In der Technik sind zahlreiche Lösungen zum Etikettieren von Behältern wie z.B. Flaschen
oder Dosen bekannt geworden. Einen Entwicklungsschwerpunkt stellen Etikettiermaschinen
dar, welche aus Papier oder Kunststofffolie hergestellte Einzelblattetiketten
verarbeiten.
Derartige Maschinen sind seit langem bekannt und arbeiten im wesentlichen nach
dem nachfolgend beschriebenen Schema.
Die zu etikettierenden Behälter werden über bekannte Fördervorrichtungen wie z.B.
Bandförderer, Teilungsschnecke und Zuführstern, einem um seine Hochachse
drehantreibbaren Karussell mit mehreren drehbaren Aufnahmen für die Behälter zugeführt.
Während seines Weges durch die Etikettiermaschine führt der Behälter eine
oder mehrere Drehbewegungen aus. Nach dem Durchlauf des Behälters wird dieser
in der Regel durch einen Ausgabestern und einen weiteren Bandförderer aus der
Etikettiermaschine ausgeschleust.
Am Umfang des Karussells sind eine oder mehrere Etikettierstationen angeordnet,
welche die Etiketten auf den zu etikettierenden Behälter übertragen.
Diese Etikettierstationen bestehen im wesentlichen aus einem Etikettenmagazin, einer
Beleimungsstation, einem Greiferzylinder und mehreren, an einem weiteren Karussell
angeordneten Leimsegmenten.
Der für das Ankleben der Etiketten erforderliche Leim wird innerhalb der Beleimungsstation
auf einer Leimwalze zur Verfügung gestellt. Die Leimsegmente wälzen sich
auf der Leimwalze ab und übernehmen auf diesem Wege die erforderliche Leimmenge.
Anschließend wälzen sich die Leimsegment auf den im Etikettenmagazin befindlichen
Etiketten ab, wobei die Etiketten mit ihrer Rückseite auf die Leimsegmente
zeigen. Durch die, von dem auf dem Leimsegment befindlichen Leim hervorgerufene
Haftwirkung wird beim Abwälzen des Leimsegments auf den Etiketten das jeweils
erste Etikett aus dem Etikettenmagazin entnommen, mit Leim benetzt und zum
Greiferzylinder transportiert. Innerhalb des Greiferzylinders wird das Etikett von
Greifern erfasst, vom Leimsegment abgezogen und, nach einer weiteren Drehbewegung
des Greiferzylinders, auf den zu etikettierenden Behälter übertragen.
Auf dem weiteren Weg des Behälters durch die Etikettiermaschine wird das Etikett in
weiteren Behandlungsstation z.B. durch Blasluftkanäle und/oder Bürstenkanäle vollständig
auf dem Behälter befestigt.
Beim Versuch, die Etikettierleistungen derartige Maschinen weiter zu steigern, hat es
sich in der Praxis erwiesen, dass der Beleimungsprozess einen der wesentlichen
Punkte darstellt, die die Leistungsfähigkeit eine Etikettiermaschine begrenzen. Die für
den Beleimungsprozess erforderlichen Beleimungsstationen bestehen bei bekannten
Ausführungen im wesentlichen aus einer rotierenden Leimwalze, einem Leimschaber
und einer Leimauftragsvorrichtung. Wie schon oben dargestellt, wälzen sich nach
dem Auftragen des Leims auf die Leimwalze Leimwalze und Leimsegment aufeinander
ab, wodurch der Leim auf das Leimsegment übertragen wird.
Eine Leistungssteigerung der Gesamtanlage bedingt eine Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit
der Leimwalze. Übersteigt die Umfangsgeschwindigkeit allerdings ein
bestimmtes Maß, so zeigen sich vor allem aufgrund der auftretenden Fliehkräfte und
der größeren Geschwindigkeiten beim Aufspalten des Leimfilms zwischen Leimwalze
und Leimsegment Ablösungserscheinungen des Leims. Es lösen sich Leimtropfen
von der Leimwalze, welche aufgrund ihrer Geschwindigkeit beträchtliche Flugstrekken
zurücklegen können und somit auch weit von der Beleimungsstation entfernte
Teile der Etikettiermaschine verschmutzen.
Neben dem oben beschriebenen, technologisch bedingten Nachteil der Beleimung ist
ebenfalls noch zu beachten, dass Beleimungsstationen einen beträchtlichen konstruktiven
Aufwand erfordern und mit großer Genauigkeit gefertigt werden müssen,
wodurch sich hohe Gesamtkosten ergeben.
Auch die bei der geschilderten Vorgehensweise erforderlichen Greiferzylinder stellen
aufgrund ihrer hohen technischen Komplexität ein Bauteil dar, welches bei Konstruktion,
Fertigung und Montage hohe Kosten verursacht.
Eine Neuentwicklung auf dem Gebiet der Klebstoffe bzw. der Leime ermöglicht es
nun, Wege für die konstruktive Gestaltung von Etikettiermaschinen für die Verarbeitung
von Einzelblattetiketten aufzuzeigen, welche es gestatten, vollständig auf eine
Beleimungsstation und gegebenenfalls in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung
auch auf den Greiferzylinder zu verzichten.
Bekannt waren bislang verschiedenste Klebstoffe, welche ihre Klebkraft bzw. ihre
Endfestigkeit z.B. nach dem Verdunsten eines Lösungsmittels, z.B. Wasser oder
nach dem Ablaufen einer chemischen Reaktion z.B. einer Polymerisation, erreichten.
Ebenfalls bekannt sind Klebstoffe, so genannte Heißleime, welche bei Raumtemperatur
fest und an ihrer Oberfläche nur begrenzt oder nicht klebend sind und bei höheren
Temperaturen hingegen flüssig werden. Derartige Klebstoffe werden z.B. in Granulatform
angeliefert und in einen an der Etikettiermaschine angeordneten Sammelbehälter
eingefüllt. Dort wird das Granulat soweit erwärmt, dass es sich verflüssigt
und somit für die weiteren Verarbeitungsschritte zur Verfügung steht. Durch eine
Pumpvorrichtung wird der verflüssigte Heißleim der, in der Regel beheizten Beleimungsstation
zugeführt und dort auf die Etiketten übertragen. Die mit Leim versehenen
Etiketten werden anschließend auf die zu etikettierenden Behälter aufgebracht.
Dort kühlt der Heißleim ab und entwickelt seine volle Klebwirkung, so dass das Etikett
sicher auf dem Behälter haftet.
Die neu entwickelten Klebstoffe weisen gegenüber den bislang bekannten Klebstoffen
eine grundlegende Änderung auf. Sie sind durch die einmalige Erwärmung auf
bzw. über eine bestimmte Temperatur aktivierbar.
Im Normal- bzw. Ausgangszustand kleben diese Klebstoffe nicht und lassen sich z.B.
ähnlich wie eine Farbe verarbeiten, also z.B. Aufdrucken, Aufspritzen usw., wodurch
beliebig geformte Klebstoffflächen in nahezu beliebiger Dicke erzeugt werden können.
Nach dem Abtrocknen bilden diese Klebstoffe einen auf dem jeweiligen Untergrund
haftenden, aber an seiner Oberfläche nicht klebenden Film.
Durch die einmalige Erwärmung des Klebstoffes über eine bestimmte Temperatur
hinaus kann dieser aktiviert werden.
Das bedeutet, dass der Klebstoff mit der einmaligen Erwärmung über die "Schalttemperatur"
hinaus klebend wird, und diese Eigenschaft auch nach seinem Wiederabkühlen
z.B. auf Raumtemperatur beibehält.
Aufgabe und Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Ausführungen von Etikettiermaschinen
für die Verarbeitung von Einzelblattetiketten aufzuzeigen, bei denen auf eine
Beleimungsstation und auf einen Greiferzylinder verzichtet werden kann. Dazu sieht
die Erfindung vor, dass ein Einzelblattetiketten verwendet werden, welche zumindest
einseitig, vorzugsweise auf der Etikettenrückseite, und zumindest stellenweise mit
dem oben beschriebenen Klebstoff beschichtet ist, und dass innerhalb der Etikettiermaschine
Mittel vorgesehen sind, welche eine kurzzeitige Erwärmung der Klebstoffschicht
auf eine Temperatur über der "Schalttemperatur" gestatten, wodurch der
Klebstoff aktiviert wird.
Die Verwendung von Einzelblattetiketten, welche mit thermoaktivierbarem Klebstoff
versehen sind, bietet erhebliche Vorteile. So können eine Reihe von Bauteilen der
Etikettiermaschine wie z.B. Beleimungsstation, Greiferzylinder, Leimpumpe und
Leimvorratsbehälter entfallen. Für den Maschinenanwender ergeben sich Vorteile
durch die entfallenden Verschmutzungen durch den Leim und den Wegfall der gesamten
Kosten, welche durch Beschaffung, Lagerung und das permanente Nachfüllen
des Leim entstehen.
Nennenswerte Preissteigerungen bei den Etiketten sind durch die Beschichtung der
Etikettenrückseite mit dem thermoaktivierbaren Klebstoff nicht zu erwarten, da Papieretiketten,
zur Verbesserung ihrer Eigenschaften, in der Regel auch heute schon
beidseitig bedruckt werden, und der neue Klebstoff Verarbeitungseigenschaften aufweist,
welche es gestatten, ihn wie eine Farbe zu verarbeiten.
Etikettiermaschinen für die Verarbeitung von mit dem neuen Klebstoff versehenen
Einzelblattetiketten sind bislang nicht bekannt geworden.
Im Nachfolgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigt die
- Figur 1
- in einer vereinfachten Draufsicht eine erfindungsgemäße Etikettiermaschine
mit einer Etikettierstation, bei der zur Realisierung der Etikettierfunktion
auf einen Greiferzylinder verzichtet worden ist, und
- Figur 2
- in einer vereinfachten Draufsicht eine erfindungsgemäße Etikettiermaschine
mit einer Etikettierstation, welche einen Greiferzylinder beinhaltet.
Zunächst wird eine erfindungsgemäße Etikettiermaschine ohne Greiferzylinder beschrieben.
Da sich die im Rahmen der vorliegenden Erfindung aufgezeigten Verbesserungen
gegenüber dem bekannten Stand der Technik ausschließlich auf die Etikettierstationen
beziehen und die weiteren Bestandteile einer Etikettiermaschine als bekannt
vorausgesetzt werden können, kann die nachfolgende Beschreibung auf die Etikettierstationen
beschränkt werden.
Die Etikettierstation umfasst im wesentlichen folgende Bauteile: Etikettenmagazin 1,
an einem drehbaren Karussell 2 angeordnete Etikettengreifer 3 und Mittel 4 zur Erwärmung
des auf der Etikettenrückseite befindlichen thermoaktivierbaren Leims.
Im Gegensatz zur bekannten Vorgehensweise werden die Etiketten so in das Etikettenmagazin
1 eingelegt, dass sie mit ihrer Bildseite auf die Etikettengreifer zeigen.
Die Etikettengreifer 3 übernehmen in abgewandelter Form die Funktion der bei herkömmlichen
Etikettiermaschinen vorhandenen Leimsegmente. Entnehmen übliche
Leimsegmente die Etiketten aufgrund der Haftwirkung des auf ihnen befindlichen
Leims aus dem Etikettenmagazin 1, so wird diese Funktion bei einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung dadurch realisiert, dass die Etikettengreifer 3 die Etiketten entweder
durch geeignete, mechanisch arbeitende Greifer oder durch die Erzeugung
eines Vakuums erfassen und entnehmen. Die Anordnung der Etikettengreifer 3 erfolgt
entsprechend der Anordnung der bekannten Leimsegmente, also um ihre
Hochachse drehbar gelagert, am Umfang eines drehangetriebenen Karussells 2 angeordnet.
Anschließend wird das Etikett durch den an einem Karussell 2 befindlichen Etikettengreifer
3 weiterbewegt.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, beschreibt ein, vom Etikettengreifer gehaltenes Etikett
auf dem Weg vom Etikettenmagazin zu dem zu etikettierenden Behälter einen Kreisbogen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, am Umfang dieses Kreisbogens,
und/oder an anderen geeigneten Stellen, Mittel anzuordnen, welche es gestatten,
die, zumindest stellenweise mit dem oben beschriebenen Leim beschichtete
Etikettenrückseite zumindest kurzzeitig über die Aktivierungstemperatur des Leim zu
erwärmen.
Zunächst bietet es sich für die Erwärmung der beleimten Stellen der Etikettenrückseite
an, diese durch eine mit elektrischem Strom betriebene Wärmequelle zu beheizen.
Dabei kann es sich z.B. um Wärmestrahler, Heizdrähte, Warmluftdüsen usw.
handeln.
Ebenfalls bietet es sich an, die Klebeflächen durch mindestens einen Laserstrahl zu
erwärmen. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Laserstrahl durch eine geeignete
Vorrichtung ablenkbar ist, so dass auch großflächige Klebestellen sicher erwärmt
werden können. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Laserstrahlvorrichtung als
Ganzes oder zumindest teilweise geschwenkt und/oder bewegt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein,
die Dielektrizität des im Leim enthaltenen Wassers auszunutzen, und die Klebestellen
durch die Einwirkungen von Mikrowellen bzw. Mikrowellenstrahlung zu erwärmen.
Es bietet sich auch an, die Klebeflächen durch die Einwirkungen eines Lichtund/oder
Infrarot- und/oder Ultraviolett -Stahles zu erwärmen. Dabei kann die Einwirkdauer
des Strahles von unterschiedlicher Länge sein, so dass bei kurzer Einwirkdauer
im wesentlichen von einem Blitz zu sprechen wäre und bei längerer Einwirkdauer
von einer Bestrahlung bzw. Beleuchtung. Der durch die vorliegende Erfindung
aufgezeigte Pfad der technischen Lehre wird auch dann nicht verlassen, wenn Licht
mit anderen als den oben angegebenen Wellenlängen verwendet wird.
In einer eigenständigen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls
vorgesehen sein, die Klebeflächen durch die Einwirkung von Ultraschallwellen zu
erwärmen.
Ebenfalls ist es überaus sinnvoll, die Etikettengreifer 3 zumindest temporär beheizbar
auszuführen. Dieses kann als Ergänzung zu, oder als vollständiger Ersatz weiterer
Mittel zur Erwärmung der Klebeflächen erfolgen. Dabei ist zu beachten, das die
Wärmeleistung des Etikettengreifers 3 nach Höhe, Zeitpunkt und Einwirkdauer so
gesteuert wird, dass bei der Entnahme eines Etiketts aus dem Etikettenmagazin 1
nicht schon der Klebstoff des nächsten Etiketts aktiviert wird. Zur Realisierung dieser
Funktion kann es auch sinnvoll sein, innerhalb und/oder außerhalb des Etikettengreifers
3 eine Kühlvorrichtung für diesen vorzusehen.
Zur Beheizung und zur Kühlung des Etikettengreifes 3 bieten sich alle in der Technik
bekannten Verfahren an.
Für alle oben dargestellten Ausstattungsvarianten ist vorgesehen, dass die thermischen
oder sonstigen Leistungen der jeweiligen Aggregate so an die Etikettierleistung
der Etikettiermaschine angepasst werden können, dass ein sicheres Erwärmen
der Leimstellen über die Aktivierungstemperatur des Leims hinaus bei jeder auftretenden
Arbeitsgeschwindigkeit im Leistungsspektrum der Etikettiermaschine gewährleistet
ist.
Nachdem der auf den Etiketten befindliche Leim aktiviert ist, werden die Etiketten
durch den Etikettengreifer 3 weiterbewegt, und schließlich an den zu etikettierenden
Behälter 5 übergeben. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Etikettengreifer 3 zur
Übergabe des Etiketts an den Behälter 5 eine zusätzliche radiale Bewegung in
Richtung des Behälters 5, also ein so genanntes Aussteuern, durchführen.
In einer weiteren eigenständigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann
auch die Verwendung eines Greiferzylinders 6 vorgesehen sein. Eine entsprechende
Etikettiermaschine ist in der Figur 2 dargestellt.
Die Arbeitsweise stellt sich wie folgt dar:
Die Etiketten sind so in dem Etikettenmagazin 1 eingelegt, dass ihre Rückseite auf
die Etikettengreifer 3 weist. Durch die Erzeugung eines Vakuums oder durch die Wirkung
mechanischer Greifer entnimmt ein Etikettengreifer 3 ein Etikett aus dem Etikettenmagazin
1. Nach einer Drehbewegung wird das Etikett durch den Greiferzylinder
6 vom Etikettengreifer 3 abgenommen und weiterbewegt. Während das Etikett
vom Greiferzylinder 6 gehalten wird, zeigt die mit Klebstoff beschichtete Rückseite
des Etiketts nach außen, so dass diese für die weitere Behandlung zugänglich ist.
Durch die Bewegungen des Greiferzylinders 6 beschreibt das Etikett einen Kreisbogen.
Auch für diese Ausgestaltung ist vorgesehen, dass am Umfang des Kreisbogens
und/oder an weiteren geeigneten Stellen Mittel 4 angeordnet sind, die eine zumindest
kurzzeitige Erwärmung des Klebstoffes über seine Aktivierungstemperatur
hinaus erlauben.
Bezüglich der Mittel 4 selbst und deren Leistungsregelung wird auf die Ausführungen
bezüglich der ersten Ausgestaltung verwiesen. Es ist vorgesehen, dass die dort aufgezeigten
Ausgestaltungsvarianten auch innerhalb dieser Ausgestaltung Anwendung
finden können.