DE68929534T2

DE68929534T2 - Anbringen eines Etikettmehrschichtenverbunds an einen Behälter

Info

Publication number: DE68929534T2
Application number: DE68929534T
Authority: DE
Inventors: Thomas L. Windsor Brandt; Daniel N. Elmira Willkens
Original assignee: Heineken Technical Services BV
Current assignee: Heineken Technical Services BV
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1989-11-07
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2009-11-08
Also published as: DE68928740T2; JPH04503260A; EP0441858B1; EP0441879A1; WO1990005353A1; WO1990005667A1; JPH04501694A; ATE195193T1; EP0737954A3; EP0737954B1; DE68929237D1; WO1990005088A1; EP0441858A4; EP0441879B1; EP0441879A4; EP0737954A2; DE68928740D1; ATE168344T1; DE68928268D1; DE68929237T2

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Aufbringen einer Transferschicht auf einen Behälter gerichtet, umfassend die Schritte des:

– Zuführens eines Etikettlaminats zu einer Etikettierungsstation, wobei das Etikettlaminat eine Trägerschicht und eine trennbare Transferschicht umfasst, welche eine gemusterte Schicht umfasst, bestehend aus einem Muster aus Tinte und einer Wärme-aktivierbaren Klebstoffschicht, welche im Wesentlichen nur die gemusterte Tintenschicht überlagert,
– Kontaktierens und Anbringens der Klebstoffschicht mit dem und am Behälter und des Übertragens der Transferschicht von der Trägerschicht zum Behälter.

Glasbehälter werden gegenwärtig auf drei verschiedene Weisen etikettiert. Beim vorherrschenden Verfahren werden gedruckte Papieretiketten zum Zeitpunkt des Füllens und Verschließens auf den Behälter geklebt. Solche Etiketten bieten nahezu unbegrenzte künstlerische Möglichkeiten und werden üblicherweise bei Nahrungsmittel- und sowohl Mehrweg- als auch Einweggetränkebehältern verwendet. Das ist die billigste Technik, bietet jedoch eine geringe Beständigkeit gegen eine Etikettbeschädigung bei Gebrauch und einem Aussetzen einer Feuchtigkeit oder Wasser, und kann die für einen Mehrwegbehälter erforderlichen Waschprozeduren nicht überstehen, was ein Wiederetikettieren erforderlich macht.
Eine zweite, und in letzter Zeit weiter entwickelte Behälteretikettiertechnik ist die, ein dünnes Styroporetikett zum Bedecken des Behälters von der Schulter bis zur Ferse aufzubringen, wobei das dekorative und/oder informative Material auf eine dichtere Außenhaut des Styroporetiketts gedruckt wird. Das wird bei leichtgewichtigeren, in der Getränkeindustrie üblichen Einwegflaschen häufig verwendet. Es bietet Beständigkeit gegen Einwirkungen und einen großen Oberflächenbereich zum Aufdrucken von Produktinformationen und Anweisungen sowie von Firmenzeichen. Es ist jedoch kostspieliger als das Papieretikett, hat eine geringe Haltbarkeit, wird leicht verschmutzt und übersteht die alkalische Wäsche bei einem Mehrweggetränkebehälter oder die bei einigen Getränkebehältern erforderliche Pasteurisierung nicht. Da außerdem die zu bedruckende Oberfläche relativ rau ist, ist ein Drucken mit hoher Genauigkeit nicht möglich.
Eine dritte Behälteretiketttechnik ist die, unter Verwendung einer Siebdrucktechnologie eine keramische Tinte direkt auf die Behälteroberfläche zu drucken. Während das Erscheinungsbild des Etiketts im Allgemeinen gut ist, wird die Technik aus Kostenerwägungen typischerweise auf zwei oder drei Farben beschränkt. Eine neue Entwicklung ist der Vordruck eines Keramiktinten-Klebebilds, welches dann auf die Glasbehälteroberfläche transferiert wird. Das erlaubt ein Drucken mit hoher Genauigkeit und bietet mehr Möglichkeiten für farbliche und künstlerische Vielfalt. Gebrannte keramische Tinten sind extrem haltbar und überstehen die für Mehrwegbehälter erforderlichen alkalischen Waschprozesse.
Jedoch erfordern sowohl die Keramiktinten-Direktaufdrucktechniken als auch Keramiktinten-Klebebildtechniken ein nachfolgendes Brennen bei hoher Temperatur, um die Tinte mit dem Glassubstrat zu verschmelzen. Ferner, obwohl das vorgedruckte Keramiktintenetikett die technischen Probleme etwas reduziert, erfordern beide Techniken eine äußerste Beachtung von Details, einen hohen Wartungsaufwand und werden offline mit geringer Geschwindigkeit bei hohen Arbeitskosten ausgeführt.
Infolge der hohen Kosten sind keramische Tinten die am wenigsten verwendeten Etikettiertechnik.
Die US-4292103 offenbart ein Verfahren zum Transferieren eines Drucks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine poröse Adsorberschicht aus aktivierter Tonerde oder Kieselerde oder einer Mischung davon wird auf einer Oberfläche des einzufärbenden oder zu bedruckenden Objekts ausgebildet. Ein Transfermaterial, welches ein Trägerblatt und eine darauf ausgebildete Entwurfsschicht umfasst, und welches ein farbiges Muster ausbildende Farbstoffe enthält, wird auf die poröse Adsorberschicht aufgebracht. Das Trägerblatt wird abgezogen, so dass die Entwurfsschicht an der porösen Adsorberschicht haftend zurückbleibt. Dann wird Wärme zugeführt, damit die Farbstoffe in der Entwurfsschicht zur exakten Reproduktion des darauf befindlichen farbigen Musters in die poröse Schicht wandern.
In der Glasbehälterindustrie ist es üblich, die Außenfläche der Behälter mit Materialien zu behandeln, um den Effekten einer hohen Glas auf Glas Reibung, welche bei neu hergestellten Glasprodukten auftritt, entgegenzuwirken. Glasbehälter werden mit sehr viel Glas zu Glas Kontakt und zeitweise beträchtlichem Liniendruck befördert. Ohne Behandlung gibt es beträchtliche sichtbare Kratzer, welche zu einem Bruch führen können. Herkömmlicherweise werden die Oberflächen beim Arbeitsablauf an zwei Orten behandelt. Direkt nach dem Formen und vor dem Kühlen durchlaufen die Behälter einen Dampf, welcher einen an die Oberfläche gebundenen Zinnoxidfilm hinterlässt. Nach dem Abkühlen werden die Behälter mit einer verdünnten Wasserlösung eines Materials besprüht, welches nach Verdunsten bzw. Verdampfen des Wassers einen dünnen Film hinterlässt, um eine Oberflächenschlüpfrigkeit zu gewährleisten. Von den beiden Behandlungen ist der Zinnoxidfilm bezüglich Materialien und Systemwartung am kostspieligsten. Die Schlüpfrigkeit des zweiten Films, obwohl dieser zur Verhinderung einer Oberflächenbeschädigung erforderlich ist, kann Probleme beim nachfolgenden Etikettieren des Behälters verursachen.
In der Behälterindustrie gibt den fortdauernden Plan, das Gewicht der Behälter durch Verringerung der Wanddicke zu reduzieren und dennoch eine akzeptable Produktstärke beizubehalten, sowohl für die inneren Drücke von Kohlensäure haltigen Getränken als auch für die Schlagfestigkeit, um Schäden bei der Behandlung bei den Füllprozessen, auf dem Markt und durch den Verbraucher zu überstehen.
Die Nutzen eines reduzierten Gewichts sind wirtschaftlich: Geringere Kosten für Brennstoffe zum Glasschmelzen und Material, höhere Herstellungsgeschwindigkeiten (geringere Kosten) für Behälter und reduzierte Transportkosten für Produkte.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mit gewissen Abweichungen, die oben beschriebenen Nachteile der Etikettiertechniken nach dem Stand der Technik zu überwinden und Lösungen für die oben beschriebenen Probleme in der Behälterindustrie anzubieten.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein effizientes System einer Etikettieranlage zum Aufbringen des verbesserten Etiketts beim Behälterherstellungsprozess bereitzustellen, d. h. mit Maschinengeschwindigkeiten von 400 Behältern pro Minute und mehr.
Dazu ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter nach dem Aufbringen der Transferschicht zu einer Verpackungs- oder Abfüllstation transportiert wird, während die Klebstoffschicht angebracht am Behälter und während die Tintenschicht angebracht an der Klebstoffschicht verbleibt.
Diese und weitere Ziele werden nach der vorliegenden Erfindung erreicht durch Aufbringen eines Etiketts auf den Behälter, welches eine lösbare Trägerschicht umfasst, welche mit z. B. einer Vinyl- oder Acryltinte konterbedruckt ist, welche ausgehärtet und mit einem Klebstoff überdruckt wird, wobei dessen Klebstofffläche in Kontakt mit dem Behälter ist. Die Trägerschicht wird vom Etikett getrennt, z. B. unter Verwendung von Wärme, während sich gleichzeitig die Tinte mit dem Behälter verbindet. Auf dem etikettierten Behälter kann dann eine geeignete Beschichtung aufgebracht werden, welche dann ausgehärtet wird. Der Druckprozess gewährleistet die gewünschte hochexakte Druckfähigkeit, und die Beschichtung gewährleistet den erforderlichen Grad an Haltbarkeit und Beständigkeit gegen Einwirkungen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Kosten einer Zinnoxidbeschichtung zu beseitigen. Da die Beschichtung eine Haltbarkeit und Beständigkeit gegen Einwirkungen gewährleistet, ist es nicht länger notwendig, den Zinnoxidfilm vor dem Kühlen des Behälters vorzusehen. Stattdessen wird nach dem Tempern eine Grundmenge eines Schmierfilms aufgebracht. Das ist vorzugsweise ein mit den Klebstoffmaterialien auf den Etiketttinten und mit der Beschichtung verträglicher Film, obwohl dieser alternativ ein Film sein könnte, welcher vor dem Etikettieren durch eine oxidierende Flammenbehandlung leicht entfernbar ist. Dieser Schmierfilm ist ausreichend, um eine beschädigungsfreie Beförderung vom Kühlofen durch die Kontrollstationen zum Sammelbereich der Etikettiermaschine zu ermöglichen.
Ein noch anderes Ziel dieser Erfindung ist es, eine noch weitere Verringerung im Behältergewicht zu fördern. Es wurde gezeigt, dass ein überall mit nominell 15,25 Mikrometern (0,6 mil) der Beschichtung beschichteter Behälter gegenüber einem unbeschichteten Behälter eine 30–40% erhöhte Brucheinwirkung übersteht.
Es ist auch weithin bekannt, dass eine beträchtliche Glasoberflächenbeschädigung während des Behältergebrauchszyklusses auftritt, einschließlich einer Groß- und Kistenverpackung beim Behälterhersteller. Auch bei den Behälterfüllprozessen ist die Oberflächenbeschädigung durch die Behandlung schwerwiegend. Da die Beschichtung einen viel größeren Grad an Oberflächenschutz gewährleistet, würde ein Behälterdefekt durch eine Oberflächenbeschädigung deutlich reduziert werden. Die aufgebrachte Schicht der Beschichtung ist auf der ganzen Behälteroberfläche einschließlich des Etiketts, ohne Lücken oder Diskontinuitäten. Deshalb ist eine weitere Reduktion in der Wanddicke ohne Beeinträchtigung der Behälterfestigkeit möglich. Diese Reduktion hat einen Nutzen bei einer Erhöhung der Behälterherstellungsgeschwindigkeiten, einer Verringerung des Brennstoffverbrauchs und der Materialkosten sowie bei einer Verringerung der Transportkosten.
Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen noch klarer verstanden werden, wobei:
1 alle Materialien und ihre Schichtungsreihenfolge bei einem Etikett zum Aufbringen auf einen Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine schematische Darstellung eines Systems zum Aufbringen des Etiketts der 1 ist;
3 eine Darstellung eines neuartigen Bahn-Schaltmechanismus ist, welcher beim System der 2 verwendet werden kann;
4 eine Darstellung zum Erläutern eines geeigneten Mechanismus zum Aufbringen der Mantelschicht beim System der 2 ist; und
5A–5C unterschiedliche alternative Etikettstrukturen darstellen.
Die bevorzugte Ausgestaltung des Systems zum Aufbringen gemäß der vorliegenden Erfindung wird zuerst mit Bezug zu 1 beschrieben, welche den Glasbehälter 1 und das Etikett und das Substrat vor Aufbringen des Etiketts auf den Behälter zeigt. Die Etikettfertigung beginnt mit einer Trägerschicht 10 eines geeigneten Materials, z. B. einem Polypropylenfilm, welches mit einer Acrylbeschichtung 12 versehen sein kann, um eine hochglänzende Oberfläche zu gewährleisten. Die Trägerschicht 10 mit oder ohne der Acrylbeschichtung 12 wird dann vorzugsweise auf der mit Tinte zu bedruckenden Seite mit einem Hitze-aktivierbaren Trennmaterial 14 beschichtet. Das gewünschte Etikett wird dann auf diese beschichtete Trägerschicht 10 mit einer geeigneten Tinte aufgedruckt, vorzugsweise Vinyl- oder Acryltinte 20. Nach Aufbringen der Tinte auf das Trägermaterial 10 wird die Tinte 20 ausgehärtet, z. B. durch Hitze oder durch Elektronenbestrahlung oder UV-Energie. Nach Aushärten der Tinte wird eine transparente Bindeschicht 30 aufgebracht, vorzugsweise durch Aufdrucken ausschließlich über das Tintenmuster, und wird dann mit einer auf die Bindeschicht 30 aufgedruckten Klebstoffschicht 40 überdeckt. Alle diese Arbeitsprozesse werden in einem Durchlauf von einem Mehrplatzgravurdrucker ausgeführt. Das Film-Tinte-Klebstoff-Laminat wird dann aufgerollt und zum Behälteretikettiersystem weitergeleitet.
Das Aufbringen des Etiketts auf einen Behälter wird jetzt mit Bezug zu 2 beschrieben. Der Einfachheit halber erfolgt die Beschreibung hierin im Zusammenhang mit Glasflaschen, obwohl erkannt werden sollte, dass die Etikettiertechnik bei allen Behältertypen anwendbar ist.
Die Flaschen werden von der Formgebungsmaschine durch einen Temperofen befördert. Das Aufbringen von Zinnoxid vor dem Abkühlen ist weder notwendig, noch würde es beim neuen System einem nützlichen Zweck dienen. Die Flaschen werden dann typischerweise mit einem Schmiermittel besprüht, und nach dieser Erfindung muss es ein Schmiermittel sein, welches mit den aufgedruckten Klebstoffen und Beschichtungen kompatibel ist, oder welches hinreichend entfernt werden kann, um das darauf folgende Etikettieren zu ermöglichen. Ein geeignetes Schmiermittel wäre ein in halbprozentiger (1/2%) Wasserlösung aufgebrachtes Ammoniumstearat.
Die Flaschen unterliegen dann normalerweise mehreren in der Industrie weithin bekannten Prüfkriterien.
Auf jeden Fall werden die Flaschen von einem Prüfbereich längs eines Förderers 100 empfangen. Ein typisches System kann Flaschen mit einer Rate von 400 pro Minute bereitstellen und nach dieser Erfindung wäre eine Aufteilung in zwei Ströme von jeweils 200 pro Minute vorteilhaft. Der Einfachheit halber ist nur ein Behälterstrom gezeigt, und es versteht sich, dass der verbleibende Behälterstrom oder die verbleibenden Behälterströme in gleicher Weise bearbeitet werden. Wie in
2 gezeigt ist, wird in jedem Strom jede Flasche einzeln mit einem Sternradkontrollgerät 102 zu einer Ladestation 104 geführt. In 2 werden die Flaschen mittels eines geeigneten Bestückungsgeräts dann nach unten auf einen Rundschalttisch 106 bewegt. Der Rundschalttisch 106 enthält Behälterhalterungen, z. B. Saughalterungen oder dgl., welche in Dreiergruppen angeordnet sind, wobei jede Dreiergruppe geradlinig angeordnet ist. Am Hals eines jeden Behälters können sich Auflagen zum Absorbieren des Drucks beim Behältertransfer befinden.
Nach Beschicken des Rundschalttisches 106 mit drei Flaschen wird der Rundschalttisch in 2 dann gegen den Uhrzeigersinn von der Ladestation zu einer im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 108 bezeichneten Behälterausrichtungsstation gedreht. Falls es für den jeweils benutzten Behältertyp und das Etikett gewünscht oder notwendig ist, kann der Behälter hier in eine bestimmte Ausrichtung gedreht werden, obwohl das bei vielen Behälteretikettiersystemen nicht notwendig ist. Das Drehen der Behälter würde vorzugsweise durch Drehen einzelner Behälterhaltersaugnäpfe auf dem Rundschalttisch 106 ausgeführt, bis die richtige Position, z. B. durch geeignete fotoelektrische Mittel, detektiert wird, und an diesem Punkt würden die Halter in ihren richtigen Positionen arretiert. (Im Falle einer Arretierung müssen diese vor dem Schritt des Etikettaufbringens entriegelt werden, da der Schritt des Etikettaufbringens ein Drehen der Flaschen erfordert, wie unten genauer beschrieben wird).
Falls es erwünscht ist, das restliche Schmiermittel abzubrennen, kann dies an der Station 108 zusätzlich zu einer richtigen Ausrichtung der Flaschen erfolgen, vorzugsweise mit einer oxiderenden Flamme, jedoch alternativ mit anderen Mitteln, wie z. B. einer Corona-Behandlung.
Nach dem Bearbeiten an der Station 108 wird der Rundschalttisch 106 weiter gedreht, um die Flaschen zur Etiketttransferstation zu bringen. An diesem Punkt grenzt die in der mit Bezug zu 1 beschriebenen Weise ausgebildete Bahn 112 an drei Flaschen an, wobei jeweils ein Etikett an jedem Behälter anliegt. Die Vinyl- oder Acryltintenetiketten werden dann in einer unten genauer beschriebenen Art und Weise auf die Flaschen aufgebracht und der Rundschalttisch wird dann zu einer Beschichtungsstation 114 gedreht, wo eine geeignete Schutzbeschichtung aufgebracht wird. Ein geeignetes Beschichtungsmaterial wäre UV- oder Hitze-härtbares Acryl, wovon ein Beispiel ein mit R796Z80 gekennzeichnetes UV-härtendes Acryl ist, welches aus Filmbildnern, Harzen, reaktiven Verdünnungsmitteln und Additiven und Butylazetat-Lösungsmitteln zusammengesetzt, von PPG Industries, Inc. hergestellt und von Brandt Manufacturing Systems, Inc. erhältlich ist. Jedoch können jede klare Acrylbeschichtung und auch eine Anzahl anderen Ummantelungsmaterialien verwendet werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Der Rundschalttisch 106 wird dann weiter gedreht, um die etikettierten und beschichteten Flaschen zu einer Entladestation zu bringen, wo jeder Behälter auf einen Behälterförderer entladen wird. Es gibt mehrere Wege, wie die Flaschen entfernt werden können. Alle Flaschen könnten vom Rundschalttisch 106 zu einem einzigen Förderer 120 gebracht werden, wobei sicherzustellen ist, dass die Acrylbeschichtungen nicht zerstört werden. Bei Beachtung einer angemessenen Sorgfalt kann die Verwendung einer Luftbürste erforderlich sein. Es kann jedoch erforderlich sein, die Flaschen zu bewegen, indem sie an ihrem Hals geklemmt und in einer bekannten Weise auf den Förderer 120 getragen werden.
Es soll auch daran erinnert werden, dass die Flaschen in Dreiergruppen auf dem Rundschalttisch 106 gehalten werden. Im Hinblick auf Geschwindigkeit wäre es möglich, drei getrennte Förderer 120 anzuordnen, jeweils zum Aufnehmen einer der drei Flaschen jeder Gruppe vom Rundschalttisch 106.
Auf dem Förderer 120 wird die Acrylbeschichtung auf den Flaschen in geeigneter Weise ausgehärtet, z. B. durch Wärme- oder UN-Energie. Für die Geschwindigkeit bei der UV-Aushärtung wäre es wünschenswert, auf jeder Seite eines jeden Behälters UV-Lampen zu positionieren. Sofern erwünscht, wäre es auch möglich, jeden Behälter während des Aushärteprozesses um 90° zu drehen, um durch die gegenüberliegenden Lampen eine volle Abdeckung bereitzustellen. Nach dem Aushärteprozess befördert der Förderer 120 die Flaschen zu einem weiteren Behälterprüfbereich (falls gewünscht) und von dort zu einer Verpackungs- oder Füllstation.
Die Behandlung des Etiketts während des Aufbringens dieses Etiketts auf den Behälter im System der 2 wird jetzt ausführlicher beschrieben. Wie man sich von der hierin vorangehenden Erörterung ins Gedächtnis ruft, wurde das Etikett in Form eines Film-Tinte-Klebstoff-Laminats gefertigt, welches aufgerollt wurde. Die Bahn hat vorzugsweise einen Führungs- und einen Endbereich zum stetigen Durchführen durch die Vorrichtung zum Aufbringen, wenn die Führungs- und Endstücke aufeinander folgender Laminate verbunden werden.
Das Laminat wird auf einer Zufuhrhaspel 116 gehalten. Dem Klebstoff wurde es ermöglicht, bis zu einem Punkt auszuhärten, an welchem er nicht länger klebrig ist, wodurch es möglich ist, das Etikett aufzurollen und anschließend abzurollen. Vor dem Aufbringen des Etiketts auf den Behälter kann es sein, dass der Klebstoff aktiviert werden muss, und das kann durch Zuführen von Wärme zur Bahn 112 an einem Punkt etwas vor der Wärmeplatte 130 erfolgen, d. h. an der mit dem Bezugszeichen 132 bezeichneten Stelle. Die Wärme könnte mittels eines Infratrotlampenarrays zugeführt werden und müsste ausreichend sein, um ein Schmelzen des Klebstoffs zu ermöglichen, d. h. im Bereich von 82,22°C (180°F). Ein bevorzugter Klebstoff wäre der in der Internationalen Veröffentlichung WO-A-90/05353 (Internationale Anmeldung Nr. PCT/US89/04888) offenbarte oben bezeichnete Kleber. Bei Flaschenraten im Bereich von 200 pro Minute ist ein Aufheizen der Flaschen vor der Etikettierstation ausreichend, damit der Klebstoff unmittelbar beim Kontakt mit der Flasche aktiviert wird, und es ist kein Vorheizen des Klebstoffs notwendig. Bei höheren Raten, z. B. 500 pro Minute, kann es sein, dass ein zusätzliches Vorheizen des Klebstoffs notwendig wird.
Die Etikettierbahn wird vor der Etiketttransferstation über einer Wärmeplatte 130 geführt. Der Zweck dieser Wärmeplatte ist es, sicherzustellen, dass die Temperatur des Etikettlaminats, und insbesondere des Trennmittels 14, so ist, dass eine einfache Trennung der Trägerschicht 10 vom Tintenetikett ermöglicht wird. Das erfordert typischerweise eine Trenntemperatur von etwa 93,33°C (200°F) mit ein paar Graden Toleranz nach jeder Seite. Eine aufgeheizte Rolle 134 wird dann zum Aufdrücken des Etiketts auf jeden Behälter verwendet, und die Trägerschicht 10 wird dann mittels der Aufnahmehaspel 150 entfernt.
Die Art und Weise der Behandlung der Etikettierbahn wird weiter mit Bezug zu 3 beschrieben. Wie man sich erinnert, hält der Rundschalttisch 106 die Flaschen in Dreiergruppen und es ist wünschenswert, die Etikettierbahn so handzuhaben, dass ein Aufbringen von Etiketten auf drei Flaschen im Wesentlichen gleichzeitig ermöglicht wird. Man erinnert sich auch, dass für eine Rate von etwa 200 pro Minute für jeden Rundschalttisch 106, und mit den in Dreiergruppen behandelten Flaschen der Tisch etwas weniger als einmal pro Sekunde geschaltet wird. Unter Berücksichtigung der Tischlaufzeit lässt dies ungefähr 1/2 Sekunde für jeden Etiketttransfer zu. Die vorliegenden Erfinder haben sich einen neuen und effektiven Mechanismus ausgedacht, wobei während dieses 1/2-Sekunden Intervalls die Etikettierbahn 112 in 2 an den Flaschen um einen Betrag vorbei befördert wird, welcher einer Vorbereitung von zwei aufeinander folgenden Etiketten zum Etikettieren der nächsten drei Flaschen entspricht.
Die Etikettzufuhrhaspel 116 und/oder der erste Rollenantrieb 142 sind/ist mit einem Bremsmechanismus versehen. Mit drei unetikettierten Flaschen an der Etikettiertransferstation beginnend, wird zunächst bemerkt, dass die Flaschen vorzugsweise in einer Position gehalten werden, so dass ihre Mitten voneinander durch einen Abstand getrennt sind, welcher gleich dem Linearabstand zwischen Vorderflanken aufeinander folgender Etiketten ist. Die Etikettbahn wird in eine Position befördert, so dass der Beginn eines jeden von drei verschiedenen Etiketten in Kontakt mit dem Umfang eines entsprechenden Behälters ist. Die Bahn wird dann an den Flaschen vorbeigezogen, wobei die Flaschen durch das Anhaften an der Bahn gedreht werden. Die in 2 dargestellte bevorzugte Ausgestaltung enthält für jeden der drei Behälter einer Gruppe eine separate, aufgeheizte Rolle 134. Außerdem können die Rollen vorzugsweise in der Form von gefüllten Blasen ausgeführt sein, um eine Anpassung an kleinere Oberflächenunregelmäßigkeiten zu ermöglichen.
Während einer Vorbeibewegung der Bahn an den Flaschen zwischen einem Aufbringen von Etiketten dürfen die Bahn und die Flaschen nicht in Kontakt miteinander sein, während sie beim Aufbringen des Etiketts offensichtlich in Kontakt sein müssen. Das erfordert es, dass entweder die Bahn zum Rundschalttisch hin oder davon weg bewegt wird oder dass die Flaschen bezüglich des Rundschalttisches radial bewegbar sind. Letzteres würde bevorzugt werden.
Mit Bezug zu 3 wird die langsame Bewegung der Bahn vorbei an den Flaschen, wobei die Bremsen an der Zufuhrhaspel 116 und am Rollenantrieb 142 in 2 nicht eingreifen, durch Bewegen der Rolle 144 in der Richtung nach rechts in 3 erreicht, während eine mit dem Rollenantrieb 146 oder der Aufnahmehaspel 150 verknüpfte Bremse im Eingriff ist. Die Rolle 144 kann sich bei dieser Bewegung nach rechts frei drehen. Wie einfach zu verstehen ist, wird eine Bewegung der Bahn 112 über eine Distanz L durch Bewegen der Rolle 144 über eine Distanz L/2 erreicht. Folglich wird die Rolle 144 um eine Distanz L bewegt, welche gleich der halben Länge eines Etiketts ist, so dass die Etiketten vollständig aufgebracht werden können, und dann muss die Rolle 144 seine Bewegung um einen Betrag fortführen, welcher ausreicht, um die benutzte Bahn über die Etikettierstation hinaus zu bewegen, bis die Vorderflanke des nächsten unbenutzten Etiketts an der richtigen Position zum Aufbringen auf den am dichtesten an der Rolle 144 befindlichen Behälter ist. Nachdem diese Bewegung der Rolle 144 beendet wurde, wird die Bremse auf der Zufuhrhaspel 116 oder dem Rollenantrieb 142 verwendet, während die auf dem Rollenantrieb 146 oder der Aufnahmehaspel 150 gelöst ist. Die Rolle 144 wird schnell zu ihrer linken Position in 3 zurück bewegt, während die Aufnahmehaspel 150 den Durchhang aufnimmt.
Die Bewegung der Rolle 144, zum Herausbewegen der verwendeten Etikettbahn und die darauf folgende Bewegung der Rolle 144 zurück nach links in 3 können vorzugsweise bei einer Rotation des Rundschalttisches ausgeführt werden.
4 ist eine Kurzdarstellung zum Erklären einer Technik zum Aufbringen der Schutzbeschichtung an der Station 114 in 2. Eine Trommel 160 mit Öffnungen in ihrem Umfang würde einen Schwammriemen 162 mit der Acryl- (z. B. Urethan-) Beschichtungslösung versorgen. Eine Trägerrolle 164 oder, falls gewünscht, Führungs- und Nachlauf rollen würden den Schwammriemen 162 dann gegen den Umfang des etikettierten Behälters 166 drücken. Die Dicke der aufgebrachten Beschichtung könnte kontrolliert werden, indem die Rate, mit welcher das Beschichtungsmaterial von der Trommel 160 zugeführt wird, kontrolliert wird, abhängig von der zu beschichtenden Flaschenform und dem zu beschichtenden Flaschenbereich können zusätzliche Riemenanordnungen notwendig sein und der flexible Riemen 162 wird sich an die Krümmung in der Schulter des Behälters anpassen. Ferner wäre es entweder durch eine bauliche Ausführung der Läge der Trommel oder durch Kontrollieren des Öffnens und Schließens bestimmter Öffnungen an unterschiedlichen axialen Positionen der Trommel möglich, das Aufbringen der Beschichtungslösung in Richtung der Breite des Riemens 162 auf einen speziellen Bereich einzuschränken. Das würde das Aufbringen einer Schutzbeschichtung auf gewisse Abschnitte des Behälters erlauben, oder würde es in der Tat ermöglichen, dass sich die Dicke der Beschichtung über die Länge des Behälters verändert, z. B. eine Dicke von 25,4 Mikrometer (1 mil) auf dem größten Teil des Behälters und nur 12,7 Mikrometer (0,5 mil) Dicke auf dem Etikett.
Abhängig von der zu beschichtenden Flaschenform und dem zu beschichtenden Flaschenbereich können zusätzliche Riemenanordnungen notwendig sein.
Obwohl zu erwarten ist, dass die Adhäsion zwischen dem Riemen 162 und der Flasche 106 zum Drehen der Flasche während des Beschichtungsprozesses ausreichend ist, kann es trotzdem wünschenswert sein, die Flasche aktiv zu drehen, z. B. mittels ihres Halters auf dem Rundschalttisch.
Ein Nutzen des Beschichtungsmaterials ist, dass es zur Festigkeit des Behälters beiträgt und deshalb die Fertigung von dünneren Flaschen ermöglichen kann, während Industriestandards für Festigkeit und Haltbarkeit dennoch erfüllt werden. Die Haltbarkeit könnte weiter verbessert werden, indem Mikrokugeln, wie sie z. B. von Potter's Industries erhältlich sind, zum Beschichtungsmaterial hinzugefügt werden.
Ein zusätzlicher Nutzen der Beschichtungsschicht ist, dass diese dazu neigt, jegliche Kratzer oder ähnliche Oberflächendefekte im Behälter auszufüllen, wodurch das Aussehen des Behälters wesentlich verbessert wird.
Es kann sein, dass die Flaschen vor der in 2 gezeigten Bearbeitung bereits mit einer entweder klaren oder farbigen Schutzbeschichtung versehen worden sind, wie es in den Internationalen Veröffentlichungen WO-A-90/05031 und WO-A-90/05667 (Internationale Anmeldungen PCT/US89/04887 und PCT/US89/04886) beschrieben ist.
Hinsichtlich eines frühzeitigeren Aufbringens der Schutzschicht, welche die Festigkeit des Behälters erhöhen würde, könnte die an der Station 114 aufgebrachte klare Schutzschicht dünner sein, da ihr einziger Zweck ein Etikettschutz sein würde.
Sofern nicht bereits vor dem Etikettieren eine farbige Mantelschicht vorgesehen ist, kann es wünschenswert sein, zu der an Station 114 in 2 aufgebrachten Beschichtung Farbe hinzuzufügen. Das würde eine weitere Farbgebung der Etiketten, aber auch eine Simulation unterschiedlicher Farbflaschen ermöglichen. Das würde es einem Behälterhersteller erlauben, bei Bedarf eine Auswahl an farbigen Behältern bereitzustellen, während die mit einem Wechsel von einer Farbe zu einer anderen in der Schmelzeinheit verknüpfte kostspielige Stillstandszeit und die Kosten von Rohrstoffen und Chargiereinrichtungen oberhalb der Grundkosten für Klarglas vermieden werden.
Ein weiterer bedeutender Vorteil wäre, dass es beim Recycling der Flaschen nicht länger notwendig wäre, die Flaschen nach Farbe zu trennen. Das Glas wäre alles klares Flintglas und die Beschichtung würde vor oder zum Zeitpunkt des Schmelzens der rückgesandten Flaschen abgebrannt.
Eine weitere Verbesserung wäre der Einschluss eines Licht-blockierenden Mittels in die schützende Mantelschicht, um Veränderungen im Geschmack oder im Aussehen der Behälterinhalte, z. B. Bier, zu verhindern oder zu unterdrücken. Das Licht-blockierende Mittel würde eine entsprechende Wellenlänge des Lichts, z. B. UV-Licht bei etwa 400 Nanometer, blockieren und wäre im Wesentlichen klar, so dass es keinen bedeutenden Einfluss auf die Farbe der klaren Beschichtung hätte, und wäre voll kompatibel mit einer farbigen Beschichtung. Es wäre natürlich notwendig, dass das zum Beschichtungsmaterial hinzugefügte UV-blockierende Mittel einen für die Beschichtung verwendeten beliebigen Aushärteprozess nicht beeinflusst, selbst wenn dieser Aushärteprozess eine UV-Aushärtung ist.
Obwohl die obige Beschreibung auf die Verwendung von Vinyl- oder Acryltinte zum Drucken der Etiketten hingewiesen hat, kann es sein, dass andere Tinten ausreichend sind, solange diese nicht in das Mantelschichtmaterial durchschlagen.
Obwohl die bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung oben beschrieben wurde, gibt es viele verwendbare Alternativen, wovon einige nachfolgend beschrieben werden.
Eine erste Alternative (5A) ist ein Ein-Film-Etikett, welches auf eine Polypropylen- oder eine geeignete Papierbahn 200 für ein nachfolgendes Abtrennen mit Wärme gravurgedruckt werden kann. Sofern erwünscht, wie es im Fall der oben beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung der Fall war, kann eine Schutzbeschichtung durch UV-, EB- oder eine andere Energie, ausgehärtet werden. In 5A ist diese als Schicht 202 dargestellt, welche als Erstes auf die Bahn 200 aufgebracht würde, so dass sie nach Aufbringen des Etiketts auf dem Äußeren der Verpackung ist. Ein geeignetes Material für das Filmmaterial 202 ist Acryl, und die Etiketttinte 204 ist Vinyl- oder Acryl. Ein Klebstoff 206 (z. B. umfassend beide Schichten 30 und 40 der 1) wird zum Bereitstellen von Austrittsöffnungen für Luft und Feuchtigkeit in Streifen aufgebracht. Der Klebstoff könnte entweder (1) auf den Film zum Zeitpunkt des Druckens des einzelnen Films auf die Bahn aufgebracht, ausgehärtet und vor dem Aufbringen des Films auf den Behälter reaktiviert werden, oder (2) unmittelbar vor dem Aufbringen des Films auf den Behälter auf die Bahn aufgebracht werden. (Er könnte natürlich alternativ auf den Behälter aufgebracht werden.)
Eine zweite Alternative (5B) wäre ein Zwei-Schicht-Etikett, wobei die erste Schicht die Komponenten 200 und 204 umfassen würde und optional die schützende Antiverschleißschicht 202, wie bei der ersten Alternative der 5A. Die zweite Schicht wäre eine Polsterschicht 208 aus organischem Material. Die Polsterschicht könnte (1) auf das Bahn-Film-Laminat zum Zeitpunkt des Druckens oder unmittelbar vor dem Aufbringen des ersten Films auf den Behälter, oder (2) unmittelbar vor dem Aufbringen des Films auf den Behälter auf den Behälter selbst aufgebracht werden.
Die Polsterschicht wäre vorzugsweise organisch und wäre dafür bestimmt, bei einer Anregung mit Wärme-, UV- oder EB-Energie CO₂-Mikroblasen entweder zum Zeitpunkt des Laminierens oder unmittelbar vor dem Aufbringen auf den Behälter freizusetzen. Alternativ kann die Polsterschicht Glas- oder Plastikmikrokugeln enthalten.
Eine dritte Alternative (5C) wäre die gleiche wie die zweite Alternative, jedoch wäre die Polsterschicht eine klare Schicht 210, welche bei einem Einzeldurchlauf oder bei einem mehrmaligen Durchlauf beim Drucken des Etiketts aufgebracht wird. Sie würde dann beim Druckvorgang mit UV-, EB- oder anderer Energie ausgehärtet.
Eine sechste Alternative (nicht gezeigt) wäre, ein klares Polster nach Aufbringen des Etiketts der 5A aufzubringen.
In jeder der 5A–5C könnte auf der Seite der Flasche auch ein Trennmittel auf der Oberfläche der Polypropylenbahn 200 sein, d. h. zwischen der Bahn 200 und dem Rest des Laminats, um ein Entfernen der Bahn 200 zu erleichtern, während das Etikett noch heiß ist. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, kein Trennmittel zu verwenden, und in diesem Fall könnte die Bahn nach dem Abkühlen des Etiketts abgelöst werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die Bahn, z. B. 10 in 1, nach einem Abtrennen vom Etikett wiederverwen det werden kann. Die benutzte Bahn kann von der Aufnahmehaspel genommen und mit einer beliebigen zum Etikettieren zu verwendenden Schichtstruktur nochmals laminiert werden. Das würde beträchtliche Kosteneinsparungen darstellen. Es wäre erforderlich, gegenwärtige Etikettdruckmaschinen zu modifizieren, damit diese mit mehreren nebeneinander liegenden Bahnen betrieben werden können, im Gegensatz zur momentanen Praxis, bei welcher gleichzeitig mehrere Etiketten auf eine mehrere Etiketten breite Bahn gedruckt werden und die breite Bahn anschließend in ein-Etikett-breite Bahnen zerschnitten wird, wobei das allerdings durch die Kosteneinsparungen gerechtfertigt werden kann.
Es kann erkannt werden, dass sich eine große Anzahl von bedeutenden Vorteilen aus der oben beschriebenen Erfindung ergeben. Die vorliegende Erfindung stellt ein preisgünstiges Etikettiersystem bereit, welches einfach modifiziert werden kann, um unterschiedlichen Produktanforderungen zu genügen. Dieses Verfahren ermöglicht es, das Etikett bei der Behälterfertigung aufzubringen. Das System funktioniert bei Geschwindigkeiten von über 400 Behältern pro Minute und es können Behälter mit unterschiedlicher Größe und Form durch einfaches modulares Umrüsten bearbeitet werden. Sie sind auch darin vorteilhaft, dass sie für eine Verwendung zwischen den Behälterprüfstationen und einer Endverpackung konzipiert sind.
Die Bahnmarkierungen erlauben eine präzise Registrierung der Etiketten beim Drucken und Aufbringen und die Wiederverwendung der Bahn kann zu erheblichen Kosteneinsparungen führen. Das Drucken der Etiketten auf eine kontinuierliche auf Haspeln aufgewickelte Bahn erleichtert auch einen Transport und ein Bestücken einer Maschine, und die Möglichkeit, die Bahnen Ende an Ende zu verbinden, ermöglicht ein fortgesetztes Eitkettieren ohne Unterbrechung.
In der Tat kann das Etikettiersystem dieser Erfindung bei Bedarf mit einer nominellen Aufheizzeit des UV- oder EB-Aushärtsystems betrieben werden.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen unterschiedlichen Prozessvorteilen ist auch das Endprodukt verbessert. Das Etikett hat eine hohe visuelle Qualität und ist auch haltbar, und der beschichtete Behälter ist hochgradig beständig gegen Einwirkungen. Das gilt insbesondere, falls Mikroblasen, Mikrokugeln usw. in einem solchen Ausmaß verwendet werden, dass ein Energie absorbierendes Netzwerk zum Umwandeln von Einflüssen ausgebildet wird, jedoch soll auch erwähnt werden, dass ein hoher Grad an Beständigkeit gegen Einwirkungen erreicht wird, selbst wenn die Außenschicht klar ist und das darunterliegende Etikett voll sichtbar ist.
Das Etikett mit Mantel kann den mit Einwegbehältern verbundenen Prozessen der Wäsche mit Wasser und der Pasteurisierung standhalten, und mit chemischen Modifikationen des Mantels können Mehrwegbehälter die vor dem Wiederbefüllen erforderliche alkalische Wäsche überstehen. Weder das Etikett noch der Mantel werden durch Wasser, Alkohol oder organische Materialien, welche bei den Füllprozessen verwendet werden, nachteilig beeinflusst.
Die Etiketten benachbarter Behälter werden sich gegenseitig bei den Füll- und Verpackungsvorgängen, verbunden mit Transport, einer Präsentation in Läden und einem Einkauf eines Endverbrauchers nicht abreiben und die Etiketten sind auch chemisch und physikalisch stabil.
Die Beschichtungsmaterialien können in Reihe durch UV, EB in wenigen Sekunden in einer sehr energieeffizienten Weise ausgehärtet werden.
Der Mantel eines etikettierten Glasbehälters gewährleistet eine höhere Beständigkeit gegen Einwirkungen und Abrieb, während ein hoher Glanz und eine visuelle Verbesserung des Etiketts und des beschichteten Abschnitts beibehalten werden. Der Mantel des etikettierten Glasbehälters gewährleistet nach der vorliegenden Erfindung sowohl strukturell als auch im Aussehen eine Oberflächenverbesserung, indem Oberflächenfehler oder Mikrorisse mit dem Mantelmaterial gefüllt werden, um die Fehler unsichtbar zu machen. Solche Fehler können von der Glasform selber stammen.
Schließlich stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Konterbedrucken eines Films, eines Papiers oder anderen Druckbahnen mit mehreren Einfärbungen bereit, wodurch ein kostspieliger Etikettierprozess in der Behälterfüllfabrik vermieden wird, und der Glasbehälterindustrie gleichzeitig ein wertgesteigertes Produkt gegeben wird. Außerdem kann die Verwendung eines Kopplungsmittels zur Begünstigung der Haftung des Mantelmaterials an der Behälteroberfläche notwendig sein, um gewisse Bearbeitungs- und Verwendungserfordernisse für den Behälters zu erfüllen, speziell und jedoch nicht beschränkt auf den typischen Pasteurisierungsprozess in der Bierindustrie. Ein geeignetes Kopplungsmittel ist "A-1120", welches von Union-Carbide Corporation verfügbar ist.
Das Aufbringen der Beschichtung kann mit einer Riemen- oder Rollenbeschichtung ausgeführt werden, was anderswo beschrieben ist, oder durch Sprühen des Materials. Falls die Materialien gesprüht werden, ist es notwendig zu verhindern, dass ein Material in Kontakt mit dem Ende des Behälters kommt. Das ist das Gebiet, welches die Öffnung, die obere Verschlussfläche, den Gewinde- oder Verschlussdeckelbereich und die Ausstülpung direkt darunter enthält. Das kann z. B. erreicht werden, indem eine Behältergreifvorrichtung verwendet wird, welche so ausgebildet ist, dass das oben beschriebene Gebiet komplett überdeckt wird, z. B. aus einem geteilten Gehäuse gebildet ist, welches im geschlossenen Zustand ineinander greift, um eine Barriere für das Sprühmaterial auszubilden.
Die Greifervorrichtungen können an einem Förderernetzwerk angebracht werden, dessen Aufbau eine variable Beabstandung der Glasbehälter ermöglicht, um die Beschichtung, Trocknung und UV-Härtung der verschiedenen Materialien zu optimieren. Der Aufbau kann auch ein Drehen der Greifer und Behälter an den Sprüh- und UV-Härtungspositionen vorsehen, um eine gleichmäßige Beschichtung und Bearbeitung sicherzustellen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Verwendung der Elektrostatik, um den Schutzgreifer zu ergänzen und in Verbindung damit zu arbeiten, was anderswo beschrieben ist.
Es versteht sich, dass bei der oben offenbarten Ausgestaltung weitere Modifikationen gemacht werden können, während nach wie vor viele dieser Vorteile erreicht werden und ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, welcher durch die anliegenden Ansprüche definiert ist. Z. B. kann auf das Wärmefreisetzungsmaterial 14 in 1 verzichtet werden und stattdessen kann die Tinte direkt auf die Acrylschicht 12 gedruckt werden, wie es in den Darstellungen der 5A–5C der Fall ist. Wenn das Etikett abgekühlt ist, ist die Haftung zwischen dem Behälter und der Tinte größer als die zwischen der Tinte und der Acrylschicht 12, und das Substrat und die Acrylschicht können einfach abgezogen werden. Falls die Hitzefreisetzungsschicht 14 der 1 verwendet werden soll oder zu den Eti ketten der 5A–5C hinzugefügt wird, sollte es ein Material sein, welches entweder nicht mit der Tinte auf den Behälter transferiert wird oder falls es transferiert wird, mit jedem späteren Mantel kompatibel ist, d. h. ein Acrylmaterial. Es sollte auch ein druckbares Material sein.

Claims

Verfahren zum Aufbringen einer Transferschicht auf einen Behälter, umfassend die Schritte des: – Zuführens eines Etikettlaminats (112) zu einer Etikettierungsstation (130, 134), wobei das Etikettlamiat eine Trägerschicht (10, 200) und eine trennbare Transferschicht umfasst, welche eine gemusterte Schicht (20), bestehend aus einem Muster aus Tinte, und eine Wärme-aktivierbare Klebstoffschicht umfasst, welche im Wesentlichen nur die gemusterte Tintenschicht (20) überlagert, – Kontaktierens und Anbringens der Klebstoffschicht mit dem und am Behälter und des Übertragens der Transferschicht von der Trägerschicht zum Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter nach dem Aufbringen der Transferschicht zu einer Verpackungs- oder Abfüllstation transportiert wird, während die Klebstoffschicht angebracht am Behälter verbleibt und während die Tintenschicht angebracht an der Klebstoffschicht verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gemusterte Schicht (20) erste und zweiten Seiten aufweist, wobei die erste Seite beim Gebrauch zum Behälter gewandt ist, und wobei der Wärmeaktivierbare Klebstoff erste und zweite Schichten (30, 40) umfasst, wobei die erste Schicht (30) ein an der ersten Seite der gemusterten Schicht (20) und an der zweiten Schicht (40) anhaftendes Verbindungsmaterial zum Verbinden der zweiten Schicht (40) mit der gemusterten Schicht (20) umfasst, und wobei die zweite Schicht (40) ein Wärme-aktivierbares Klebstoffmaterial (40) umfasst, welches auf einer Seite der ersten Schicht (30) angeordnet ist, welche im Gebrauch dem Be hälter zum Anhaften der ersten Schicht (30), und damit der gemusterten Schicht (20), am Behälter zugewandt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trägerschicht ein Laminat aus Polypropylen, über dem Polypropylen Acryl und über dem Acryl und im Kontakt mit der gemusterten Schicht (20) ein Trennmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Trägerschicht ein mit einem Wärme-aktivierbaren Trennmittel beschichteter Film ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die gemusterte Schicht (20) Vinyltinte umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die gemusterte Schicht (20) Acryltinte umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht (40) eine zusammengesetzte Wärme-aktivierbare Klebstoffschicht umfasst.