Seitenverkleidung 14 befestigt. Die Seitenverkleidung 14 kann ein Blechteil sein.
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Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 verfügt ferner über eine Steuerung 19. Sie hat die Aufgabe, die in der Tiefziehverpackungsmaschine 1 ablaufenden Prozesse zu steuern und zu überwachen. Eine Anzeigevorrichtung 20 mit Bedienelementen 21 dient zum Visualisieren bzw. Beeinflussen der Prozessabläufe in der Tiefziehverpackungsmaschine 1 für bzw. durch einen Bediener.
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In einem Schaltschrank 22 sind zentrale elektrische und/oder elektronische Komponenten der Tiefziehmaschine 1 angeordnet, beispielsweise die Verbindung zu einer externen Stromquelle. Die in 1 dem Betrachter zugewandte Seite der Tiefziehverpackungsmaschine 1 ist die Bedienseite B, auf der Bediener zum Betätigen der Bedienelemente 21 oder gegebenenfalls zum Befüllen der Verpackungsmulden entlang der Einfüllstrecke 12 stehen. Auf der der Bedienseite B gegenüberliegenden Seite der Verpackungsmaschine 1 ist der Schaltschrank 22 angeordnet.
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2 zeigt ein Siegelwerkzeug 15 zum Versiegeln von Mulden. Das Siegelwerkzeug 15 wird beispielsweise in einer gemäß 1 gezeigten Siegelstation 3 eingesetzt, um die der Siegelstation 3 zugeführten Mulden mit der von der Oberfolienaufnahme 9 abgegebenen Oberfolie 10 zu versiegeln.
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Das Siegelwerkzeug 15 aus 2 umfasst ein Werkzeugunterteil 16 sowie ein darüber angeordnetes Werkzeugoberteil 17. Das Werkzeugunterteil 16 kann höhenverstellbar zwischen einer abgesenkten Position und einer zur Durchführung eines Siegelvorgangs an das darüber angeordnete Werkzeugoberteil 17 herangerückten Position verstellt werden.
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Gemäß 2 verfügt das Werkzeugunterteil 16 über eine daran befestigte Trägerplatte 18 mit daran ausgebildeten Aussparungen bzw. Vertiefungen 23, die daran zur Aufnahme von Mulden ausgebildet sind. Die Aussparungen bzw. Vertiefungen 23 der Trägerplatte 18 können jeweils als Negativformen der zugeführten Mulden vorliegen.
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Auf der Trägerplatte 18 ist eine Siegeldichtung 24 in Form einer Schicht 25 stoffschlüssig ausgebildet. Es liegt somit eine Verbundplatte vor. Die Schicht 25 (im Folgenden auch „Siegelschicht“ genannt) bedeckt eine Oberseite 28 (siehe 3) der Trägerplatte 18 vollständig. Die Siegeldichtung 24 bzw. die Siegelschicht 25 ermöglicht das Ausbilden der hermetisch abgedichteten Kammer 3a, wenn das Werkzeugunterteil 16 und das Werkzeugoberteil 17 zusammengefahren sind. Für den Siegelvorgang sowie den ggf. vorangehenden Evakuierungs- und/oder Begasungsprozess kann das Werkzeugunterteil 16 angehoben werden, sodass das darüber positionierte Werkzeugoberteil 17 auf die Siegeldichtung 24 der Trägerplatte 18 drückt, um die in Zusammenhang mit 1 beschriebene Kammer 3a auszubilden.
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Die gemäß 2 als Siegelschicht 25 hergestellte Siegeldichtung 24 ist mittels stoffschlüssiger Verbindung, beispielsweise anhand eines Vulkanisierungsprozesses, auf der Trägerplatte 18 aufgebracht. Die Trägerplatte 18 und die Siegeldichtung 24 liegen beispielsweise als silikonbeschichtete Aluminiumverbundplatte vor.
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Weiter zeigt 2, dass die Trägerplatte 18 auf einer Grundplatte 26 des Werkzeugunterteils 16 aufliegt. An einer Unterseite der Grundplatte 26 sind Leitungen 27 für den Evakuierungs- und/oder Begasungsprozess angeschlossen. Die Trägerplatte 18 kann lösbar an der Grundplatte 26 befestigt sein, um als Wechselaufsatz, beispielsweise für Wartungszwecke oder einen Formatwechsel an der Tiefziehverpackungsmaschine 1, problemlos von der Grundplatte 26 abmontiert zu werden.
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3 zeigt die beschichtete Trägerplatte 18 in isolierter Darstellung. In der Trägerplatte 18 sind die Aussparungen 23 in einem Format 5x8 ausgebildet. Am in 2 gezeigten Siegelwerkzeug 15 lassen sich jedoch auch andere Trägerplatten 18, d.h. mit einem anderen Herstellungsformat, z.B. mit einem Format 4x4 zur Aufnahme größerer Mulden, befestigen.
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Gemäß 3 sind die Aussparungen 23 als Durchgangsöffnungen ausgebildet, die die Trägerplatte 18 vollständig durchdringen. Die Durchgangsöffnungen können mittels Wasserstrahlschneidens hergestellt werden.
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In 3 bedeckt die Siegelschicht 25 vollständig die Oberseite 28 der Trägerplatte 18. Die als Siegelschicht 25 ausgebildete Siegeldichtung 24 umfasst entsprechend einer Öffnungsgeometrie der Aussparungen 23 eine Vielzahl darin ausgebildeter Ausnehmungen 29. Somit ergibt sich gemäß 3 eine Verbundplatte 30 aus der Trägerplatte 18, einschließlich der daran an dessen Oberseite 28 stoffschlüssig aufgetragenen Siegelschicht 25. Die Verbundplatte 30 kann beispielsweise als silikonbeschichtete Aluminiumplatte vorliegen, wobei die Trägerplatte 18 aus Aluminium hergestellt ist und die Siegelschicht 25 aus einem Silikonmaterial besteht.
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Das erfindungsgemäße Siegelwerkzeug 15, insbesondere das daran vorgesehene Werkzeugunterteil 16 sind kostengünstig herstellbar. Die kostenreduzierte Herstellbarkeit ergibt sich vor allen Dingen durch die Verwendung der am Werkzeugunterteil 16 erfindungsgemäß ausgebildeten Trägerplatte mit der daran stoffschlüssig aufgebrachten Siegeldichtung 24.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1849584 A2 [0005]
- EP 1849585 A2 [0005]
