SE520757C2 - Stansform och förfarande för stansning med denna - Google Patents

Description

U 20 25 30 35 520757 n 2 förpackning som skall produceras krävs en specialutformad stansform, vilken monteras i aktuell stansmaskin vid produktionstillfället.

Stansmothållen kan vara i form av en plan platta eller en roterande cylinder.

I stansnypet skär stansknivarna fullständigt igenom förpackningsmaterialet medan stanslinjalerna och andra stansdon endast delvis skär igenom eller endast deformerar förpackningsmaterialet. Vanligtvis àstadkommes big- eller viklinjer, vilka försvagar böjstyvheten i förpacknings- materialet.

Under stansningen uppstår lätt sprickor i det stansade förpackningsmaterialet, särskilt i närheten av stansknivarna och stanslinjalerna, på grund av de stora påfrestningarna i förpackningsmaterialet.

Det stansade förpackningsmaterialet skjuts ut från stansformen med hjälp av fjädrande element, vanligtvis så kallade utkastargummin. Dylika utkastargummin är i regel i direkt kontakt med förpackningsmaterialet.

Efter utskjutningen från stansformen matas det stansade förpackningsmaterialet vidare och förpackningsämnena rensas från överflödigt material, så kallat stansspill, antingen i samband med att förpackningsämnena skjuts ut ur stansformen och lämnar stansnypet ifråga eller vid särskild operation direkt efter.

Vid mätningen av förpackningsmaterialet till och från stansnypet, dä stanstrycket pálastas eller avlastas, vid utkastningen och anknyten rensning sker, deformeras förpackningsmaterialet ibland pà ett oönskat sätt, exempelvis böjes och/eller skjuvas. Som en följd blir en viss andel av de producerade förpackningsämnena skadade, ofullständigt rensade eller får felaktiga mätt. Problemen ökar med ökad 10 15 20 25 30 35 520757 3 produktionshastighet och problemnivån varierar mellan förpackningsmaterial med olika styvhet, fukthalt etc.

Ett annat problem är skador i förpackningsmaterialets yta orsakade av de punktvis placerade utkastargummina, framförallt vid stansning av tryckkänsliga förpackningsmaterial och vid höga produktionshastigheter.

Dessa problem kan dämpas genom att ett arkmaterial anbringas mellan stansformen och förpackningsmaterialet, såsom visas i EP 454 753 Bl, vars innehåll härmed inkorporeras i denna beskrivning. Arkmaterialet ifråga kan vara anbringat på delar av eller över hela stansformen, beroende på tekniskt behov och ekonomiska överväganden. Även med denna lösning kan problem uppstå med skadade och ofullständigt rensade förpackningsämnen. Dessa problem ökar med ökad produktionshastighet och ökat stanstryck.

Sammanfattning av uppfinningen Ändamålet med föreliggande uppfinning är att på ett enkelt och billigt sätt förbättra den kända stansningstekniken för att minimera oönskade felaktigheter i de stansade förpackningsämnena och samtidigt medge ökad produktionshastighet.

I enlighet med uppfinningen uppnås detta genom ett förfarande och en stansform, enligt det inledande stycket, som uppvisar särdragen i de bifogade patentkraven.

Grundtekniken som visas i EP 454 753 Bl säkrar att förpackningsmaterialet under stansningen ligger plant mot mothállet och ej kan röra sig ut ur planet, exempelvis buckla sig, någonstans under tiden som stanstrycket pà- eller avlastas.

Denna teknik dämpar huvuddelen av problemen vid stansning.

Industriellt är man även intresserad av att fintrimma tekniken, det vill säga få bort alla problem. 10 15 20 25 _30 35 520757 4 AI det sammanhanget är det möjligt att eliminera besvärande luft som stör utplaningen vilket kan göras med effektiv evakuering, se WO 00/71333 tillhörande samma sökande.

Det återstår dock en del problem, tillförlitligheten är inte tillfredsställande, framförallt vad gäller höga stanshastigheter då höga utskjutningstryck måste användas, vilket ur industriell synpunkt är mycket viktigt att lösa. Detta gäller såväl sprickdämpningen som det integrerade momentet av utskjutning/rensning av stansspillet från stansformen under stansförloppet. Dessa problem kan till stor del härledas till förekommande snedbelastningar nära stansknivarna och stanslinjalerna som uppstår i samband med pålastning och utskjutning av förpackningsmaterialet, dels på grund av kanteffekter från arkmaterialet och dels på grund av förpackningsmaterialets ojämnhet i mekaniska egenskaper och yta.

Den mest naturliga tekniska metoden att lösa sistnämnda problem är naturligtvis att öka arkmaterialets tryck mot förpackningsmaterialet för att tillse att förpackningsmaterialet hålls på rätt plats vid stansningen och fullständigt styra dess rörelser vid såväl på- som avlastning av stanstrycket förutom att förse arkmaterialet med jämna kanter som inte skär in och därmed minska problemen.

Föreliggande uppfinning innebär tvärtemot att en relativ glidrörelse mellan arkmaterialet och förpackningsmaterialet inte alls ska förhindras utan snarare ska möjliggöras genom val av arkmaterial med läg ytfriktion och vidhäftning mot förpackningsmaterialet, samtidigt som förpackningsmaterialet med högt tryck ska förhindras att bucklas ut från arkmaterialet.

Friktionen och vidhäftningen mellan arkmaterialet och förpackningsmaterialet ska vara så låg att en relativ glidning kan ske mellan arkmaterialet och förpackningsmaterialet. 10 15 20 25 35 520757 5 I och med detta kommer förpackningsmaterialet att kunna flyta, ”surfa”, mot stansformens olika delar, utan risk för läsningar och störande friktions- och adhesionskrafter mot arkmaterialet trots att mycket höga stanstryck tillämpas.

Vid användning av känd teknik klämmer arkmaterialet fast förpackningsmaterialets yta och förhindrar glidrörelser vid stansningen. Stötenergin från stansknivarna eller stanslinjalerna kommer därmed att koncentreras till inspänningslängden mellan arkmaterialets kant och stålet ifråga.

Om istället viss glidning kan ske i ”klämman”, det vill säga i kontaktytan mellan arkmaterialet och förpacknings- materialet, såsom nämnts ovan, kan dels viss justering av förpackningsmaterialet ske genom nämnda glidning under både på- och avlastningen, dels kommer töjningen och stötenergin i förpackningsmaterialets yta att fördelas över större längd respektive yta, vilket minskar risken för sprickbildning. Tvärt emot vad man tror ska alltså förpackningsmaterialet inte hållas fast mot arkmaterialet.

Belastningsenergin som tillföres från stansknivarna/ -linjalerna kommer därmed att kunna fördelas över ett större område och därmed inte uppnå sprickdrivande nivåer. Lokala ojämnheter i friktionen och vidhäftningen i kontaktytan mellan förpackningsmaterialet och arkmaterialet blir betydelselösa och belastningen tenderar att fördela sig själv på ett sätt som minskar snarare än ökar spänningskoncentrationen.

I och med detta öppnas möjligheten för att öka trycket mot planet, öka utskjutnings- och rensningshastigheten och därmed möjliggöres produktionsförhöjning utan att felfrekvensen samtidigt ökas.

Beroende på arkmaterialets höga kontakttryck och förpackningsmaterialets fukthalt, ytegenskaper etc, uppstår viss adhesion/vidhäftning mellan arkmaterialet och det sammanpressade W 20 25 30 35 520757 förpackningsmaterialet. Dylik friktion och vidhäftning förhindrar inte bara ovannämnda glidrörelser i samband med pålastning av stanstrycket utan stör också separationen av det stansade förpackningsmaterialet från stansformen under avlastningen av stanstrycket och utskjutningen eller det kombinerade utskjutnings- och/eller rensningsmomentet vid rotationsstansning. Särskilt utpräglat är detta vid höga stansningshastigheter, dvs utskjutningshastigheter, vilket resulterar i större andel ofullständigt rensade förpackningsämnen. Tydligast och mest värdefull är uppfinningen vid rotationsstansning, där stansspillet rensas bort av den roterande motvalsen under högt tryck i ett kombinerat moment med utskjutningen och i samband med stansspillets passage ut ur stansnypet.

Ett effektivt sätt att lösa detta problem är att använda ett arkmaterial vars kontaktyta, åtminstone vid valda områden, uppvisar låg vidhäftning. Exempelvis kan det vara ett hydrofobt material, dvs sådant material som snarare avvisar än vidhäftar fukt och som därmed med lätthet även avvisar det fukthaltiga förpackningsmaterialet.

Till grund för uppfinningen ligger sålunda insikten om att en förvånansvärd och avsevärd förbättring av grundtekniken uppnås då friktionen och vidhäftningen reduceras mellan arkmaterialet och förpackningsmaterialet. Därigenom ges möjlighet för förpackningsmaterialet, trots att arkmaterialet klämmer med högt tryck mot dess yta, att hinna anpassa sig, glida, flyta ut, sträcka ut i arkmaterialets klämzon innan stanslinjalerna/stansknivarna med full kraft trängt in och maxbelastat förpackningsmaterialet. Den lägre friktionen och adhesionen mellan arkmaterialet och förpackningesmaterialet ger också avsevärd fördel då stansspillet skall rensas bort i 10 15 20 25 35 520757 7 samband med utskjutningen av förpackningsämnet, vilket minskar problemen med ofullständigt rensade förpackningsämnen.

Som en följd av ovannämnda effekter kan trycket vinkelrätt mot förpackningsmaterialets yta kraftigt förhöjas, vilket är en nödvändighet för ökad utskjutningshastighet som kan ske genom att exempelvis använda hårdare utskjutargummin, vilket i sin tur möjliggör ökad produktionshastighet med bibehållen eller minskad felfrekvens av producerade förpackningsämnen. Vidare, som en följd av uppfinningen minskar felfrekvensens beroende av variationer i förpackningsmaterialets yta och hög produktionshastighet kan tillämpas oavsett förpackningsmaterial som skall stansas.

Det har visat sig att stansningsprocessen fungerar bra även vid extremt höga hastigheter, ehuru ökad stanshastighet ökar kravet på arkmaterialytans tribologiska egenskaper avseende aktuellt förpackningsmaterial.

Arkmaterialet kan vara av ett material med låg ytfriktion, såsom teflon (PTFE), eller åtminstone delvis försett med en yta med låg ytfriktion, där ytfriktionen ej överstiger 0,39, företrädesvis ej överstiger 0,33 och helst ej överstiger 0,27, typiskt 0,33, mätt enligt ISO 8295. Vid högre produktionshastigheter ökar det normala kravet på nämnda friktion. Låg friktion kan exempelvis åstadkommas genom bearbetning av ytan så att en slät yta erhålls eller genom påläggning av ett ytmaterial med låg friktion.

För att förstärka ovanstående effekt kan arkmaterialets yta, som går i kontakt med förpackningsmaterialet under stansningen, vid arkmaterialets framställning göras jämn och/eller tillföras friktionsnedsättande medel, och därtill vid behov under stansproduktionen kontinuerligt eller intermittent tillföras friktionsnedsättande medel medelst sprayning, bestrykning och liknande. Det tillförda friktionsnedsättande 10 20 25 A30 35 520757 8 medlet kan exempelvis formuleras utgående från silikonolja, teflon (PTFE), etc.

Fackmannen inser att metoden kan tillämpas selektivt på arkmaterialets olika delar, dvs. avgränsat till de delar där problem uppstår.

Arkmaterialet kan vara av ett material med låg vidhäftning eller åtminstone delvis försett med en yta med låg vidhäftning, där vidhäftningen definierad såsom ytspänningsenergi ej överstiger 0,050 N/m, företrädesvis ej överstiger 0,043 N/m och helst ej överstiger 0,036 N/m, utvärderad med kontakvinkelmetoden enligt ASTM D-5725. Vid högre produktionshastigheter ökar det normala kravet på nämnda vidhäftning.

Arkmaterialet kan täcka hela stansformens yta men kan med ekonomisk fördel koncentreras till avgränsade delar av stansformen för att eliminera vissa problem för produktionen eller kunden ifråga.

Detta säkerställer att produktionen kan ske med förhöjd hastighet, att utskjutningen och anslutande rensning av förpackningsmaterialet kan ske med förhöjd kraft och därmed förhöjd hastighet, utan att frekvensen av skadade eller ofullständigt rensade förpackningsämnen samtidigt förhöjes.

Separata rensningsoperationer avses inte här utan enbart sådan rensning som sker i omedelbar anknytning till och är integrerad med förpackningsämnets utskjutning ur stansformen.

Kort beskrivning av bifogad ritning Uppfinningen kommer nu närmare att beskrivas i exemplifierande syfte under hänvisning till bifogad ritning, på Vilken: 10 15 25 -30 35 520757 9 iFig. 1 illustrerar en uppfinningsenlig stansform i det skede då en stanskniv börjar skära igenom ett förpackningsmaterial som ska stansas.

Fig. 2 illustrerar dragspänningskoncentrationen vid förpackningsmaterialets övre yta vid stansning enligt känd teknik.

Fig. 3 illustrerar dragspànningskoncentrationen vid förpackningsmaterialets övre yta vid stansning enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 4 illustrerar utskjutningskraften samt friktions- och vidhäftningskrafterna som verkar på stansspillet i stansnypet då det med hög hastighet skäres av och skjutes ut ur stansformen och samtidigt med högt tryck skjuvas bort av en roterande motvals från stansformens arkmaterialförsedda yta.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning I fig 1 illustreras en del av en stansform l försedd med stansdon, i det visade fallet tvà parallella stansknivar 2, utkastargummin 3 och ett arkmaterial 4 i stansningsskedet då stanskniven 2 tränger igenom ett förpackningsmaterial 5 som är klämt mellan arkmaterialet 4 och ett mothåll 6.

Trycket från stansformen 1 via utkastargummina 3 och arkmaterialet 4 ska vara högt mot förpackningsmaterialet 5 som ska stansas mot stansmothállet 6. Trots nämnda höga klämtryck från arkmaterialet kan förpackningsmaterialets 5 övre yta ändå glida något relativt arkmaterialet 4 genom att arkmaterialet 4 har en låg ytfriktion och/eller låg vidhâftning.

Under tiden stansknivarna 2 tränger in i förpackningsmaterialet 5 kan inte någon glidning ske just i dessa positioner men däremot kan fortfarande glidning av 10 15 20 25 30 520757 10 förpackningsmaterialet 5 ske under en stanslinjal, under tiden som stanstrycket pälastas. Först sedan stanskniven skurit av förpackningsmaterialet kan det återigen glida från aktuell knivposition.

Om det är en kort inspänningslångd mellan två stansdon i en tidigare känd stansform, dvs en stansform som ej uppvisar ett arkmaterial med låg ytfriktion och vidhäftning, så kan sträckgränsen lätt uppnås vid förpackningsmaterialets yta på grund av dragspänningskoncentrationen_ Emellertid med den uppfinningsenliga stansformen så ökar inspänningslängden och kan bli lika med avståndet mellan närliggande stansknivar 2 eftersom en viss glidning av förpackningsmaterialet 5 kan ske vid stanslinjalerna.

Efter fullständig genomskärning kan återigen glidning ske vid respektive kniv förutsatt att arkmaterialets friktion och vidhäftning år låg i förhållande till aktuella tryck och dragspänningar. Det betyder att dragspànningen i förpackningsmaterialets 5 yta kan spridas över en större sträcka såväl under genomskàrningen som omedelbart efter och därmed riskerar inte spânningarna i ytan att uppnå strâckgränsen eller sprickdrivande nivåer.

Det samma kan sägas om inspänningen mellan utkastargummit 3 och intilliggande stanskniv. Om utkastargummit 3 inte är försett med ett arkmaterial med en yta med låg friktion och/eller låg vidhäftning så uppstår en fast inspänning mellan utkastargummit 3 och stanskniven 2 och denna inspänningslängd är vanligtvis mycket kort, se fig. 2. Om istället utkastargummit 3 är försett med ett arkmaterial 4 med låg ytfriktion och/eller låg vidhäftning kan en glidning av förpackningsmaterialet 5 ske relativt utkastargummit 3 och inspänningslängden blir till nästa stanskniv 2, se fig. 3. 10 15 20 25 30 35 520757 » 11 *I fig 2 visas spänningskoncentrationen i känd teknik där fast inspànning sker mellan utkastargummina och stanskniven och i fig 3 visas spänningskoncentrationen enligt uppfinningen där viss glidning sker mellan förpackningsmaterialet och de arkmaterialförsedda utkastargummina. Även i en stansform med arkmaterial enligt känd teknik, dvs som inte har låg friktion och/eller låg vidhäftning mot förpackningsmaterialet, uppvisar spänningskoncentrationer enligt fig. 2.

För att minska spänningskoncentrationerna i förpackningsmaterialets 5 yta måste en glidrörelse i planriktningen tillåtas av förpackningsmaterialet 5 gentemot arkmaterialet 4 i stansformen 1.

En viss friktionskraft och en viss adhesion uppstår mellan förpackningsmaterialet 5 och arkmaterialet 4 då stanstrycket pålastas, varvid dragspänning 7 uppkommer på förpackningsmaterialets 5 yta. Då friktionskraften och adhesionskraften övervinns initieras viss glidning istället för att en spricka skulle uppstå i ytan. Den lösgjorda elastiska energin när glidningen initieras absorberas helt eller delvis i friktionsytan bort till nästa stanskniv 2 eller stanslinjal.

I fig. 4 visas hur stansspill 11 rensas bort vid rotationsstansning. Stansspillet 11 är i detta fall en del av förpackningsämnets kant som ska skäras bort för att ge förpackningsämnet rätt form. Som framgår skjuter arkmaterialet 4 ut stansspillet 11 medelst utkastargummits 3 tryckkraft 8 i riktning mot den roterande motvalsen 12, vilken fungerar som motháll. Samtidigt med utskjutningen av stansspillet 11 transporteras stansspillet 11 ut ur stansnypet av den roterande motvalsen 12 medelst skjuvning mot motvalsens 12 yta.

I känd teknik uppstod inte bara sprickbildningsstörningar enligt ovan utan även störningar vid stansspillets 11 separation rotationsstansformens yta, i båda fallen som en följd av att 10 15 520757 12 fixering i alla avseenden av förpackningsmaterialet eftersträvades under hela stansningsförloppet. Som en konsekvens av denna fixering mot arkmaterialet så att friktions- och vidhäftningskrafter 9, 10 verkade mellan stansspillet ll och det tidigare kända arkmaterialet 4 fördröjdes och stördes separationen och i vissa fall ”fastnade” stanspillet ll i rotationsstansformen 1 och riskerade att gå uppåt istället för att transporteras med motvalsen 12 i riktning nedåt, vilket resulterade i att en del av stansspillet ll under produktionen följde med ut tillsammans med de stansade förpackningsämnena, till stort besvär för användarna.

I föreliggande uppfinning som medger glidning under hela stansförloppet, innefattande arkmaterialet 4 med jämn och låg ytfriktion och låg vidhäftning, glider stansspillet ll redan innan det är helt avskuret och innan beskrivna utskjutnings- och/eller rensningsmoment startar, vilket leder till att motvalsen 12 med lätthet, utan fördröjning och störningar, med hög precision kan rensa bort stansspillet, trots tillämpning av höga tryck och höga hastigheter.

Claims (1)

1. 0 20 30 35 520757 13 Patentkrav U'l Stansform för stansning av förpackningsmaterial (5), innefattande stansknivar (2) och/eller stanslinjaler, varvid stansformen (1) åtminstone delvis är försedd med arkmaterial (4) som är så anordnat i stansformen (1) att sprickdämpning hos förpackningsmaterialet (5) erhålles åtminstone i anslutning till stansknivarna (2) och/eller stanslinjalerna, kännetecknat av att friktionen och vidhäftningen mellan är så låg arkmaterialet (4) och förpackningsmaterialet (5) att en relativ glidning kan ske mellan arkmaterialet (4) och förpackningsmaterialet (5) under stansningsförloppet, vilket inkluderar ett kombinerat utskjutnings- och rensningsförlopp. Stansform enligt patentkrav 1, i vilken arkmaterialet (4) är av ett material med låg ytfriktion eller åtminstone delvis försett med en yta med låg ytfriktion, där ytfriktionen ej överstiger 0,39. Stansform enligt patentkrav 2, i vilken ytfriktionen ej överstiger 0,33 och företrädesvis ej överstiger 0,27. Stansform enligt patentkrav l, i vilken arkmaterialet (4) är av ett material med låg vidhäftning eller åtminstone delvis försett med en yta med låg vidhäftning, där vidhäftningen ej överstiger 0,050. Stansform enligt patentkrav 4, i vilken vidhäftningen ej överstiger 0,043 och företrädesvis ej överstiger 0,036. 10 15 20 30 520757 14 Stansform enligt något av de föregående patentkraven, i vilken arkmaterialet (4) år av ett hydrofobt material eller är åtminstone delvis försedd med en yta av ett hydrofobt material. Stansform enligt något av de föregående patentkraven, i vilken arkmaterialet (4) innefattar teflon (PTFE) eller silikonolja eller år åtminstone delvis försedd med en yta innefattande teflon (PTFE) eller silikonolja. Förfarande för stansning av förpackningsmaterial medelst en stansform (1) innefattande stansknivar (2) och/eller stanslinjaler och arkmaterial (4) som år så anordnat i stansformen (1) att sprickdàmpning hos förpackningsmaterialet (5) erhålles åtminstone i anslutning till stansknivarna (2) och/eller stanslinjalerna, där förpackningsmaterialet (5) förs in i mellan nämnda stansform (1) och ett stansmothåll (6), varvid stansformen (l) och stansmothållet (6) bringas samman så att förpackningsmaterialet (5) stansas, kånnetecknat av att friktionen och vidhäftningen mellan arkmaterialet (4) och förpackningsmaterialet (5) år så låg att en relativ glidning sker mellan arkmaterialet (4) och förpackningsmaterialet (5) under stansningsförloppet, vilket inkluderar det kombinerade utskjutnings- och rensningsförloppet. Förfarande enligt patentkrav 8, varvid arkmaterialets (4) yta under stansningsperioden kontinuerligt tillföres med ett friktions- och vidhåftningsnedsåttande medel. 520757 15 lO.Förfarande enligt patentkrav 8, varvid arkmaterialets (4) under stansningsperioden intermittent tillföres med ett friktions- och vidhäftningsnedsättande medel. yt a