PL248039B1 - Sposób wytwarzania zdobień w technikach etykietowania w formie - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania zdobień w technikach etykietowania w formie obejmujący następujące etapy: nałożenie ciągłej etykiety (1) do gniazda formy (2), wprowadzenie uplastycznionego tworzywa polimerowego do gniazda formy (2) tak, aby uformować wyrób wraz z etykietą (1). Sposób ten charakteryzuje się tym, że po nałożeniu etykiety (1) na formę (2) następuje laserowa ablacja co najmniej jednego jej fragmentu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania zdobień w technikach etykietowania w formie, IML (z j. ang. In-Mould Labelling), który charakteryzuje się tym, że pozwala uzyskiwać nieciągłe etykiety zdobiące (co najmniej dwuelementowe).

Znane są różne sposoby wytwarzania zdobień w technikach etykietowania w formie tzw. technikami IML, np. z opisów patentowych WO2011092514A2, WO2019172758A1, WO2009065445A1. W technikach tych stosuje się etykiety papierowe lub z tworzywa polimerowego, które zespalane są z przedmiotem wytwarzanym metodą rozdmuchu, formowania wtryskowego lub termoformowania. Etykieta stanowi integralną część produktu końcowego. Technologia została po raz pierwszy opracowana przez Owens-Illinois we współpracy z Procter & Gamble (US16056088A). Etykiety mogą być wykonane z różnych materiałów i charakteryzować się różnym kształtem, są jednak jednoelementowe.

Istotnym problemem zdobienia wyrobów z polimerowych tworzyw termoplastycznych w technikach IML jest ruch uplastycznionego tworzywa, który może powodować zmianę położenia elementu laminowanego (etykiety), zwłaszcza gdy etykieta jest niewielkich rozmiarów. Im większa powierzchnia etykiety, tym łatwiej jest zapewnić jej stabilną pozycję w formie. Stabilizacja etykiety realizowana jest najczęściej elektrostatycznie, wskutek przyciągania naelektryzowanej etykiety do powierzchni formy, lub poprzez zassanie etykiety do formy poprzez układ kanalików występujących w formie, w których wytwarzane jest podciśnienie. Etykiety są łączne (jednoelementowe) tak, aby możliwe było ich uchwycenie przez układ ssawek i przeniesienie do gniazda formy przez robota wyposażonego w układ EOAT (z j. ang.: End Of Arm Tooling). Znane techniki nie umożliwiają jednak sytuowania w formie jednocześnie wielu etykiet lub ich rozłącznych elementów. Wynika to z trudności przenoszenia i stabilnego utwierdzania w formie wielu, potencjalnie niewielkich elementów (etykiet).

Celem niniejszego wynalazku było opracowanie takiego sposobu etykietowania w formie, który umożliwi uzyskiwanie nieciągłych etykiet zdobiących (co najmniej dwuelementowych) lub usuwanie fragmentów tych etykiet.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania zdobień w technikach etykietowania w formie w procesie formowania wtryskowego obejmujący następujące etapy: (i) naelektryzowanie i nałożenie ciągłej etykiety do gniazda formy poprzez ramię robota wyposażone w aplikator ładunku elektrostatycznego oraz ssawki powietrzne oraz (ii) wprowadzenie uplastycznionego tworzywa polimerowego do gniazda formy tak, aby uformować wyrób wraz z etykietą, który to sposób charakteryzuje się tym, że po nałożeniu etykiety na formę następuje laserowa ablacja co najmniej jednego jej fragmentu.

Korzystnie jest, gdy etykieta ma postać elementów połączonych fragmentami, przy czym te fragmenty mają całkowitą powierzchnię mniejszą od pozostałej powierzchni etykiety i przeznaczone są do usunięcia poprzez ablację laserową.

Dobrze, gdy do ablacji laserowej stosuje się laser emitujący promieniowanie w bliskiej podczerwieni, korzystnie o długości fali promieniowania około 1064 nm.

Korzystne jest, gdy etykieta jest z materiału polimerowego, w postaci termoplastycznej folii polimerowej.

Opcjonalnie, moc wiązki laserowej wynosi 20 W, częstotliwość 20 Hz, a dla następujących materiałów polimerowych szybkość skanowania wiązką fragmentów etykiety i krotność ich skanowania wynoszą odpowiednio dla:

‘ - ABS: 3000 mm/s i 2,

- PS: 3000 mm/s i 2,

- PLA: 1000 mm/s i 5,

- PA6:1000 mm/s i 2,

- PET: 2500 mm/s i 2,

- PC: 2500 mm/s i 2, na każde 10 μm grubości etykiety.

Korzystne jest również, jeżeli forma posiada wklęsłe obszary odpowiadające fragmentom elementów etykiety.

Korzystnymi skutkami sposobu według wynalazku jest etykietowanie w formie, które umożliwia uzyskiwanie nieciągłych etykiet zdobiących (co najmniej dwuelementowych) lub usuwanie fragmentów tych etykiet. Zastosowanie ablacji laserowej nie ingeruje istotnie w ładunek elektrostatyczny tak, że rozdzielone fragmenty etykiety pozostają stabilnie przytwierdzone do powierzchni formy. Proces ablacji jest stosunkowo szybki, ekologiczny i w pełni zautomatyzowany.

PL 248039 Β1

Wynalazek w przykładzie realizacji został zobrazowany na rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają:

Fig. 1 - umieszczanie poprzez ramię robota (EOAT) wyposażone w aplikator ładunku i ssawki etykiety w formie;

Fig. 2 - ablację laserem włóknowym, którego głowica wprowadzana jest poprzez ramię robota w obszar otwartej formy;

Fig. 3 - postać etykiety, kolejno: przed ablacją laserową, po ablacji laserowej wraz ze wskazanymi istotnymi fragmentami;

Fig. 4 - fragment formy w widoku z góry wskazujący obszar wykonanych w niej zagłębień; Fig. 5 - fragment profilu wgłębnego formy w przekroju wskazanym na fig. 4.

Przykład realizacji

Sposób wytwarzania zdobień w przykładzie realizacji obejmował następujące zasadnicze etapy: 1) Naelektryzowanie etykiety i umieszczenie jej w formie wtryskarki.

Etykiety 1 stanowiły folie z tworzyw termoplastycznych polietylenu (PE), polipropylenu (PP), polistyrenu (PS), poli(tereftalanu etylenu) (PET), poliwęglanu (PC), poli(akrylonitrylu-butadienu-styrenu) (ABS), poliamidu (PA6), polilaktydu (PLA) w postaci wykroju w kształcie napisu PIOTR (o wymiarze długość 164 mm, wysokość 40 mm, natomiast grubość w zależności od rodzaju folii polimerowej, zazwyczaj do 100 pm). Poszczególne litery 1a, 1b, 1c, 1d, 1e tego napisu (etykiety 1) połączone były fragmentami L tak, że etykieta 1 stanowi jeden łączny element. Naelektryzowanie i nałożenie ciągłej etykiety 1 do gniazda formy 2 realizowane jest poprzez ramię 5a robota wyposażone w układ EOAT wyposażony w aplikator 3 ładunku elektrostatycznego oraz ssawki powietrzne 4. Podczas gdy etykieta jest przytrzymywana przez ssawki 4, aplikator 3 znajduje się bezpośrednio za etykietą 1 w odległości około 2,5 cm. Gdy robot umieszcza etykietę na powierzchni formy 2, zasilanie ładowania aplikatora 3 jest włączane na okres około 0,5 do 2 sekund. Powoduje to umieszczenie ładunku statycznego na etykiecie o potencjale około od 10 do 30 kV, zależnie od rodzaju tworzywa, a etykieta natychmiast przylega do uziemionej metalowej formy 2. Podciśnienie ssawek zostaje wyłączone, a robot wyciąga układ EOAT z formy.

Ablacja laserowa

W kolejnym etapie następuje wprowadzenie poprzez ramię 5a robota głowicy 5b lasera i przeprowadzenie skanowania wiązką laserową fragmentów L etykiety 1 aż do ich całkowitej ablacji (usunięcia). Stosowanym laserem w przykładach realizacji jest laser włóknowy o mocy znamionowej 20 W i długości fali promieniowania 1064 nm. W badaniach eksperymentalnych ustalono następujące parametry promieniowania laserowego w celu uzyskania ablacji warstwy wierzchniej o grubości 10 pm dla poszczególnych materiałów polimerowych (tabela 1).

Tabela 1. Parametry procesu ablacji warstwy wierzchniej folii wybranych tworzyw polimerowych o grubości 10 pm

Tworzywo	Moc wiązki (W)	Prędkość Wiązki (mm/s)	Częstotliwość (kHz)	Liczba skanowań
ABS	20	3 000	20	2
PS	20	3 000	20	2
PLA	20	1000	20	5
PAG	20	1000	20	2
PET	20	2 500	20	2
PC	20	2 500	20	1

gdzie: ABS - poli(akryolitryl-butadien-styren); PS - polistyren; PLA - polilaktyd; PA6 - poliamid 6; PET - poli(tereftalan etylenu); PC - poliwęglan.

W zależności od grubości folii polimerowej przeznaczonej na etykiety 1, która najczęściej mieści się w zakresie do 70 μm, dobierano parametry napromienienia laserowego zgodnie z charakterystyką przedstawiono w tab. 1.

2) Wtrysk tworzywa do gniazda formy

Wtrysk tworzywa do gniazda formy 2 realizowano przy użyciu parametrów standardowych dla danego tworzywa polimerowego i geometrii wypraski tak, aby uformować wyrób 6 wraz z etykietą 1.

W celu lepszego stabilizowania etykiet podczas wprowadzania tworzywa polimerowego, forma 2 w przykładzie realizacji posiada wklęsłe obszary 2a, 2b, 2c, 2d, 2e odpowiadające fragmentom elementów 1a, 1b, 1c, 1d, 1e etykiety 1. Wybrania te mają ostre naroża wewnętrzne NW o kącie 90° i sfazowane naroża zewnętrzne NZ. Ostre naroża wewnętrzne NW utrudniają porwanie elementów 1a, 1b, 1c, 1d, 1e stanowiących fragmenty etykiety 1 przez strumień wtryskiwanego tworzywa. Wklęsłe obszary miały głębokość (w kierunku y) około 300 μm.

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania zdobień w technikach etykietowania w formie w procesie formowania wtryskowego obejmujący następujące etapy:

- naelektryzowanie i nałożenie ciągłej etykiety (1) do gniazda formy (2) poprzez ramię (5a) robota wyposażone w aplikator ładunku elektrostatycznego oraz ssawki powietrzne;

- wprowadzenie uplastycznionego tworzywa polimerowego do gniazda formy (2) tak, aby uformować wyrób wraz z etykietą (1);

znamienny tym, że po nałożeniu etykiety (1) na formę (2) następuje laserowa ablacja co najmniej jednego jej fragmentu (L), a etykieta (1) ma postać elementów (1a, 1b, 1c, 1d, 1 e) połączonych fragmentami (L), przy czym te fragmenty (L) mają całkowitą powierzchnię mniejszą od pozostałej powierzchni etykiety (1), i które usuwane są poprzez ablację laserową.

2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że do ablacji laserowej stosuje się laser emitujący promieniowanie w bliskiej podczerwieni, korzystnie o długości fali promieniowania około 1064 nm.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że etykieta (1) jest z materiału polimerowego, w postaci termoplastycznej folii polimerowej.

4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że moc wiązki laserowej wynosi 20 W, częstotliwość 20 Hz, a dla następujących materiałów polimerowych szybkość skanowania wiązką fragmentów (L) etykiety (1) i krotność ich napromienienia wynoszą odpowiednio dla: - poli(akryolitryl-butadien-styren): 3000 mm/s i 2, - polistyren: 3000 mm/s i 2, - polilaktyd: 1000 mm/s i 5, - poliamid 6: 1000 mm/s i 2, - poli(tereftalan etylenu): 2500 mm/s i 2, - poliwęglan: 2500 mm/s i 2, na każde 10 μm grubości etykiety (1).

5. Sposób według zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że forma (2) posiada wklęsłe obszary (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) odpowiadające fragmentom elementów (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) etykiety (1).

6. Sposób według zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że uplastycznione tworzywo wprowadza się do formy w procesie formowania wtryskowego.