FI123723B - Menetelmä painettujen kartonkikuppien valmistamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä painettujen kartonkikuppien valmistamiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään painettujen kartonkikuppien valmistamiseksi, jossa menetelmässä painatuksilla varustettu aihio taivutetaan kupin 5 vaipaksi ja saumataan pohjan kanssa kupiksi, minkä jälkeen valmiit kupit pinotaan.

Kartonkikuppeja valmistetaan massamittakaavassa etenkin kertakäyttöisiksi juomakupeiksi. Tämän lisäksi kartonkikupeilla on käyttöä mm. elintarvikkeiden, kuten jogurttien, viilien ja jälkiruokien sekä makeisten pakkauksina, 10 jotka voivat olla kannella suljettuja. Useimmiten kuppien kyljet varustetaan painatuksilla, jotka voivat kertoa pakatusta tuotteesta tai olla muita mainos-, promootio- tai koristepainatuksia.

Painatuksin varustettuja kuppeja valmistetaan nykyisin flexo- tai syvä-painamalla rullalta johdettua kartonkia, joka painatuksen jälkeen voidaan 15 rullata uudelleen. Seuraavana työvaiheena on kupin vaipan muodostavien aihioiden leikkaaminen rainasta. Leikkurin voi muodostaa rainaa vasten oleva leikkuutela tai edestakaista liikettä suorittava stanssi. Leikatut aihiot pinotaan, ja loppuosa rainasta jää jätteeksi. Aihiopino siirretään kuppiko-neeseen, joka taivuttaa aihion yleensä katkaistun kartion muotoiseksi kupin 20 vaipaksi ja saumaa sen yhdessä pyöreän pohjan kanssa valmiiksi kupiksi. Sisäkkäin menevät kupit kootaan pinoiksi asiakkaalle toimittamista varten.

Kartonkikuppien valmistusta kuvataan julkaisussa JP 2006-062284 A, jossa kupeille suoritetaan syväpainatus, flexo-painatus tai offsetpainatus, ja 5 julkaisussa JP 07-223281 A, jossa ei ole mainintaa painatuksesta.

CvJ

§ 25 Pakkaustekniikasta yleensä on myös tunnettua purkaa leikattuja, painamat- oo tornia pakkausaihioita pinosta kuljettimelle, painaa liikkuvat aihiot ja pinota x sitten painetut aihiot uudelleen. Julkaisussa WO 02/09942 A1 on kuvattu tällainen prosessi, jossa painatus tapahtuu digitaalipainatuksena. Julkaisi sussa WO 91/10595 on kuvattu samankaltainen prosessi, jossa aihion pai- δ 30 natusta saattaa myös seurata aihion taivutus pakkaukseksi ilman välillä ta-§ pahtuvaa uutta pinoamista. Julkaisussa WO 97/27053 liikkuvan pakkaus materiaaliahan digitaalipainatus on kytketty pakkauskoneeseen, joka valmistaa rainasta pakkaukset ja sen jälkeen täyttää ja sulkee ne.

2

Julkaisussa US 6,102,536 A esitetään tuotepakkausten valmistuslinja, joka käsittää rainan digitaalipainatuksen, rainan taivutuksen ja täytön pakattavalla tuotteella sekä lopuksi saumauksen yksittäisiksi suljetuiksi pakkauksiksi. Julkaisu mainitsee digitaalitekniikan mahdollistaman erilaisten paina-5 tusten tallentamisen tietokoneen muistiin, painatusten editoinnin sekä niiden käyttöönoton tarpeen mukaan. Lisäksi julkaisusta ilmenee mahdollisuus muutella painatusta linjalla prosessin aikana siten, että valmistussarjaan saadaan sisäistä vaihtelua.

Edellä selostettu nykyinen painettujen kartonkikuppien valmistusprosessi 10 soveltuu laajamittaiseen kuppien massatuotantoon, jossa keskenään samanlaisista kupeista koostuvat valmistussarjat ovat pitkiä, satojatuhansia kappaleita tai enemmänkin. Valmistuskustannukset kuppia kohti jäävät tällaisissa pitkissä sarjoissa alhaisiksi. Sen sijaan lyhyemmille, alle 50 000 kpl käsittäville valmistussarjoille nykyinen tekniikka on kankeaa, ja kustannuk-15 set kuppia kohti nousevat korkeiksi.

Keksinnön tarkoituksena on ratkaista yllä mainittu ongelma muodostamalla painettujen kartonkikuppien valmistustekniikka, jolla kuppien valmistuskustannukset saadaan pysymään kohtuullisina, jopa huokeina lyhyissäkin valmistussarjoissa. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, 20 että kuppeja valmistetaan erilaisin painatuksin peräkkäisinä valmistussarjoina, joissa liikkuva kartonkiraina (1) digitaalipainetaan ja aihiot (12) leikataan painetusta rainasta (1’) yhtenä jatkuvatoimisena prosessina, jolloin painatusta muutetaan valmistussarjojen välillä rainan liikettä ja painatus-prosessia keskeyttämättä ja eri sarjojen kupit erotetaan toisistaan pinoa-25 maila ne eri pinoihin.

CO

Keksinnön mukaisella painatuksen ja aihioiden leikkaamisen kombinoinnilla S vältetään ensinnäkin tähänastisen tekniikan mukainen painetun rainan rul- oo laus tai rainasta leikattujen painamattomien aihioiden pinoaminen ja pinon x purkaminen painatusta varten. Lisäksi digitaalipainatus mahdollistaa sen, “ 30 että keksinnössä painatusta, so. kuppien kylkeen painettavaa tekstiä, grain fiikkaa ja kuvia, muutetaan painatusprosessia keskeyttämättä. Tämä mer- 5 kitsee sitä, että lyhyitä valmistussarjoja, joissa painatukset ovat erilaisia, ^ valmistetaan peräjälkeen yhtenä pitkänä valmistusprosessina ja täten saa vutetaan pitkien valmistussarjojen edut alhaisine kustannuksineen kuppia 35 kohti. Digitaalipainatus myös mahdollistaa painatuksen muuttamisen vai- 3 mistussarjojen sisällä niin, että sarjan kupit voivat olla esim. numeroituja tai muulla tavoin yksilöllisesti toisistaan eroavia. Automatisoidulla prosessinohjauksella eri valmistussarjat erotetaan toisistaan valmiiden saumattujen kuppien pinoamisvaiheessa.

5 Keksinnön mukainen kuppien valmistuksen yksinkertaistuminen mahdollistaa myös olennaisesti aikaisempaa nopeammat kuppien toimitukset tehtaalta asiakkaalle. Laskelmien mukaan keksintö mahdollistaa niinkin pienten kuin noin 2 000 kpl:n valmistussarjojen kannattavan valmistuksen, ja noin 10 000 - 20 000 kpl:n sarjoissa kustannukset kuppia kohti eivät ole 10 merkittävästi korkeammat kuin pitkissä valmistussarjoissa. Samaan yksikkökustannukseen pääsemiseksi flexopainatus vaatisi noin 40 000 - 70 000 kpl:n valmistussarjan tarvittavien painovärien määrästä riippuen.

Keksinnön mukaisessa prosessissa pyritään siihen, että kartonkirainaa painetaan ja leikataan aihioiksi rainan liikkuessa jatkuvasti vakionopeudel-15 la. Painatus- ja leikkuuasemien välille voidaan keksinnön mukaisesti kuitenkin järjestää puskuri, joka rainan leikkuun syystä tai toisesta hidastuessa tai keskeytyessä varastoi painettua rainaa, niin ettei painatusta tarvitse heti hidastaa tai keskeyttää. Puskurin kapasiteetista riippuen rainan painatusta voidaan siten jatkaa vakionopeudella riippumatta pienistä häiriöistä 20 aihioiden leikkuussa tai pinoamisessa. Häiriön poistuttua rainan liikettä leikkuuvaiheessa voidaan tilapäisesti kiihdyttää puskuriin kertyneen varaston purkamiseksi.

Erään keksinnön sovellutuksen mukaan rainan digitaalipainatus, aihioiden leikkaaminen painetusta rainasta ja kuppien valmistus aihioista voidaan £2 25 kombinoida yhdeksi yhtäjaksoiseksi prosessiksi, jossa vasta valmiit, sau- w matut kupit ensimmäisen kerran kootaan pinoksi. Toisin sanoen aihioita ei § leikkurin ja kuppikoneen välillä pinota. Lyhyitä valmistussarjoja perätysten oo valmistettaessa kuppikone erottaa eri sarjat omiksi pinoikseen. Jos paina- x tuksia valmistussarjojen sisällä muutetaan, voivat pinojen kupit olla esim.

“ 30 numerojärjestyksessä tai jonkin muun periaatteen mukaisesti järjestettyjä.

CVJ

m ^ Kartonkiset juomakupit vaativat sisäpintaansa ja mielellään myös ulkopin- § taansa nestetiiviin polymeeripinnoitteen kartongin vettymisen estämiseksi.

CNJ

Kupin painettavassa ulkopinnassa voi olla esim. yksi tai useampi pienti-heyspolyeteeniä (LDPE) ja/tai eteenimetyyliakrylaattipolymeeriä (EMÄ) 35 oleva kerros, jotka mainitut polymeerit soveltuvat hyvin kuivatoonerilla ta- 4 pahtuvaan digitaalipainatukseen, vrt. julkaisut WO 03/054634 ja WO 2005/124469 A1. Vaihtoehtoisesti digitaalipainatus voi olla mustesuih-kupainatus.

Digitaalipainatuksen painojälki ja painopinta, etenkin jos se painatuksen 5 jälkeen lakataan, ovat korkealaatuiset, jolloin kupeille löytyy käyttöä mm. lahjapakkauksina, vaatetavaroiden pakkauksina ja muualta tähänastisten juomakuppien ja elintarvikepakkausten ulkopuolelta.

Keksinnön mukaisen painettujen kartonkikuppien valmistusprosessi on toteutettavissa laitteistolla, joka sisältää digitaalisen painokoneen jatkuvan 10 kartonkirainan painamiseksi, sen jälkeen sijoitetun leikkurin painatuksin varustettujen aihioiden leikkaamiseksi rainasta painatuksen ja leikkuun tapahtuessa jatkuvatoimisena prosessina, sekä kuppikoneen aihioiden taivuttamiseksi vaipaksi ja saumaamiseksi pohjan kanssa kupeiksi sekä valmiiden kuppien pinoamiseksi. Painokoneen ja leikkurin väliin voidaan sijoittaa pus-15 kuri painetun rainan varastoimiseksi leikkuriin saapuvan rainan liikkeen hidastuessa tai keskeytyessä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista painettujen kartonkikuppien valmistus-20 prosessia rullatusta painamattomasta kartongista valmiiksi pinotuiksi kupeiksi, kuvio 2 esittää vaippa-aihioiden leikkuuta painetusta kartonkirainasta kuvion 1 linjan ll-ll mukaisesti päältä nähtynä,

CO

° kuvio 3 esittää kuppikonetta kuvion 1 linjan lll-lll mukaisesti päältä nähty- § 25 nä, ja co "" kuvio 4 esittää päältä nähtynä aihioiden leikkuuta rainasta ja siirtymistä £ kuppikoneeseen keksinnön erään toisen sovellutusmuodon mukaisesti.

C\J

i Kuviossa 1 kuppeja valmistetaan painamattomasta, polymeeripäällystei- § sestä kartonkirainasta 1, jota puretaan vakionopeudella kartongin päällys- o ™ 30 tyskoneen tuottamalta konerullalta 2. Rainalle 1 suoritetaan ensin painatus kuivatoonerilla toimivalla digitaalisella painokoneella 3, joka painaa kuppien vaippaan halutun painatuksen, joka voi muodostua tekstistä, grafiikasta 5 ja/tai kuvista ja joka voi olla yksi- tai monivärinen. Rainalle 1 suoritetaan esikoronointi 4, minkä jälkeen raina painetaan elektrostaattisesti kuiva-toonerilla, joka siirtyy rainan pintaan kiertyvältä rummulta 5 tooneripartikkelien varaukseen nähden vastakkaisesti varatussa kuvansiirtoasemassa 6. 5 Kiertyessään rumpu 5 sivuuttaa puhdistimen 7, joka harjaa rummulta mahdolliset ylimääräiset tooneripartikkelit, sähköisen varaajan 8, kirjoitinpään 9, joka muodostaa latenttikuvan poistamalla rummulta selektiivisesti varausta haluttua painatusta vastaavasti, sekä latenttikuvan kehittäjän 10, joka tartuttaa sähköisesti varatun kuivatoonerin rummun varatuille alueille. Kuiva-10 tooneripartikkelit tulevat siten tartutetuiksi rummun 5 pintaan haluttua painatusta vastaavasti ja siirtyvät kartonkirainaan kuvansiirtoaseman 6 sähkökentässä.

Rainan 1 kulkureitillä välittömästi kuvansiirtoaseman 6 jälkeen on varauksen purkaja, joka sallii rainan irtautua rummulta 5. Raina 1 jatkaa kiinni-15 tysasemaan 11, jossa rainan polymeeri pinnoitetta sulatetaan infra-punasäteilyllä niin, että tooneripartikkelit fuusioituvat kiinni rainan pintaan. Jos tooneripartikkeleissa on kantajapolymeeriä, voi sekin sulaa painatuksen kiinnitysvaiheessa. IR-sulatuksen jälkeen rainaa jäähdytetään niin, että sula polymeeri jähmettyy. Haluttaessa rainan painetulle pinnalle voidaan 20 suorittaa lakkaus (ei esitetty).

Painatuksen jälkeen seuraavana työvaiheena on kuppien vaippa-aihioiden 12 leikkaaminen painetusta rainasta 1’. Tätä ennen rainan T kulkureitille on kuitenkin sijoitettu puskuri 13, johon rainaa on mahdollista varastoida siinä tapauksessa, että rainan kulkunopeus digitaalisessa painokoneessa 3 on 25 suurempi kuin aihioiden leikkaamisvaiheessa. Puskuri 13 käsittää peräksi käisiä rainaa ohjaavia teloja 14, joita on mahdollista siirrellä sivusuunnassa ™ niin, että raina taipuu telojen välisiksi peräkkäisiksi, vuoroin vastakkais- 9 suuntaisiksi juoksuiksi 15 kuviossa 1 nähtävällä tavalla. Tämä mahdollistaa “ painokoneen 3 käyttämisen muuttumattomalla nopeudella huolimatta pro- | 30 sessin hidastumisesta tai jopa lyhytaikaisesta keskeytymisestä aihioiden ^ leikkuuvaiheessa. Vastaavasti on puskuriin 13 varastoitunut raina puretta- ^ vissa juoksuja 15 lyhentämällä ja vastaavasti aihioiden 12 leikkuuta kiihdyt- o tämällä.

o C\1

Vaippa-aihioiden 12 leikkaaminen tapahtuu kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti rai-35 nan poikkisuunnassa edestakaisin liikkuvalla stanssilla 16, jonka iskut on 6 tahdistettu rainassa 1’ oleviin painatuksiin, vrt. kuvio 2. Aihiot 12, joita voidaan leikata yksi tai useampia rinnan riippuen valmistettavien kuppien koosta ja rainan leveydestä, jatkavat stanssia 16 seuraavalle hihnakuljetti-melle 17 ja edelleen pinoihin 18, samalla kun leikkuussa ylijäänyt rainama-5 teriaali johdetaan hylkynä rullalle 19.

Kuvatun lankastanssin asemesta aihiot voidaan leikata kuviossa 4 esitetyn tyyppisellä rotaatiostanssilla. Hylyksi jäänyt rainamateriaali voidaan rullauksen asemesta poistaa imurilla.

Seuraavaksi aihiopino 18 siirretään kuppikoneeseen 20, mieluiten automa-10 tisoidulla mekanismilla (ei esitetty). Pino 18 voi käsittää tietyin painatuksin varustetun valmistussarjan vaippa-aihiot tai osan valmistussarjan aihioista, tai pinossa voi olla useamman erilaisin painatuksin varustetun lyhyen valmistussarjan vaippa-aihiot. Aihiopino 18 sijoitetaan kuppikoneessa 20 vaippa-aihioiden syöttöasemassa 21 olevalle syöttökuIjettimeIle. Syöttö-15 aseman 21 edellä kuppikoneessa 20 on kuppien pinottujen pohja-aihioiden 22 syöttöasema 23. Kuppikoneeseen 20 kuuluu kaksi revolveripäätä 24, 25, joista ensimmäinen on varustettu kupin muotoa vastaavin koiras-muotein 26 ja toinen kupin muotoa vastaavin naarasmuotein 27, muottien 26, 27 ollessa järjestettyinä säteittäisesti revolveri päiden 24, 25 ympärille. 20 Ensimmäisen revolveripään 24 muotit 26 kiertyvät vastapäivään, jolloin ne yksi kerrallaan saapuvat pohja-aihioiden 22 syöttöasemaan 23, jossa kulloinenkin pohja-aihio imetään muotin 26 kärkeä vasten. Seuraavaksi muotti 26 siirtyy vaippa-aihioiden 12 syöttöasemaan 21, jossa aihio kierretään katkaistun kartion muotoisen muotin ympärille. Revolveripään 24 kierto-25 suunnassa seuraavassa työstöasemassa 28 tapahtuu kupin vaipan ja poh-5 jän yhteensaumaus. Tämän jälkeen muotti ja sillä oleva katkaistun kartion ™ muotoinen puolivalmis kuppi siirtyvät asemaan 29, jossa kuppi siirtyy en- <x> 9 simmäisen revolveripään 24 koirasmUotilta 26 toisen revolveripään 25 naa- “ rasmuottiin 27. Siirtoa varten jompikumpi tai kummatkin muotit 26, 27 on | 30 järjestetty muotin teleskooppimaisen varren avulla edestakaisin liikutelta- w viksi. Myös toinen revolveripää 25 on kuvioissa vastapäivään kiertyvä, ja se ^ käsittää työstöaseman 30, jossa kupin suu varustetaan suurullalla, sekä si- S tä seuraavan poistoaseman 31, jossa valmis kuppi 32 puhalletaan muotista o ™ 27 johdeuraan 33, joka siirtää kupin pinoon 34. Valmistussarjojen seura- 35 tessa välittömästi toisiaan kone pinoaa eri sarjojen kupit automaattisesti eri pinoihin.

7

Kuviossa 4 esitetty keksinnön variaatio käsittää sen, että lankastanssin asemesta kuppien vaippa-aihiot 12 leikataan painetusta rainasta 1’ kiertyvän telan 35 käsittävällä rotaatiostanssilla, ja aihiot johdetaan revolveripään 24 katkaistun kartion muotoisille muoteille 26 aihioita välillä pinoamatta. 5 Painatuksin varustettujen kuppien 32 valmistus rullatusta kartonkirainasta 2 tapahtuu täten yhtenä yhtäjaksoisena prosessina.

Alan ammatimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu edellä kuvattuihin esimerkkeihin vaan voivat vaihdella seuraavien patenttivaatimusten puitteissa. Esimerkiksi kuviossa 1 esitetyn kuiva-10 tooneripainatuksen asemesta digitaalipainotekniikkana voi olla mustesuih-kupainatus.

CO

δ c\j i

CD

O

co

X

cc

CL

C\l m δ o o

CM

Claims (8)

1. Menetelmä painettujen kartonkikuppien (32) valmistamiseksi, jossa menetelmässä painatuksilla varustettu aihio (12) taivutetaan kupin vaipaksi ja saumataan pohjan kanssa kupiksi, minkä jälkeen valmiit kupit pinotaan, 5 tunnettu siitä, että kuppeja (32) valmistetaan erilaisin painatuksin peräkkäisinä valmistussarjoina, joissa liikkuva kartonkiraina (1) digitaalipainetaan ja aihiot (12) leikataan painetusta rainasta (1’) yhtenä jatkuvatoimisena prosessina, jolloin painatusta muutetaan valmistussarjojen välillä rainan liikettä ja painatusprosessia keskeyttämättä ja eri sarjojen kupit erotetaan 10 toisistaan pinoamalla ne eri pinoihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aihioiden (12) painatus- ja leikkuuvaiheiden välille on sijoitettu puskuri (13), joka varastoi painatusvaiheesta saapuvaa rainaa (1’) leikkuun hidastuessa tai keskeytyessä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että leik- kuuvaiheeseen siirtyvän rainan (1’) liikettä tilapäisesti kiihdytetään puskuriin (13) kertyneen varaston purkamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puskurissa (13) raina (1’) taivutetaan rinnakkaisiksi, edestakaisiksi juok- 20 suiksi (15), jolloin rainan varastointi tapahtuu juoksujen pituutta kasvattamalla.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rainasta (1’) leikatut aihiot (12) pinotaan ja siirretään kupit (32) 5 valmistavaan kuppikoneeseen (20). C\J § 25

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, oo että rainan (1’) leikkuu tapahtuu kuppikoneessa (20), joka taivuttaa ja sau- x maa aihiot (12) niitä välillä pinoamatta. CL

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu ^ siitä, että kartonki (1) on LDPE- tai EMA-pintaista kuppikartonkia, johon CO § 30 painatuksen muodostavat tooneripartikkelit fuusioidaan polymeeri- CNJ pinnoitteen ja/tai partikkelien sulatuksella.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rainasta (1’) leikataan ympyränkaaren katkaiseman ympyräsekto-rin muotoisia aihioita (12) katkaistun kartion muotoisten kuppien (32) tuottamiseksi. CO δ c\j i CD O co X cc CL C\l m δ o o CM