EP3587665B1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen erzeugnisses auf der basis von cellulose - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen erzeugnisses auf der basis von cellulose Download PDF

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EP3587665B1
EP3587665B1 EP18179933.9A EP18179933A EP3587665B1 EP 3587665 B1 EP3587665 B1 EP 3587665B1 EP 18179933 A EP18179933 A EP 18179933A EP 3587665 B1 EP3587665 B1 EP 3587665B1
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EP
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flat material
printed
blank
shaping surface
product
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EP18179933.9A
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EP3587665A1 (de
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Ralf Mack
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GPI Frankfurt and Augsburg GmbH
Original Assignee
AR Packaging GmbH
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
    • D21J1/00—Fibreboard
    • D21J1/08—Impregnated or coated fibreboard
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
    • D21J1/00—Fibreboard
    • D21J1/16—Special fibreboard

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing a three-dimensional product on the basis of cellulose.
  • the products should have the necessary stability and other properties that can be achieved with conventional designs, e.g. made of plastic, cardboard, glass or aluminum.
  • a material which consists essentially of cellulose fibers.
  • the material is preferably obtained from plants, e.g. from wood, sugar cane, bamboo, corn, cotton or flax.
  • the material can contain other substances, for example substances for reinforcing or dyeing the material.
  • the WO 2017/160217 A1 describes a method for producing a three-dimensional cellulose product with the aid of a molding tool with a shaping surface that defines the product shape.
  • a cellulose blank which preferably contains less than 15% by weight of water, is introduced into the molding tool, heated to a temperature in the range from 100.degree. C. to 200.degree. C. and using the molding tool with a shaping tool Pressure in the range from 1 MPa to 100 MPa pressed against the forming surface.
  • the blank preferably contains at least 90% by weight of cellulose (wood pulp or chemical wood pulp) or wood pulp (mechanical wood pulp).
  • the blank can contain other substances that reinforce it, for example, without preventing its recyclability.
  • the blank can be separated from a flat material wound into a roll.
  • the blank is pressed against the shaping surface by means of a flexible membrane of the molding tool, to which pressure is applied by means of a fluid.
  • the membrane When pressing, the membrane can be firmly connected to the three-dimensional product and replaced by a new membrane for pressing another product.
  • the WO 2017/160218 A1 describes a method and an apparatus for producing a cellulose product, in which the blank of cellulose is first formed in a dry molding unit in the form of a continuous web and the web is fed to a molding tool in which the cellulose product is formed from sections of the web.
  • PulPac TM Pulpac AB, Gothenburg, Sweden.
  • the invention is based on the object of providing a method for producing a three-dimensional product based on cellulose create that facilitates the graphic design of the three-dimensional product and enables higher production speeds. Furthermore, a device for performing the method is to be created.
  • the graphic design of the three-dimensional product is achieved by positioning the printed flat material in front of the shaping surface of the shaping tool in addition to the blank before the three-dimensional product is shaped.
  • the printed flat material is aligned with its printing on the shaping surface in precise register.
  • the printing or the various parts of the printing are placed exactly on the intended locations of the three-dimensional product.
  • a logo, a product description, a manufacturer's specification, a weight specification, a copyright notice or a barcode can be arranged precisely on the intended location on the product will.
  • the method locally different expansions of the printed flat material during the shaping of the three-dimensional product can be compensated for by appropriate printing of the flat material.
  • the specialist material can be printed more closely in the areas that are stretched to a greater extent when the product is formed, and correspondingly less closely printed in the areas that are less or not at all stretched.
  • the method enables printing of even complex three-dimensional shapes to be carried out essentially over the entire area.
  • the printed flat material is a tissue paper.
  • the tissue paper is a soft and light, gauze-like paper made from cellulose or wood pulp. In particular, this can be finely creped paper.
  • Tissue paper is easy to print and can be easily bonded to the blank when it is molded under the action of temperature and pressure. Furthermore, tissue paper can form a carrier that stabilizes the blank. The tissue paper can only have a low grammage.
  • the blank contains cellulose fibers.
  • the blank consists essentially or exclusively of cellulose fibers.
  • the blank contains cellulose fibers obtained from plant material, for example from wood, cellulose fibers obtained from sugar cane (in particular from bagasse), bamboo, corn, cotton or flax.
  • the cellulose fibers obtained from wood are cellulose (wood pulp or chemical wood pulp) or wood pulp (mechanical wood pulp).
  • the cellulose fibers are chemical fibers (regenerated fibers, for example viscose fibers, modal fibers, lyocell fibers or cuprofibers). These chemical fibers can be made from regenerated or esterified cellulose.
  • the blank contains a mixture of natural cellulose fibers and made from regenerated fibers.
  • the blank comprises additional substances, for example one or more of the following substances: substances that increase strength (e.g. starch or other substances acting as adhesives), substances that reduce hygroscopicity, substances that increase hydrophobicity or dyes.
  • the blank contains less than 45% water, further preferably less than 25% water, further preferably less than 15% water.
  • the blank contains at least 90% by weight of cellulose fibers.
  • the three-dimensional product can be produced in particular by heating the blank and the printed flat material to a temperature of 100 ° C. to 200 ° C. and applying a pressure in the range of 1 MPa to 100 MPa to these materials.
  • the blank can be produced in particular by separating cellulose fibers from one another, applying the separated cellulose fibers to one side of an air-permeable base, applying a negative pressure to the other side of the air-permeable base and thereby placing the cellulose fibers on one side of the air-permeable base form a coherent layer.
  • the blank formed in this way is also referred to as "airlaid".
  • the air-permeable base can in particular be an air-permeable drum or an air-permeable conveyor belt. It is also possible to form the blank by applying the cellulose fibers to a tissue paper, the negative pressure being applied to the other side of the tissue paper through an air-permeable base.
  • tissue paper is mechanically connected (for example by interlocking fibers with one another) with the layer of cellulose fibers.
  • another layer of tissue paper can be applied to the top of the layer of cellulose fibers as a cover.
  • the further layer of tissue paper can also be mechanically connected (for example by hooking) to the layer of cellulose fibers.
  • the another layer of tissue paper can be pressed onto the layer of cellulose fibers.
  • Additional substances for example starch or other substances to increase the strength of the cellulose fiber layer, can be mixed in beforehand with the cellulose fibers or subsequently applied to the cellulose fiber layer before it is covered with another layer of tissue paper.
  • the production of the three-dimensional product and the materials used for this can in particular according to WO 2017/160217 A1 and or WO 2017/160218 A1 respectively.
  • the blank is a further flat material.
  • the blank is wound up into a roll and processed from the roll into three-dimensional products.
  • the blank is continuously manufactured and processed into three-dimensional products, as in FIG WO 2017/160218 A1 described.
  • the blank is manufactured and processed in an inline process.
  • the blank designed as a further flat material has a layer of flat material on a flat outer side or on both flat outer sides.
  • the flat material can be used as a carrier for a cellulose fiber Serving containing material, which can be like cotton wool.
  • the further flat material is a printable flat material.
  • the further flat material is a tissue paper.
  • the printed flat material is additionally applied to an outside of the blank.
  • the blank can consist exclusively of a layer of cellulose fibers or additionally have a further flat material as a carrier on at least one flat outer side.
  • a blank designed as a further flat material which is connected on at least one outside to a printable flat material, is printed on the printable flat material and, when the blank is positioned in front of the shaping surface, the printing is aligned in register with the shaping surface.
  • a single flat material has to be positioned.
  • the printed flat material is positioned on the side of the blank facing away from the molding tool. According to another embodiment, it is positioned on the side of the blank facing the molding tool. According to a further embodiment, the printed flat material with the printing is positioned on the side facing away from the blank. Alternatively, the printed flat material is positioned with the printing on the side facing the blank.
  • registration marks are printed on the flat material
  • the molding tool has at least one stationary registration mark and by aligning at least one printed registration mark with at least one stationary registration mark, the printing is aligned in register with the shaping surface.
  • the flat material is printed in such a way that each printing intended for a three-dimensional product comprises at least one printed registration mark.
  • the alignment of the printed registration mark on the stationary registration mark is controlled by means of at least one optical sensor.
  • a single blank and separate parts of the printed flat material are simultaneously positioned in front of the shaping surfaces of several molding tools, the separated parts of the printed flat material each being aligned separately in register with the shaping surface of the molding tool in front of which they are positioned.
  • the output speed is increased by the simultaneous use of several molding tools for the production of three-dimensional products. Alignment in precise register is ensured by the fact that parts of the printed flat material that are separate from one another are each aligned separately with their printing on the respective shaping surface.
  • a blank designed as a further flat material which is permanently connected to a printable flat material on at least one outside, is printed on the printable flat material along several parallel rows, separated between the printed rows and the separated parts of the further flat material are each separated Positioned in front of various molding tools and aligned with their imprints in register with the molding surfaces of the molding tools. In this way, high output speeds and accurate register arrangements of the prints on the three-dimensional products are achieved.
  • At least one molding tool is used for molding three-dimensional products with a plurality of interconnected product parts and is placed in front of at least one molding surface of the molding tool for only one of the connected product parts a separate printed flat material intended only for the connection with this product part is positioned and aligned with its printing in register with the shaping surface of the molding tool for the product part concerned.
  • a separate printed flat material intended only for the connection with this product part is positioned and aligned with its printing in register with the shaping surface of the molding tool for the product part concerned.
  • both product parts are each provided separately with a print using two separate printed flat materials.
  • parts of the printed flat material that are separated from one another are positioned separately from the blank in front of the shaping surfaces of the molding tool for different parts of the product, or the blank designed as a further flat material is connected to the printed flat material and parts of the blank that are separated from one another are separated in front of the shaping surfaces of the forming tool for different parts of the product.
  • the molding tool for the production of products with several connected product parts is a molding tool for producing a product comprising a lower part and an upper part and at least one hinge band connecting the lower part and the upper part.
  • the product is, for example, a clam shell container for holding burgers or other products for quick consumption.
  • printed flat materials that are separate from one another are positioned in front of the shaping surface of the shaping tool for the lower part and the upper part and aligned with their imprints in register with the shaping surfaces for the respective product part.
  • the printed flat material is positioned in front of the shaping surface for a product part of the molding tool and aligned with the printing precisely in register on the shaping surface and a flat material forming a barrier layer is positioned in front of the shaping surface for a further product part and is formed when the three-dimensional Product, the printed flat material is firmly connected to one part of the product and the barrier layer is firmly connected to the other part of the product.
  • the barrier layer can, for example, seal or insulate a lower part of a hood half-shell inside or outside in a liquid-tight manner and the printed flat material can be used for the graphic design of the upper part.
  • the printed flat material is also a barrier layer.
  • the printable flat material can be used, for example, at the same time for graphic design and for liquid-tight or insulating design of the three-dimensional product.
  • the three-dimensional product when the three-dimensional product is formed, pressure is applied and heat is supplied by means of a heated stamp.
  • the three-dimensional product is produced by means of a molding tool with a membrane, as in FIG WO 2017/160217 A1 described.
  • the membrane is at the same time the printed flat material and, after being connected to the blank, the molding of another product is replaced by a new membrane.
  • the heat is supplied via the parts of the product which form the shaping surface of the molding tool.
  • this is a molding tool part made of metal.
  • protruding edge material is cut off during the molding of the three-dimensional product or afterwards. This can be done, for example, by a molding tool in which a stamp for applying the pressure is also designed as a punch.
  • the inventive device for producing a three-dimensional product based on cellulose solved according to the inventive method in which a molding tool has at least one stationary register mark for aligning at least one printed register mark of a print on a printed flat material.
  • the device comprises at least one optical sensor for detecting at least one printed register mark, an electrical control device connected to the optical sensor and a motor-driven feed device for the printed flat material to the molding tool, the electronic control device being designed to determine the position of a printed register mark to detect and to control the feed device as a function of the detected position in such a way that the printed register mark is aligned with the stationary register mark.
  • the optical sensor is arranged in a stationary manner with respect to the molding tool, so that its position with respect to the stationary register mark is known and only the printed register mark has to be detected in order to avoid the imprinted register mark Align the register mark with the stationary register mark.
  • the optical sensor detects both the position of the printed register mark and the position of the stationary register mark.
  • the electronic control device is connected to a device for exerting a pressure on the blank and the printed flat material and the electronic control device is designed to control the device for exerting a pressure so that it presses the blank and the printed flat material against the forming The surface of the molding tool presses when the printed register mark is aligned with the stationary register mark.
  • the device comprises a device for providing the flat material, in particular a roller device for providing the flat material in the form of a roller, from which the motor-driven feed device removes the flat material in order to feed it to the molding tool.
  • a device for printing the flat material is arranged between the device for providing the flat material and the feed device and is designed to print on the flat material when it is moved from the device for providing the feed device.
  • the flat material is provided on the device for providing in an already printed state.
  • the device comprises a further device for providing the blank and a further motor-driven feed device for feeding the blank to the molding tool.
  • the device for providing the blank on the basis of cellulose is a device for providing a further flat material based on cellulose.
  • the further device for providing is a roller device for providing further Flat material in the form of a roll.
  • the further device for providing is a device for continuously producing a further flat material based on cellulose.
  • the device for continuously producing the further flat material is a device for producing an airlaid.
  • the device comprises several molding tools.
  • a molding tool comprises a plurality of shaping surfaces which are intended for the shaping of different product parts of a product consisting of connected product parts.
  • a device for dividing the flat material into different webs is provided between the device for providing the flat material and the multiple molding tools and / or the at least one molding tool with multiple shaping surfaces for the molding of different product parts of a product consisting of coherent product parts, wherein the feed device is designed in such a way that it positions the different webs in front of the shaping surfaces of different molding tools and / or in front of different shaping surfaces for shaping different product parts of a coherent product of a molding tool.
  • a hood half-shell 1 comprises a shell-shaped lower part 2 and a shell-shaped upper part 3, which are connected to one another in one piece via a hinge 4.
  • the lower part 2 has, diametrically opposite the hinge 4, an outwardly projecting locking tongue 5, and the upper part 3 has a corresponding slot 6 on the edge for receiving the locking tongue 5.
  • hood half-shell 1 is folded shut, the upper part 3 being held in the closed position by the locking tongue 5 engaging in the slot 6.
  • the underside of the lower part 2 is printed with a copyright notice 7 and the upper side of the upper part 3 shows an image 8 of the product and a logo 9.
  • the hood half-shell 1 is made in one piece from a cellulose-containing blank 10 and tissue paper or another printed flat material 11.
  • Fig. 3 For the production of several hood half-shells 1, the cellulose-containing blank 10 is removed from a roll 13 in the form of a further flat material 12.
  • the further flat material 12 is fed to an arrangement of three molding tools 14.
  • the three molding tools 14 each have a shaping surface 15 for the lower part 2, a shaping surface 16 for the upper part 3 and a shaping surface 17 for the hinge 4.
  • the shaping surfaces 15, 16 for the lower part 2 and the upper part 3 are each formed by a first cavity 18 and a second cavity 19.
  • the shaping surface 17 for the hinge 4 is formed by a recess 20 connecting the cavities 18, 19 to one another at the edge.
  • the printed flat material 11.1, 11.2 is fed in the form of several separate webs. These are taken from at least one roll and are already printed.
  • each molding tool 14 Two different printed flat materials 11.1, 11.2 are fed to each molding tool 14, namely a printed flat material 11.1 for the lower part 2 and another printed flat material 11.2 for the upper part 3.
  • the printed flat material 11.1 for the lower part is marked at intervals with the copyright notice 7 printed.
  • the material for the upper part is printed with the image 8 and the logo 9 next to it at intervals.
  • Fig. 4 the flat material 11 and the further flat material 12 is shown in an enlarged vertical section. Accordingly, in the case of the flat material 11, the printing 7, 8, 9 is assigned on the underside that faces the molding tool 14.
  • the further flat material 12 consists of a central layer of cellulose 21 and tissue papers 22, 23 on the upper side and the lower side. During the production of the further flat material 12, the tissue papers 22, 23 are connected as an airlaid to the cellulose layer 21. They are carriers for the cotton wool-like pulp 21.
  • each molding tool 14 has stationary register marks 24 and the printed flat material 11 has registration marks 25 printed thereon. These are made to coincide so that we can align the printed flat material 11 with its printing 7, 8, 9 in precise register with the shaping surfaces 15, 16.
  • the two webs of printed flat material 11.1, 11.2 and the further flat material 12 are pressed into the cavities 18, 19 and against the shaping surfaces 15, 16 and the recess 20, e.g. by inserting punches from above.
  • the stamp and / or the shaping surfaces 18, 19 and the recess 20 are heated and the layers bond with one another through the effect of pressure and temperature.
  • the stamps are preferably also designed as punches and separate protruding edge material from the hood half-shells 1.
  • the hood half-shells 1 with the punches can then be removed from the cavities 18, 19 and the recess 20 and stripped from them.
  • the cavities 18, 19 for the formation of the lower part 2 and the upper part 3 are arranged next to one another perpendicular to the transport direction of the flat materials 11, 12. This is advantageous for the feeding of separate printed flat materials 11.1, 11.2 to lower part 2 and upper part 3.
  • Fig. 6 it is basically also possible to arrange the cavities 18, 19 for the formation of the lower part 2 and the upper part 3 one behind the other in the transport direction of the flat materials 11, 12.
  • the lower part 2 or the upper part 3 is provided with a printed flat material 11 or is the printed flat material 11 at the same time aligned on the shaping surfaces 15, 16 for the lower part 2 and the upper part 3.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Erzeugnisses auf der Basis von Cellulose.
  • Es besteht ein Bedarf an Verpackungen, Behältern, Schalen, Tassen und anderen dreidimensionalen Erzeugnissen aus erneuerbarem und recycelbarem Material. Dabei sollen die Erzeugnisse die erforderliche Stabilität und sonstige Eigenschaften aufweisen, die durch die herkömmliche Ausführung z.B. aus Kunststoff, Karton, Glas oder Aluminium erreicht werden.
  • Bereits bekannt ist, derartige dreidimensionale Erzeugnisse auf der Basis von Cellulose herzustellen. Hierfür wird vorzugsweise ein Material verwendet, das im Wesentlichen aus Cellulosefasern besteht. Das Material wird vorzugsweise aus Pflanzen gewonnen, z.B. aus Holz, Zuckerrohr, Bambus, Mais, Baumwolle oder Flachs. Zusätzlich zu Cellulosefasern kann das Material weitere Stoffe enthalten, beispielsweise Stoffe zum Verstärken oder zum Färben des Materials.
  • Die Herstellung von Rohlingen auf der Basis von Zellstoff wird beschrieben in Larsson, P. A., & Wäckberg, L. (2016, Februar) "Towards natural-fibre-based thermoplastic films produced by conventional paper-making, Green Chemistry, 18 (11), 3324 - 3333. DOI: 10.1039/c5gc03068d".
  • Die WO 2017/160217 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Celluloseerzeugnisses mithilfe eines Formwerkzeugs mit einer die Produktform definierenden, formgebenden Oberfläche. Gemäß dem Verfahren wird ein Rohling aus Cellulose, der vorzugsweise weniger als 15 Gew.-% Wasser enthält, in das Formwerkzeug eingebracht, auf eine Temperatur im Bereich von 100°C bis 200°C erhitzt und mittels des Formwerkzeuges mit einem formgebenden Druck im Bereich von 1 MPa bis 100 MPa gegen die formgebende Oberfläche gedrückt. Der Rohling enthält vorzugsweise zumindest 90 Gew.-% Zellstoff (wood pulp bzw. chemical wood pulp) oder Holzschliff (mechanical wood pulp). Zusätzlich kann der Rohling weitere Stoffe enthalten, welche diesen beispielsweise verstärken, ohne die Recyclebarkeit zu verhindern. Der Rohling kann von einem zu einer Rolle aufgewickelten Flachmaterial abgetrennt werden. Das Anpressen des Rohlings an die formgebende Oberfläche erfolgt mittels einer flexiblen Membran des Formwerkzeugs, an die mittels eines Fluids ein Druck angelegt wird. Beim Pressen kann die Membran fest mit dem dreidimensionalen Erzeugnis verbunden und für das Pressen eines weiteren Erzeugnisses durch eine neue Membran ersetzt werden.
  • Die WO 2017/160218 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Celluloseerzeugnisses, bei dem zunächst in einer Trockenformeinheit der Rohling aus Cellulose in Form einer fortlaufenden Bahn geformt und die Bahn zu einem Formwerkzeug geführt wird, in dem aus Abschnitten der Bahn das Celluloseprodukt geformt wird.
  • Die beschriebene Technologie sowie der Rohling auf der Basis von Cellulose werden unter der Handelsbezeichnung PulPac™ von der Pulpac AB, Göteborg, Schweden vermarktet.
  • Grafisch werden diese Erzeugnisse durch Pressen dreidimensionaler Beschriftungen auf der Oberfläche oder durch Aufkleben von bedruckten Etiketten oder durch Aufdrucken von z.B. Logos, Bildern oder Beschriftungen mittels Tampon-Druck gestaltet. Die grafische Gestaltung ist durch die dreidimensionale Form der Erzeugnisse erschwert und schränkt die Produktionsgeschwindigkeit ein.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Erzeugnisses auf der Basis von Cellulose zu schaffen, das die grafische Gestaltung des dreidimensionalen Erzeugnisses erleichtert und höhere Produktionsgeschwindigkeiten ermöglicht. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsarten des Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Erzeugnisses auf der Basis von Cellulose umfasst die folgenden Schritte:
    • Ein Cellulose enthaltender Rohling wird vor einer die Form des Erzeugnisses definierenden, formgebenden Oberfläche eines Formwerkzeuges positioniert,
    • ein bedrucktes Flachmaterial wird vor der formgebenden Oberfläche des Formwerkzeugs positioniert und mit einer Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche ausgerichtet und
    • der Rohling und das Flachmaterial werden erhitzt, gegen die formgebende Oberfläche gepresst und zu dem dreidimensionalen Erzeugnis geformt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die grafische Gestaltung des dreidimensionalen Erzeugnisses dadurch erreicht, dass vor dem Formen des dreidimensionalen Erzeugnisses zusätzlich zu dem Rohling das bedruckte Flachmaterial vor der formgebenden Oberfläche des formgebenden Werkzeuges positioniert wird. Hierbei wird das bedruckte Flachmaterial mit seiner Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche ausgerichtet. Hierdurch wird beim Formen des dreidimensionalen Erzeugnisses durch Erhitzen und Pressen von Rohling und Flachmaterial gegen die formgebende Oberfläche die Bedruckung bzw. die verschiedenen Teile der Bedruckung genau auf den dafür vorgesehenen Stellen des dreidimensionalen Erzeugnisses platziert. Beispielsweise kann ein Logo, eine Produktbeschreibung, eine Herstellerangabe, eine Gewichtsangabe, ein Copyright-Vermerk oder ein Barcode genau auf der dafür vorgesehenen Stelle des Erzeugnisses angeordnet werden. Bei dem Verfahren können lokal unterschiedliche Dehnungen des bedruckten Flachmaterials beim Formen des dreidimensionalen Erzeugnisses durch entsprechende Bedruckung des Flachmaterials kompensiert werden. Hierfür kann das Fachmaterial in den Bereichen, die beim Formen des Erzeugnisses stärker gedehnt werden, enger bedruckt werden und in den Bereichen, die weniger oder gar nicht gedehnt werden, entsprechend weniger eng bedruckt werden. Ferner wird durch das Verfahren eine im Wesentlichen flächendeckende Bedruckung auch komplizierter dreidimensionaler Formen ermöglicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart des Verfahrens ist das bedruckte Flachmaterial ein Tissue-Papier. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das Tissue-Papier ein weiches und leichtes, gazeartiges Papier aus Zellstoff oder Holzschliff. Hierbei kann es sich insbesondere um ein feingekrepptes Papier handeln. Tissue-Papier ist gut bedruckbar und beim Formen unter Einwirkung von Temperatur und Druck gut mit dem Rohling verbindbar. Ferner kann Tissue-Papier einen den Rohling stabilisierenden Träger bilden. Dabei kann das Tissue-Papier eine nur geringe Grammatur aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart enthält der Rohling Cellulosefasern. Gemäß einer weiteren Ausführungsart besteht der Rohling im Wesentlichen oder ausschließlich aus Cellulosefasern. Gemäß einer weiteren Ausführungsart enthält der Rohling aus Pflanzenmaterial gewonnene Cellulosefasern, z.B. aus Holz, aus Zuckerrohr (insbesondere aus Bagasse), Bambus, Mais, Baumwolle oder Flachs gewonnene Cellulosefasern. Gemäß einer weiteren Ausführungsart handelt es sich bei den aus Holz gewonnenen Cellulosefasern um Zellstoff (wood pulp bzw. chemical wood pulp) oder um Holzschliff (mechanical wood pulp). Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind die Cellulosefasern Chemiefasern (Regeneratfasern, beispielsweise Viskosefasern, Modalfasern, Lyocellfasern oder Cuprofasern). Diese Chemiefasern können aus regenerierter oder verestherter Cellulose hergestellt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsart enthält der Rohling ein Gemisch aus natürlichen Cellulosefasern und aus Regeneratfasern. Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst der Rohling zusätzliche Stoffe, beispielsweise ein oder mehreren der nachfolgenden Stoffe: die Festigkeit erhöhende Stoffe (z. B. Stärke oder andere als Klebstoff wirkende Stoffe), die Hygroskopizität herabsetzende Stoffe, die Hydrophobizität erhöhende Stoffe oder Farbstoffe. Gemäß einer weiteren Ausführungsart enthält der Rohling weniger als 45 % Wasser, weiterhin vorzugsweise weniger als 25 % Wasser, weiterhin vorzugsweise weniger als 15 % Wasser. Gemäß einer weiteren Ausführungsart enthält der Rohling mindestens 90 Gew.-% Cellulosefasern. Die Herstellung des dreidimensionalen Erzeugnisses kann insbesondere durch Erhitzen des Rohlings und des bedruckten Flachmaterials auf eine Temperatur von 100°C bis 200°C und Applizieren eines Druckes auf diese Materialien im Bereich von 1 MPa bis 100 MPa entstehen.
  • Die Herstellung des Rohlings kann insbesondere erfolgen, indem Cellulosefasern voneinander getrennt werden, die voneinander getrennten Cellulosefasern auf eine Seite einer luftdurchlässigen Unterlage aufgebracht werden, an die andere Seite der luftdurchlässigen Unterlage ein Unterdruck angelegt wird und hierdurch die Cellulosefasern auf der einen Seite der luftdurchlässigen Unterlage eine zusammenhängende Schicht bilden. Der solchermaßen gebildete Rohling wird auch als "Airlaid" bezeichnet. Die luftdurchlässige Unterlage kann insbesondere eine luftdurchlässige Trommel oder ein luftdurchlässiges Förderband sein. Ferner ist es möglich, den Rohling zu bilden, indem die Cellulosefasern auf einem Tissue-Papier aufgebracht werden, wobei an die andere Seite des Tissue-Papiers durch eine luftdurchlässige Unterlage hierdurch der Unterdruck angelegt wird. Hierdurch wird auf der Oberseite des Tissue-Papiers eine zusammenhängende Lage aus Cellulosefasern gebildet und das Tissue-Papier mechanisch (z.B. durch Verhakung von Fasern miteinander) mit der Lage aus Cellulosefasern verbunden. Zusätzlich kann als Abdeckung eine weitere Lage Tissue-Papier auf die Oberseite der Lage aus Cellulosefasern aufgebracht werden. Die weitere Lage aus Tissue-Papier kann ebenfalls mechanisch (z.B. durch Verhakung) mit der Lage aus Cellulosefasern verbunden werden. Hierfür kann die weitere Lage aus Tissue-Papier auf die Lage aus Cellulosefasern aufgepresst werden.
  • Zusätzliche Stoffe, beispielsweise Stärke oder andere Stoffe zum Erhöhen der Festigkeit der Lage aus Cellulosefasern, können zuvor unter die Cellulosefasern untergemischt werden oder nachträglich auf die Lage auf Cellulosefasern aufgebracht werden, bevor diese mit einer weiteren Lage aus Tissue-Papier abgedeckt wird.
  • Die Herstellung des dreidimensionalen Erzeugnisses und die hierfür verwendeten Materialien können insbesondere gemäß WO 2017/160217 A1 und/oder WO 2017/160218 A1 erfolgen.
  • Für den Rohling kann beispielsweise das unter der Bezeichnung Pulpac™ kommerzialisierte oder das durch die eingangs erwähnte Schrift von Larsson, Wäckberg et al. beschriebene Material verwendet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Rohling ein weiteres Flachmaterial.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird der Rohling zu einer Rolle aufgewickelt und von der Rolle zu dreidimensionalen Erzeugnissen verarbeitet. Gemäß einer anderen Ausführungsart wird der Rohling fortlaufend hergestellt und zu dreidimensionalen Erzeugnissen verarbeitet, wie in der WO 2017/160218 A1 beschrieben. Hierbei erfolgen die Herstellung des Rohlings und seine Verarbeitung in einem Inline-Prozess.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der als weiteres Flachmaterial ausgebildete Rohling auf einer flachen Außenseite oder auf beiden flachen Außenseiten eine Lage aus Flachmaterial auf. Das Flachmaterial kann als Träger für ein Cellulosefasern enthaltendes Material dienen, das watteartig sein kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das weitere Flachmaterial ein bedruckbares Flachmaterial. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das weitere Flachmaterial ein Tissue-Papier.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird beim Formen des Erzeugnisses das bedruckte Flachmaterial zusätzlich auf einer Außenseite des Rohlings aufgebracht. Dabei kann der Rohling ausschließlich aus einer Lage aus Cellulosefasern bestehen oder zusätzlich auf mindestens einer flachen Außenseite noch ein weiteres Flachmaterial als Träger aufweisen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsart wird ein als weiteres Flachmaterial ausgebildeter Rohling, der auf mindestens einer Außenseite mit einem bedruckbaren Flachmaterial verbunden ist, auf dem bedruckbaren Flachmaterial bedruckt und wird beim Positionieren des Rohlings vor der formgebenden Oberfläche die Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche ausgerichtet. Bei dieser Ausführungsart muss nur ein einziges Flachmaterial positioniert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird das bedruckte Flachmaterial auf der von dem Formwerkzeug abgewandten Seite des Rohlings positioniert. Gemäß einer anderen Ausführungsart wird es auf der dem Formwerkzeug zugewandten Seite des Rohlings positioniert. Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird das bedruckte Flachmaterial mit der Bedruckung auf der von dem Rohling abgewandten Seite positioniert. Alternativ wird das bedruckte Flachmaterial mit der Bedruckung auf der dem Rohling zugewandten Seite positioniert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart werden auf das Flachmaterial Registrierungsmarken aufgedruckt, weist das Formwerkzeug mindestens eine stationäre Registrierungsmarke auf und wird durch Ausrichtung mindestens einer aufgedruckten Registrierungsmarke auf mindestens eine stationäre Registrierungsmarke die Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche ausgerichtet. Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird das Flachmaterial so bedruckt, dass jede Bedruckung, die für ein dreidimensionales Erzeugnis bestimmt ist, mindestens eine aufgedruckte Registrierungsmarke umfasst. Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird das Ausrichten der aufgedruckten Registrierungsmarke auf die stationären Registrierungsmarke mittels mindestens eines optischen Sensors kontrolliert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart werden gleichzeitig vor den formgebenden Oberflächen mehrerer Formwerkzeuge ein einziger Rohling und voneinander getrennte Teile des bedruckten Flachmaterials positioniert, wobei die voneinander getrennten Teile des bedruckten Flachmaterials jeweils gesondert registergenau auf die formgebende Oberfläche des Formwerkzeuges ausgerichtet werden, vor dem sie positioniert werden. Durch die gleichzeitige Verwendung mehrerer Formwerkzeuge für die Herstellung dreidimensionaler Erzeugnisse wird die Ausbringungsgeschwindigkeit erhöht. Die registergenaue Ausrichtung wird dadurch sichergestellt, dass voneinander getrennte Teile des bedruckten Flachmaterials jeweils mit ihrer Bedruckung gesondert auf die jeweilige formgebende Oberfläche ausgerichtet werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsart wird ein als weiteres Flachmaterial ausgebildeter Rohling, der fest mit einem bedruckbaren Flachmaterial auf mindestens einer Außenseite verbunden ist, auf dem bedruckbaren Flachmaterial entlang mehrerer paralleler Reihen bedruckt, zwischen den aufgedruckten Reihen aufgetrennt und werden die aufgetrennten Teile des weiteren Flachmaterials jeweils gesondert vor verschiedenen Formwerkzeugen positioniert und mit ihren Bedruckungen jeweils registergenau auf die formgebenden Oberflächen der Formwerkzeuge ausgerichtet. Hierdurch werden hohe Ausbringungsgeschwindigkeiten und registergenaue Anordnungen der Bedruckungen auf den dreidimensionalen Erzeugnissen erreicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird mindestens ein Formwerkzeug zum Formen von dreidimensionalen Erzeugnissen mit mehreren zusammenhängenden Erzeugnisteilen verwendet und wird vor mindestens einer formgebenden Oberfläche des Formwerkzeuges für nur eines der zusammenhängenden Erzeugnisteile ein nur für die Verbindung mit diesem Erzeugnisteil bestimmtes, gesondertes bedrucktes Flachmaterial positioniert und mit seiner Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche des Formwerkzeuges für das betreffende Erzeugnisteil ausgerichtet. Hierdurch wird eine registergenaue Ausrichtung der Bedruckung auf mindestens ein Erzeugnisteil eines komplexen Erzeugnisses aus mehreren zusammenhängenden Erzeugnisteilen erreicht. Hierdurch kann eine Deformation des bedruckten Flachmaterials bei der Formung des Erzeugnisteiles vermieden werden, die eine genaue Platzierung der Bedruckung auf den dafür vorgesehenen Flächen des Erzeugnisses verhindert. Bei der Herstellung eines Erzeugnisses mit zwei zusammenhängenden Erzeugnisteilen wird beispielsweise nur eines der beiden Erzeugnisteile mittels eines nur dafür verwendeten bedruckten Flachmaterials mit einer Bedruckung versehen oder es werden beide Erzeugnisteile mittels zweier getrennter bedruckter Flachmaterialien jeweils gesondert mit einer Bedruckung versehen. Gemäß einer weiteren Ausführungsart werden voneinander getrennte Teile des bedruckten Flachmaterials gesondert von dem Rohling vor den formgebenden Oberflächen des Formwerkzeugs für verschiedene Erzeugnisteile positioniert oder der als weiteres Flachmaterial ausgebildete Rohling ist mit dem bedruckten Flachmaterial verbunden und voneinander getrennte Teile des Rohlings werden gesondert vor den formgebenden Oberflächen des Formwerkzeugs für verschiedene Erzeugnisteile positioniert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das Formwerkzeug für die Herstellung von Erzeugnissen mit mehreren zusammenhängenden Erzeugnisteilen ein Formwerkzeug zum Herstellen eines Erzeugnisses umfassend ein Unterteil und ein Oberteil und mindestens ein Unterteil und Oberteil miteinander verbindendes Gelenkband. Das Erzeugnis ist beispielsweise ein als Haubenhalbschale (englisch: clam shell) bezeichneter Behälter zur Aufnahme von Burgern oder anderen Produkten für den Schnellverzehr.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart werden vor der formgebenden Oberfläche des Formwerkzeuges für das Unterteil und das Oberteil jeweils voneinander getrennte bedruckte Flachmaterialien positioniert und mit ihren Bedruckungen registergenau auf die formgebenden Oberflächen für das jeweilige Erzeugnisteil ausgerichtet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird das bedruckte Flachmaterial vor der formgebenden Oberfläche für ein Erzeugnisteil des Formwerkzeuges positioniert und mit der Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche ausgerichtet und wird vor der formgebenden Oberfläche für ein weiteres Erzeugnisteil ein eine Barriereschicht bildendes Flachmaterial positioniert und werden beim Formen des dreidimensionalen Erzeugnisses das bedruckte Flachmaterial mit dem einen Erzeugnisteil und die Barriereschicht mit dem anderen Erzeugnisteil fest verbunden. Die Barriereschicht kann beispielsweise ein Unterteil einer Haubenhalbschale innen oder außen flüssigkeitsdicht abdichten oder isolieren und das bedruckte Flachmaterial kann für die grafische Gestaltung des Oberteiles verwendet werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsart ist das bedruckte Flachmaterial zugleich eine Barriereschicht. Das bedruckbare Flachmaterial kann z.B. zugleich zur grafischen Gestaltung und zur flüssigkeitsdichten oder isolierenden Ausgestaltung des dreidimensionalen Erzeugnisses verwendet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird beim Formen des dreidimensionalen Erzeugnisses mittels eines beheizten Stempels Druck aufgebracht und Wärme zugeführt. Gemäß einer anderen Ausführungsart wird das dreidimensionale Erzeugnis mittels eines Formwerkzeugs mit einer Membran hergestellt, wie in der WO 2017/160217 A1 beschrieben. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Membran zugleich das bedruckte Flachmaterial und wird nach dem Verbinden mit dem Rohling durch eine neue Membran das Formen eines weiteren Erzeugnisses ersetzt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird die Wärme über die Teile des Erzeugnisses zugeführt, welche die formgebende Oberfläche des Formwerkzeuges bilden. Gemäß einer weiteren Ausführungsart handelt es sich hierbei um einen Formwerkzeugteil aus Metall.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird während des Formens des dreidimensionalen Erzeugnisses oder danach überstehendes Randmaterial abgetrennt. Dies kann beispielsweise durch ein Formwerkzeug erfolgen, bei dem ein Stempel zum Aufbringen des Druckes zugleich als Stanze ausgebildet ist.
  • Ferner wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsarten der Vorrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Erzeugnisses auf der Basis von Cellulose gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, bei dem ein Formwerkzeug mindestens eine stationäre Registermarke zum Ausrichten von mindestens einer aufgedruckten Registermarke einer Bedruckung auf einem bedruckten Flachmaterial aufweist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die Vorrichtung mindestens einen optischen Sensor zum Erfassen mindestens einer aufgedruckten Registermarke, eine mit dem optischen Sensor verbundene elektrische Steuerungseinrichtung und eine motorgetriebene Zuführeinrichtung für das bedruckte Flachmaterial zu dem Formwerkzeug, wobei die elektronische Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, die Position einer aufgedruckten Registermarke zu erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten Position die Zuführeinrichtung so zu steuern, dass die aufgedruckte Registermarke auf die stationäre Registermarke ausgerichtet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der optische Sensor ortsfest bezüglich des Formwerkzeuges angeordnet, sodass seine Position in Bezug auf die stationäre Registermarke bekannt ist und nur die aufgedruckte Registermarke erfasst werden muss, um die aufgedruckte Registermarke auf die stationäre Registermarke auszurichten. Gemäß einer anderen Ausführungsart erfasst der optische Sensor sowohl die Position der aufgedruckten Registermarke als auch die Position der stationären Registermarke.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die elektronische Steuerungseinrichtung mit einer Einrichtung zum Ausüben eines Druckes auf den Rohling und das bedruckte Flachmaterial verbunden und die elektronische Steuerungseinrichtung ausgebildet, die Einrichtung zum Ausüben eines Druckes so zu steuern, dass diese den Rohling und das bedruckte Flachmaterial gegen die formgebende Oberfläche des Formwerkzeugs presst, wenn die aufgedruckte Registermarke auf die stationäre Registermarke ausgerichtet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Bereitstellen des Flachmaterials, insbesondere eine Rollenvorrichtung zum Bereitstellen des Flachmaterials in Form einer Rolle, von der die motorgetriebene Zuführeinrichtung das Flachmaterial abnimmt, um es dem Formwerkzeug zuzuführen. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist zwischen der Vorrichtung zum Bereitstellen des Flachmaterials und der Zuführeinrichtung eine Einrichtung zum Bedrucken des Flachmaterials angeordnet, die ausgebildet ist, das Flachmaterial bei der Verlagerung von der Vorrichtung zum Bereitstellen der Zuführeinrichtung zu bedrucken. Gemäß einer anderen Ausführungsart wird das Flachmaterial auf der Vorrichtung zum Bereitstellen in bereits bedrucktem Zustand bereitgestellt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die Vorrichtung eine weitere Vorrichtung zum Bereitstellen des Rohlings und eine weitere motorbetriebene Zuführeinrichtung zum Zuführen des Rohlings zum Formwerkzeug. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Vorrichtung zum Bereitstellen des Rohlings auf der Basis von Cellulose eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines weiteren Flachmaterials auf der Basis von Cellulose. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die weitere Vorrichtung zum Bereitstellen eine Rollenvorrichtung zum Bereitstellen des weiteren Flachmaterials in Form einer Rolle. Gemäß einer anderen Ausführungsart ist die weitere Vorrichtung zum Bereitstellen eine Vorrichtung zum fortlaufenden Herstellen eines weiteren Flachmaterials auf der Basis von Cellulose. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Vorrichtung zum fortlaufenden Herstellen des weiteren Flachmaterials eine Vorrichtung zum Herstellen eines Airlaid.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die Vorrichtung mehrere Formwerkzeuge. Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst ein Formwerkzeug mehrere formgebende Oberflächen, die die Formung verschiedener Erzeugnisteile eines aus zusammenhängenden Erzeugnisteilen bestehenden Erzeugnisses bestimmt sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist zwischen der Vorrichtung zum Bereitstellen des Flachmaterials und den mehreren Formwerkzeugen und/oder dem mindestens einen Formwerkzeug mit mehreren formgebenden Oberflächen für die Formung verschiedener Erzeugnisteile eines aus zusammenhängenden Erzeugnisteilen bestehenden Erzeugnisses eine Einrichtung zum Zerteilen des Flachmaterials in verschiedene Bahnen vorhanden, wobei die Zuführeinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die verschiedenen Bahnen vor den formgebenden Oberflächen verschiedener Formwerkzeuge positioniert und/oder vor verschiedenen formgebenden Oberflächen zum Formen verschiedener Erzeugnisteile eines zusammenhängenden Erzeugnisses eines Formwerkzeuges positioniert.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1A-E
    eine Haubenhalbschale im geöffneten Zustand in der Draufsicht (Fig. 1A), einen Schnitt entlang der Linie 1B-1B von Fig. 1A (Fig. 1B), Vorderansicht (Fig. 1C), Unteransicht (Fig. 1D) und in einer Perspektivansicht schräg von oben (Fig. 1E);
    Fig. 2A-D
    dieselbe Haubenhalbschale geschlossen in der Draufsicht (Fig. 2A), Vorderansicht (Fig. 2B), Seitenansicht (Fig. 2C) und in einer Perspektivansicht schräg von oben) (Fig. 2D);
    Fig. 3
    eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Herstellen mehrerer Haubenhalbschalen einer grob schematischen Ansicht schräg von oben und von der Seite;
    Fig. 4
    Rohling und bedrucktes Flachmaterial beim Zuführen zum Formwerkzeug derselben Vorrichtung in einem Vertikalschnitt;
    Fig. 5
    stationäre Registrierungsmarken des Formwerkzeugs und aufgedruckte Registrierungsmarken des bedruckten Flachmaterials in der Draufsicht;
    Fig. 6
    Formwerkzeuge mit alternativer Ausrichtung der formgebenden Oberflächen in der Draufsicht.
  • Gemäß Fig. 1 umfasst eine Haubenhalbschale 1 ein schalenförmiges Unterteil 2 und ein schalenförmiges Oberteil 3, die einteilig über ein Gelenkband 4 miteinander verbunden sind. Das Unterteil 2 weist diametral gegenüber dem Gelenkband 4 eine nach außen bevorstehende Verriegelungszunge 5 und das Oberteil 3 weist am Rand einen entsprechenden Schlitz 6 zur Aufnahme der Verriegelungszunge 5 auf.
  • Gemäß Fig. 2 ist die Haubenhalbschale 1 zugeklappt, wobei das Oberteil 3 durch Eingreifen der Verriegelungszunge 5 in den Schlitz 6 in der geschlossenen Stellung gehalten ist.
  • Die Unterseite des Unterteils 2 ist mit einem Copyright-Vermerk 7 bedruckt und die Oberseite des Oberteils 3 zeigt ein Bild 8 des Produktes und ein Logo 9.
  • Die Haubenhalbschale 1 ist einteilig aus einem Cellulose enthaltenden Rohling 10 und Tissue-Papier oder einem anderen bedruckten Flachmaterial 11 hergestellt. Gemäß Fig. 3 wird für die Herstellung mehrerer Haubenhalbschalen 1 der Cellulose enthaltende Rohling 10 in Form eines weiteren Flachmaterials 12 von einer Rolle 13 abgenommen. Das weitere Flachmaterial 12 wird einer Anordnung aus drei Formwerkzeugen 14 zugeführt. Die drei Formwerkzeuge 14 weisen jeweils eine formgebende Oberfläche 15 für das Unterteil 2, eine formgebende Oberfläche 16 für das Oberteil 3 und eine formgebende Oberfläche 17 für das Gelenkband 4 auf. Die formgebenden Oberflächen 15, 16 für das Unterteil 2 und das Oberteil 3 sind jeweils durch eine erste Kavität 18 und eine zweite Kavität 19 gebildet. Die formgebende Oberfläche 17 für das Gelenkband 4 ist durch eine die Kavitäten 18, 19 randseitig miteinander verbindende Vertiefung 20 gebildet.
  • Unterhalb des weiteren Flachmaterials 12 wird das bedruckte Flachmaterial 11.1, 11.2 in Form von mehreren voneinander getrennten Bahnen zugeführt. Diese werden von mindestens einer Rolle abgenommen und sind bereits bedruckt.
  • Jedem Formwerkzeug 14 werden zwei verschiedene bedruckte Flachmaterialien 11.1, 11.2 zugeführt, und zwar ein bedrucktes Flachmaterial 11.1 für das Unterteil 2 und ein weiteres bedrucktes Flachmaterial 11.2 für das Oberteil 3. Das bedruckte Flachmaterial 11.1 für das Unterteil ist in Abständen mit dem Copyright-Vermerk 7 bedruckt. Das Material für das Oberteil ist in Abständen mit dem Bild 8 und dem Logo 9 daneben bedruckt.
  • In Fig. 4 ist das Flachmaterial 11 und das weitere Flachmaterial 12 in einem vergrößerten Vertikalschnitt gezeigt. Demnach ist bei dem Flachmaterial 11 die Bedruckung 7, 8, 9 auf der Unterseite zugeordnet, die dem Formwerkzeug 14 zugewandt ist. Das weitere Flachmaterial 12 besteht aus einer zentralen Lage aus Zellstoff 21 und Tissue-Papieren 22, 23 an der Oberseite und der Unterseite. Die Tissue-Papiere 22, 23 sind bei der Herstellung des weiteren Flachmaterials 12 als Airlaid mit der Lage aus Zellstoff 21 verbunden. Sie sind Träger für den watteartigen Zellstoff 21. Gemäß Fig. 5 weist jedes Formwerkzeug 14 stationäre Registermarken 24 und weist das bedruckte Flachmaterial 11 aufgedruckte Registriermarken 25 auf. Diese werden zur Deckung gebracht, uns das bedruckte Flachmaterial 11 mit seiner Bedruckung 7, 8, 9 registergenau auf die formgebenden Oberflächen 15, 16 auszurichten.
  • Wenn dies geschehen ist, werden die beiden Bahnen aus bedrucktem Flachmaterial 11.1, 11.2 und das weitere Flachmaterial 12 z.B. durch Einbringen von Stempeln von oben in die Kavitäten 18, 19 und gegen die formgebenden Oberflächen 15, 16 und die Vertiefung 20 gepresst. Stempel und/oder die formgebenden Oberflächen 18, 19 und die Vertiefung 20 werden erhitzt und durch die Wirkung von Druck und Temperatur verbinden sich die Lagen miteinander. Die Stempel sind vorzugsweise zusätzlich als Stanzen ausgebildet und trennen überstehendes Randmaterial von den Haubenhalbschalen 1 ab.
  • Anschließend können die Haubenhalbschalen 1 mit den Stempeln aus den Kavitäten 18, 19 und der Vertiefung 20 entnommen und von diesen abgestreift werden.
  • Danach werden nachfolgende Abschnitte der Flachmaterialien 11, 12 auf die Oberseiten der Formwerkzeuge 14 verlagert, um die nächste Gruppe aus drei Haubenhalbschalen 1 zu formen.
  • Gemäß Fig. 3 sind die Kavitäten 18, 19 für die Bildung des Unterteils 2 und des Oberteils 3 senkrecht zur Transportrichtung der Flachmaterialien 11, 12 nebeneinander angeordnet. Dies ist vorteilhaft für die Zuführung getrennter bedruckter Flachmaterialien 11.1,11.2 zu Unterteil 2 und Oberteil 3.
  • Gemäß Fig. 6 ist es grundsätzlich auch möglich, die Kavitäten 18, 19 für die Bildung des Unterteils 2 und des Oberteils 3 in Transportrichtung der Flachmaterialien 11, 12 hintereinander anzuordnen. Bei dieser Ausführungsart wird nur das Unterteil 2 oder das Oberteil 3 mit einem bedruckten Flachmaterial 11 versehen oder wird das bedruckte Flachmaterial 11 zugleich auf die formgebenden Oberflächen 15, 16 für das Unterteil 2 und das Oberteil 3 ausgerichtet.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Erzeugnisses auf der Basis von Cellulose umfassend die folgenden Schritte:
    • Ein Cellulose enthaltender Rohling wird vor einer die Form des Erzeugnisses definierenden, formgebenden Oberfläche eines Formwerkzeuges positioniert,
    • ein bedrucktes Flachmaterial wird vor der formgebenden Oberfläche des Formwerkzeugs positioniert und mit einer Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche ausgerichtet und
    • der Rohling und das Flachmaterial werden erhitzt, gegen die formgebende Oberfläche gepresst und zu dem dreidimensionalen Erzeugnis geformt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das bedruckte Flachmaterial ein Tissue-Papier ist und/oder bei dem der Rohling im Wesentlichen oder vollständig aus Cellulosefasern oder modifizierten Cellulosefasern besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Rohling ein weiteres Flachmaterial ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der als weiteres Flachmaterial ausgebildete Rohling auf einer flachen Außenseite oder auf beiden flachen Außenseiten eine Lage aus Flachmaterial aufweist, wobei vorzugsweise das Flachmaterial auf der Außenseite des Rohlings ein bedruckbares Flachmaterial ist, weiterhin vorzugsweise ein Tissue-Papier.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem beim Formen des Erzeugnisses das bedruckte Flachmaterial zusätzlich auf einer Außenseite des Rohlings aufgebracht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein als weiteres Flachmaterial ausgebildeter Rohling, der ein bedruckbares Flachmaterial auf mindestens einer flachen Außenseite aufweist, auf dem bedruckbaren Flachmaterial bedruckt wird und beim Positionieren des Rohlings vor der formgebenden Oberfläche die Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche ausgerichtet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das bedruckte Flachmaterial auf der von dem Formwerkzeug abgewandten Seite des Rohlings oder auf der dem Formwerkzeug zugewandten Seite des Rohlings positioniert wird und/oder bei dem das bedruckte Flachmaterial mit der Bedruckung auf der von dem Rohling abgewandten Seite positioniert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem auf das Flachmaterial Registrierungsmarken aufgedruckt werden, das Formwerkzeug mindestens eine stationäre Registrierungsmarke aufweist und durch Ausrichten mindestens einer aufgedruckten Registrierungsmarke auf die mindestens eine stationäre Registrierungsmarke die Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche ausgerichtet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem gleichzeitig vor den formgebenden Oberflächen mehrerer Formwerkzeuge ein einziger Rohling und voneinander getrennte Teile des bedruckten Fachmaterials positioniert werden, wobei die voneinander getrennten Teile des bedruckten Flachmaterials jeweils gesondert registergenau auf die formgebende Oberfläche des jeweiligen Formwerkzeugs ausgerichtet werden, vor dem sie positioniert werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein als weiteres Flachmaterial ausgebildeter Rohling, der fest mit einem bedruckbaren Flachmaterial auf mindestens einer Außenseite verbunden ist, auf dem bedruckbaren Flachmaterial entlang mehrerer paralleler Reihen bedruckt wird, zwischen den aufgedruckten Reihen aufgetrennt wird und die aufgetrennten Teile des weiteren Flachmaterials jeweils gesondert vor verschiedenen Formwerkzeugen positioniert und mit ihren Bedruckungen jeweils registergenau auf die formgebende Oberfläche der Formwerkzeuge ausgerichtet werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem mindestens ein Formwerkzeug zum Formen von Erzeugnissen mit mehreren zusammenhängenden Erzeugnisteilen verwendet wird und vor mindestens einer formgebenden Oberfläche des Formwerkzeuges für nur eines der zusammenhängenden Erzeugnisteile ein nur für die Verbindung mit diesem Erzeugnisteil bestimmtes, gesondertes bedrucktes Flachmaterial positioniert und mit seiner Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche des Formwerkzeugs für das betreffende Erzeugnisteil ausgerichtet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das bedruckte Flachmaterial vor der formgebenden Oberfläche für ein Erzeugnisteil des Formwerkzeugs positioniert und mit der Bedruckung registergenau auf die formgebende Oberfläche ausgerichtet wird und vor der formgebenden Oberfläche für ein weiteres Erzeugnisteil ein eine Barriereschicht bildendes Flachmaterial positioniert und beim Formen des dreidimensionalen Erzeugnisses das bedruckte Flachmaterial mit dem einen Erzeugnisteil und die Barriereschicht mit dem anderen Erzeugnisteil fest verbunden werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem beim Formen des dreidimensionalen Erzeugnisses mittels eines beheizten Stempels Druck aufgebracht und Wärme zugeführt wird oder bei dem mittels eines Formwerkzeugs mit einer Membran Druck aufgebracht und über die formgebende Oberfläche des Formwerkzeuges Wärme zugeführt wird, wobei vorzugsweise während des Formens des dreidimensionalen Erzeugnisses oder danach überstehendes Randmaterial abgetrennt wird.
  14. Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Erzeugnisses gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem ein Formwerkzeug mindestens eine stationäre Registermarke zum Ausrichten von mindestens einer aufgedruckten Registermarke einer Bedruckung auf einem bedruckten Flachmaterial aufweist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, die mindestens einen optischen Sensor zum Erfassen zumindest einer aufgedruckten Registermarke, eine mit dem optischen Sensor verbundene elektrische Steuerungseinrichtung und eine motorbetriebene Zuführeinrichtung für das bedruckte Flachmaterial zu dem Formwerkzeug aufweist, wobei die elektronische Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, die Position einer aufgedruckten Registermarke zu erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten Position die Zuführeinrichtung so zu steuern, dass die aufgedruckte Registermarke auf die stationäre Registermarke ausgerichtet ist, und/oder bei dem die elektronische Steuerungseinrichtung mit einer Einrichtung zum Ausüben eines Druckes auf den Rohling und das bedruckte Flachmaterial verbunden ist und die elektronische Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, die Einrichtung zum Ausüben eines Druckes so zu steuern, dass diese den Rohling und das bedruckte Flachmaterial gegen die formgebende Oberfläche des Formwerkzeugs presst, wenn die aufgedruckte Registermarke auf die stationäre Registermarke ausgerichtet ist.
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