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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum Herstellen von faltbaren
Verpackungsbehältern
und Behälterteilen
aus thermoplastischen Folien sowie dadurch hergestellte Verpackungszuschnitte
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16.
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Es geht dabei um das Herstellen von
faltbaren Verpackungsbehältern
und Behälterteilen
aus weichmacherfreien thermoplastischen Folien, insbesondere aus
der Gruppe Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen
(PP) und Polyvinylchlorid (PVC) und deren Misch- und Verbundwerkstoffen,
durch Einprägen
von Faltkanten mittels linienförmiger
Werkzeuge und um das durch das Verfahren und die Werkzeuge hergestellte
Produkt, den Verpackungszuschnitt.
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Bei den Verpackungsbehältern, Behälterteilen
und Verpackungszuschnitten handelt es sich vorzugsweise, aber nicht
ausschließlich,
um Faltschachteln, Deckel und auch um sogenannte "Fenster" für andere
Verpackungsarten wie beispielsweise solche aus Karton. Sofern hierfür transparente
Folien verwendet werden, ermöglichen
diese dem Kaufinter essenten eine ungehinderte Betrachtung des Inhalts, der
zusammen mit der Verpackung sehr dekorativ gestaltet werden kann,
beispielsweise durch teilweises Bedrucken. Die Folien selbst können aber
auch ein- oder beidseitig mattiert und/oder in der Masse gefärbt sein.
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An derartige Verpackungsbehälter oder
deren Teile, die vom Hersteller wegen der Reduzierung des Transportvolumens
in der Regel flach liegend und stapelweise angeliefert werden, werden
im Verpackungsbetrieb, der mit vollautomatischen Verpackungsmaschinen
ausgestattet ist, hohe Anforderungen gestellt. So müssen z.B.
die flach liegenden Faltschachteln einzeln und nacheinander von
einem Stapel aufgenommen, in die Maschine eingelegt und in dieser
präzise
aufgerichtet werden, so daß ein
Hohlraum mit einem beispielsweise prismatischen Querschnitt gebildet
wird. Die betreffende Ware wird nun in die aufgerichtete Faltschachtel
eingeschoben, worauf diese an beiden Enden durch Klappen oder Laschen
automatisch verschlossen wird. Grundvoraussetzung hierfür ist, daß der Folienwerkstoff
an den Faltkanten leicht verformbar ist, ohne daß die zwischen den Faltkanten
liegenden Folienfelder verformt würden, und daß die Faltkanten
keine merklichen Rückstellkräfte erzeugen.
Außerdem
sollen durch den Faltvorgang keine scharfen Kanten, Zacken, Grate
oder dergleichen gebildet werden. Beim Herstellvorgang der Folienzuschnitte
ist weiterhin zu beachten, daß die
Verformung der Folien in den Bereichen der Faltkanten nicht zu einem
Welligwerden der zwischen den Faltkanten befindlichen Folienfelder
führt,
ein Vorgang, der durch eine gewisse Werkstoffverdrängung zumindest
gefördert
wird.
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Durch die
US 4 064 206 ist ein thermisches Verfahren
für die
Herstellung von Faltkanten mit jeweils einer einzigen Rille bekannt,
bei dem die Faltkanten-Lineale, die Elektrodenfunktion haben, gegen die
Folie, gegen eine Isolierstoffplatte und gegen eine Gegenelektrode
gepreßt
werden. An die Faltkanten-Lineale und an die Gegenelektrode wird
Hochfrequenz angelegt, wodurch der Folienwerkstoff in der Mitte
und unter den Faltkanten-Linealen
partiell aufgeschmolzen und unter dem Prägedruck seitlich verdrängt wird.
Durch die Verdrängung
bilden sich sogenannte Randwülste
aus, die die Faltkanten auf beiden Seiten begleiten. Derartige Vorrich tungen
verursachen wegen des Einsatzes von Hochfrequenz hohe Investitions-
und Betriebskosten, und außerdem
erweist sich die Verfahrensführung
als schwierig, da nämlich
die Temperatur der Faltkanten-Lineale
trotz des Vorhandenseins einer geregelten Kühlung nur schwer beherrschbar
ist und die Vorrichtung trotz des Vorhandenseins einer Isolierplatte
gelegentlich zu Spannungsüberschlägen neigt,
so daß der
Produktionsprozeß unterbrochen
werden muß. Das
betreffende Verfahren und die Vorrichtung wurden auch vornehmlich
für die
Verarbeitung von PVC-Folien entwickelt, die heute aus Gründen des Umweltschutzes
an Bedeutung verloren haben.
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Durch die
JP 4-9345 U sind ein Folienzuschnitt
und ein hierfür
vorgesehenes Prägewerkzeug,
ein sogenanntes Biege-Lineal, bekannt, bei dem sich an der einzigen
Prägekante
Zonen größerer und
geringerer Eindringtiefe abwechseln. Diese Zonen sind durch Flächen miteinander
verbunden, die exakt senkrecht zur Längsrichtung der Faltkante ausgerichtet
sind. Diese Raumform führt
beim Faltvorgang sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite
der Faltkanten zu scharfkantigen Oberflächen-Unregelmäßigkeiten,
die eine Beschädigung des
Inhalts der Verpackung begünstigen,
aber auch empfindliche Stoffe beschädigen können, wenn diese mit der Außenseite
der Verpackung in Berührung kommen.
Besonders empfindlich sind hierbei feine Seidenstoffe, wie sie für Halstücher, Schals
und Krawatten verwendet werden. Bei der Berührung mit einer derartigen
Verpackung können
aus dem Seidenstoff Fäden
gezogen werden. Hierbei ist zu beachten, daß ein Teil derartiger Verpackungen
als Geschenkpackungen für
die genannten Produkte in Frage kommt.
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Außerdem wurde bei derartigen
Faltkanten eine gewisse Bruchgefahr beobachtet. Die Ursache dafür liegt
darin, daß die
einer Faltkante benachbarten Folienfelder ja nicht nur um 90 Grad
zueinander gebogen werden müssen,
sondern zum Zwecke eines Versands teilweise auch um 180 Grad, so
daß Folienfelder
flach aufeinander liegen. Beim Aufrichten derartiger flach liegender
Faltschachteln muß dann
diese Biegung von 180 Grad in eine Biegung von 90 Grad zurückgeführt werden,
d.h. der Folienwerkstoff wird an einem Teil der Faltkanten durch Hin-
und Herbiegen in beiden Richtungen verformt. Als Ursache für den rauhen
Verlauf der Faltkanten und für
die Bruchneigung können
Spannungsspitzen vermutet werden, die an den scharfkantigen übergängen innerhalb
der Faltkanten entstehen.
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Das Präge- und Biegeverhalten von
Karton einerseits und weichmacherfreien transparenten Folien aus
Kunststoffen andererseits ist grundsätzlich verschieden, was sich
aus den Materialstrukturen erklärt:
Karton ist, wie Papier und Pappe auch, eine Fasermasse, die durch
Bindemittel, sog. Leime, mehr oder weniger fest zusammengehalten
wird. Die Bindung kann durch mechanische Verformung teilweise und
irreversibel aufgehoben und auch zerstört werden, wobei sich einzelnen
Fasern gegeneinander verschieben. Karton enthält üblicherweise in erheblichem
Maße Lufteinschlüsse, ist
also unter Auspressen der Luft kompressibel, so daß Kartonmaterial nicht
um eindringende Prägewerkzeuge "herumfließen" muß. Nach
der Verformung hat Karton nur geringe Rückstell- oder Rückfederungseigenschaften. Dies
gilt auch für
Laminate aus einzelnen Lagen von Faserstoffen und wird durch die
Literatur bestätigt, beispielsweise
auch durch die nachstghend abgehandelte
US 3 526 566 A .
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Weichmacherfreie transparente Folien
aus Kunststoffen sind hart und spröde, frei von Lufteinschlüssen und
daher inkompressibel; ihre Makromoleküle lassen sich unterhalb der
Erweichungstemperatur nicht wesentlich gegeneinander verschieben. Solche
Folien setzen Verformungskräften
einen außerordentlich
hohen Widerstand entgegen, weil der Folienwerkstoff mindestens teilweise
um eindringende Prägewerkzeuge "herumfließen" muß. Auch
nach der Verformung haben solche Folien ohne besondere Maßnahmen
hohe Rückstell-
oder Rückfederungseigenschaften,
was insbesondere bei der Faltschachtelherstellung und der automatischen
Füllung
solcher Faltschachteln erhebliche Probleme verursacht. Diese Probleme
konnten in der Vergangenheit nur ganz allmählich aber bisher nicht vollständig gelöst werden.
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In der Praxis des Verpackungswesens
sind daher getrennte Industriezweige entstanden, nämlich einerseits
die Kartonagenindustrie und andererseits die Kunststoff-Verpackungsindustrie.
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Durch die
US 3 526 566 A ist es bekannt,
die Faltung von Karton und Pappe dadurch zu erleichtern und zu lokalisieren,
daß man
den Werkstoff mittels zweier oder mehrerer paralleler Prägelineale
auf einer ebenen Unterlage mit Rillungen bzw. Falzlinien versieht
und dadurch die Fasern entweder zerschneidet oder schwächt und
den Faserverbund aufhebt, insbesondere zwischen den Falzlinien.
Als Maßbereich
für den
Abstand der Prägelineale
wird das 2- bis 4-Fache der Materialdicke angegeben. Bei 90-Grad-Faltungen,
wie sie bei Faltschachteln erforderlich sind, entstehen dadurch
bei jeweils zwei Falzlinien achteckige Querschnitte.
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Die
US 3 735 674 A offenbart ein ganz ähnliches
Verfahren für
Pappe und Karton. Der Abstand zweier Prägekanten beträgt gleichfalls
ersichtlich das Mehrfache der Materialstärke von Pappe und Karton.
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Bei sachverständiger Würdigung der
US 3 526 566 A und der
US 3 735 674 A bestand
mithin kein Anlaß,
diese Falztechnologie auf das Sachgebiet der weichmacherfreien Kunststoffverpackungen zu übertragen,
weil der Fachmann schon wegen der unterschiedlichen Materialstrukturen
keine Analogien vermuten oder gar erkennen konnte.
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In der WO 97/34761, die sich nahezu
ausschließlich
mit der Ausbildung der Werkzeuge befaßt, werden nun als Werkstoffe
für die
Verpackungsindustrie Pappe, Karton und Kunststoff-Folien nebeneinander
gestellt, ohne allerdings Angaben über die Beschaffenheit der
Kunststoff-Folien zu machen. Weichmacherhaltige (also "weiche") und eingefärbte (pigmentierte)
Kunststoff-Folien haben nun aber ein ganz anderes Präge- und
Biegeverhalten als weichmacherfreie und harte transparente Folien.
Dies ergibt sich beispielsweise aus dem RÖMPP CHEMIE LEXIKON, 9. Auflage,
1995, Band T-Z, Stichwort "Weichmacher", Seiten 5017 bis
5019. Dort ist anhand der 1 und 2 dargestellt, daß Weichmacher eine
Abstands- und Trennfunktion zwischen den Kettenmolekülen haben,
so daß Formänderungen
durch Molekülverschiebungen
ermöglicht
werden und die Kunststoffe erhöhte
elastische Eigenschaften besitzen. Die Kettenmoleküle werden
durch die Weichmacher aufgelockert und beweglicher, gleichzeitig
nehmen Weichheit und Dehnung des weichgemachten Kunststoffs zu,
und die Zugfestigkeit vermindert sich. Man spricht daher von Scharnier-
und Abschirmweichmachern.
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Solche "weichgemachten" Folien mögen zwar z.B. für Bucheinbände geeignet
sein; für
Verpackungsfolien, insbesondere für Faltschachteln, eignen sie
sich nicht, weil von diesen erwartet wird, daß die Wandflächen zwischen
den Faltkanten möglichst "bretthart"sind, die dazwischen
liegenden Faltkanten selbst aber möglichst weich und rückfederungsfrei.
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Dabei ist auch die Forderung zu erfüllen, daß zwei im
Winkel von 90 Grad zueinander stehende Wandflächen trotz der Faltkante eine
möglichst
große
Stabilität
gegen Einbeulen aufweisen, eine Forderung, die durch weichmacherhaltige
Folien nicht zu erfüllen
ist. Mit der überwindung
dieser Gegensätze befaßt sich
nun die Erfindung, für
die die WO 97/34761 keine Anregungen gibt.
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Kern der Offenbarung der WO 97/34761
ist die wellenförmige
Ausbildung der Prägekanten
der Werkzeuge. Dadurch soll der flexible Bereich der Prägung breiter
gemacht werden. Soweit der Faltwinkel angegeben ist, soll dieser
mehr als 90 Grad betragen, weil sich im Bereich der erzeugten Faltrille "Berge und Täler" gegenüberliegen.
Die Schrift befaßt sich
mit "Seitenwellungen" und "Höhenwellungen", betont aber mehrfach,
daß die "Höhenwellungen" den zusätzlichen "Seitenwellungen" überlagert sind.
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Nun zeigen die 5f und 12h Doppel-Prägekanten mit zwei Randwülsten, zwischen
denen eine konkave Vertiefung gebildet ist, bzw. Randwülste, zwischen
denen eine konkave Vertiefung gebildet ist. Unabhängig davon,
wie nun der Wellenverlauf der Werkzeuge ist, wird durch die Wellenbildung
die Länge
der Rillen in der Folie vergrößert, und
es muß zusätzlicher
Werkstoff in Längs-
und/oder Querrichtung der Rillen verdrängt bzw. verschoben werden,
was zu enormen Erhöhungen
der Preßkräfte führt. Hierfür sind Prägemaschinen
für weichmacherfreie
Verpackungsfolien in der Regel auch nicht annähernd ausgelegt.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die
Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 zum Herstellen von faltbaren Verpackungsbehältern und Behälterteilen
aus thermoplastischen Folien sowie dadurch hergestellte Verpackungszuschnitte
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16 anzugeben, durch auf
einfachste Weise und mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit
Verpackungszuschnitte hergestellt werden können, die sich zumindest weitgehend
rückfederungsfrei
flach legen und und ohne Bruchgefahr wieder öffnen bzw. aufstellen lassen,
und bei denen die Faltkanten in ihren Längsrichtungen sowohl innen
als auch außen
frei von scharfkantigen Querschnittsveränderungen sind.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe
erfolgt bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 und bei
den dadurch hergestellten Verpackungszuschnitten nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 16 durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs
16.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist
es auf einfachste Weise und mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit
möglich,
Verpackungszuschnitte herzustellen, die sich zumindest weitgehend rückfederungsfrei
flach legen und und ahne Bruchgefahr wieder öffnen bzw. aufstellen lassen,
und bei denen die Faltkanten in ihren Längsrichtungen sowohl innen
als auch außen
frei von scharfkantigen Querschnittsveränderungen sind. Weitere Vorteile
und vorteilhafte weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus der Detailbeschreibung
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Es ist dabei im Zuge weiterer Ausgestaltungen
des Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn – entweder einzeln oder in
Kombination –:
- – die
Prägungen
in den Folien bis zu einer Eindringtiefe 50 bis 80% der Dicke der
Folie vorgenommen wird,
- – die
tiefsten Linien der Rillen mit einem Abstand zwischen 0,4 und 2
mm erzeugt werden,
- – mindestens
ein Teil der Rillen mit einem spitzwinkligen Rillengrund ausgeführt wird,
- – mindesten
ein Teil der Rillen mit einem Rillengrund ausgeführt wird, der eine teilzylindrische Krümmung mit
einem Radius zwischen 0,05 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und
0,5 mm besitzt,
- – die
Prägungen
in den Folien bis zu einer Eindringtiefe von 20 bis 90% vorzugsweise
von 50 bis 80% der Dicke der Folie vorgenommen werden,
- – ein
Werkzeug mit zwei Prägekanten
verwendet wird, mit denen zwischen zwei Rillen mit teilzylindrischen
Rillengrund ein Vorsprung erzeugt wird,
- – die
Rillen mit gleicher Eindringtiefe erzeugt werden,
- – die
Rillen mit unterschiedlicher Eindringtiefe erzeugt werden,
- – bei
mehr als zwei Rillen die äußeren Rillen
mit größerer Eindringtiefe
erzeugt werden als die mindestens eine innere Rille, und/oder wenn
- – bei
mehr als zwei Rillen die äußeren Rillen
mit geringerer Eindringtiefe erzeugt werden als die mindestens eine
innere Rille.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
des Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen zum
Verfahren.
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Es ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen
des Verpackungszuschnitts besonders vorteilhaft, wenn – entweder
einzeln oder in Kombination –:
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- – die
Rillen in den Folien eine Tiefe von 20 bis 90% vorzugsweise von
50 bis 80% der Foliendicke aufweisen,
- – mindestens
ein Teil der Rillen im Rillengrund eine teilzylindrische Krümmung mit
einem Radius zwischen 0,05 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und
0,5 mm, aufweist,
- – die
tiefsten Linien der Rillen einen Abstand zwischen 0,4 und 2 mm aufweisen,
- – mindestens
ein Teil der Rillen im Rillengrund spitzwinklig ist,
- – der
mindestens eine Vorsprung zwischen den Rillen eine teilzylindrische
Krümmung
mit einem Radius zwischen 0,05 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,1
und 0,5 mm, aufweist,
- – der
mindestens eine Vorsprung zwischen den Rillen scharfkantig ausgebildet
ist,
- – die
teilzylindrische Krümmung
der Rillengründe und
die teilzylindrische Krümmung
der Vorsprünge
zwischen den Rillen durch tangentiale Flächen miteinander verbunden
sind, die einen öffnungswinkel
zwischen 0 und 90 Winkelgrad, vorzugsweise zwischen 20 und 60 Winkelgrad,
zwischen sich einschließen,
- – die
Faltkante zwei Rillen mit teilzylindrischen Rillengründen besitzt,
- – die
Tiefe der Rillen gleich groß ist,
- – die
Rillen unterschiedlich tief in die Folie eingeprägt sind und/oder
- – bei
mehr als zwei Rillen die Tiefe der äußeren Rillen größer ist
als die Tiefe der jeweils dazwischen liegenden Rille(n).
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
des Verpackungszuschnitts ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen zum
Verpackungszuschnitt.
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Die Werkzeuge und die Rillen sind über ihre gesamte
Länge glatt
bzw. frei von Querschnittsänderungen.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
werden nachfolgend anhand der 1 bis 20 näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf einen flachliegenden Folienzuschnitt für einen
Verpackungsbehälter aus
der Gruppe Faltschachteln,
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2 einen
Schnitt durch einen Ausschnitt aus einer Folie und ein Werkzeug
bei der Herstellung einer Faltkante durch Prägen,
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3 das
Werkzeug nach 2 in über-Kopf-Lage
und in perspektivischer Darstellung,
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4 einen
Ausschnitt aus einer Folie nach der Herstellung einer Faltkante
durch Prägen
in perspektivischer Darstellung,
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5 einen
Schnitt durch ein Werkzeug mit den wesentlichsten Parametern für die Formgebung der
Faltlinien,
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6 eine
Draufsicht auf einen Kreuzungspunkt zweier Faltlinien, deren einzelne
Rillen ineinander übergehen,
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7 eine
Draufsicht auf einen Kreuzungspunkt zweier Faltlinien, deren einzelne
Rillen im Abstand voneinander enden,
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8 einen
Schnitt durch eine Folie nach 4 mit
einer 90-Grad-Faltung
und außen
liegenden Rillen,
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9 einen
Schnitt durch eine Folie nach 4 mit
einer 180-Grad-Faltung
und außen
liegenden Rillen,
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10 einen
Schnitt durch eine Folie nach 4 mit
einer 90-Grad-Faltung
und innen liegenden Rillen,
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11 einen
Schnitt durch eine Folie nach 4 mit
einer 180-Grad-Faltung
und innen liegenden Rillen,
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12 einige
Variationsmöglichkeiten
eines Werkzeugs nach den 2, 3 und 5 in einer Schnittdarstellung,
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13 bis 16 weitere vorteilhafte Variationsmöglichkeiten
von Werkzeugen nach den 2, 3 und 5 in Schnittdarstellungen,
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17 bis 20 jeweils Querschnitte durch eine
Folie im Bereich einer Faltkante, und zwar:
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17 eine
Faltkante, hergestellt mit einem Werkzeug nach 13,
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18 eine
Faltkante, hergestellt mit einem Werkzeug nach 14,
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19 eine
Faltkante, hergestellt mit einem Werkzeug nach 15 und
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20 eine
Faltkante, hergestellt mit einem Werkzeug nach 16, Der hier gebrauchte Ausdruck "Prägekanten" beschreibt sowohl
solche in Form eines abgerundeten Wulstes mit einer äußersten
Mantellinie als auch solche in Form eines Daches mit einer Firstlinie.
Die besagten Linien verlaufen stets senkrecht zur Zeichenebene.
Auch müssen
die "Wülste" nicht von Teilzylinderflächen begrenzt
sein; es sind auch andere abgerundete Formen denkbar. Die "äußersten Mantellinien" und die Firstlinien
sind bei jeder Prägekante
diejenigen, die am tiefsten in die Folie 2 eindringen.
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In 1 ist
eine Draufsicht auf einen flachliegenden Folienzuschnitt 1 aus einer
thermoplastischen Folie 2 für einen Verpackungsbehälter aus
der Gruppe Faltschachteln dargestellt, der durch Schnittkanten 3 begrenzt
ist, die durch Stanzen hergestellt wurden. Innerhalb der Umrißlinien
befinden sich mehrere, rechtwinklig zueinander verlaufende Faltkanten 4,
die Wandelemente und Einstecklaschen voneinander abgrenzen. Derartige
Faltschachteln sind bekannt, so daß sich ein weiteres Eingehen
hierauf erübrigt.
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Jede der Faltkanten 4 ist
erfindungsgemäß ausgebildet
und besteht aus mindestens zwei Rillen, was jedoch mit dem unbewaffneten
Auge kaum, mittels einer Lupe oder eines Mikroskops deutlich zu
erkennen ist. Daher sind die Faltkanten 4 in der 1 nur durch jeweils eine
einzige Linie angedeutet.
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Die 2 zeigt
einen Schnitt durch einen Ausschnitt aus einer Folie 2 und
ein Werkzeug 5, dessen Einzelheiten anhand der 3 und 5 noch näher erläutert werden, bei der Herstellung
einer Faltkante 4 durch Prägen. Die Dicke der Folie 2 hat das
Maß D;
die maximale Eindringtiefe hat das Maß T, das je nach der geforderten
Flexibilität
zwischen 20 und 90% von D liegen kann. Die Foliendicke D kann je
nach der Größe der Verpackung
und der geforderten Steifigkeit zwischen 0,1 und 1,2 mm liegen.
Für die
Masse aller Fälle
kommen Foliendicken zwischen 0,2 und 0,6 mm in Frage.
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Das Maß T wird durch die beiden äußersten Mantellinien 6a und 7a von
teilzylindrisch abgerundeten linienförmigen Prägekanten 6 und 7 des
Werkzeugs 5 bestimmt. Zwischen den Prägekanten 6 und 7 befindet
sich ein linienförmiger
Hohlraum 8, in den der Werkstoff der Folie 2 je
nach der Eindringtiefe T mehr oder weniger tief eindringen kann,
was durch die Linie 11a angedeutet ist. Der größte Teil
des Werkstoffs wird verdrängt.
Es ist zu erkennen, daß die
Faltkanten 4 komplementär
zu dem eingedrungenen Teil des Werkzeugs 5 ausgebildet
sind. Die Kanten sind jedoch durch den Verformungsvorgang des Werkstoffs
gut abgerundet, so daß keine
scharfen Grate gebildet werden.
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3 zeigt
Einzelheiten des Werkzeugs 5 nach 2 in über-Kopf-Lage und in perspektivischer
Darstellung.
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4 zeigt
einen Ausschnitt aus der Folie 2 nach der Herstellung einer
der Faltkanten 4 durch Prägen mittels des Werkzeugs 5 in
perspektivischer Darstellung. Es wurden zwei parallele linienförmige Rillen 9 und 10 erzeugt,
zwischen denen ein linienförmiger
Vorsprung 11 stehen geblieben ist, der die Form eines Wulstes
hat. Diese Profilierung ermöglicht
Faltungen nach den 8/9 oder 10/11.
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5 zeigt
einen Schnitt durch den unteren Teil eines Werkzeugs 5 mit
den wesentlichsten Parametern für
die Formgebung der Faltkanten 4. Die Breite B des Werkzeugs 5 beträgt üblicherweise
etwa 1,5 mm, kann jedoch je nach den Erfordernissen der Flexibilität der Faltkanten 4 nach
unten oder oben verändert
werden. Die Prägekanten 6 und 7 sind
in ihren unteren Bereichen teilzylindrisch abgerundet und weisen
die Radien R1 auf, die zwischen 0,05 und 2 mm gewählt werden,
je nachdem ob die Breite B dies zuläßt. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen mit
einer Brite B von 1,5 mm betrug dieser Radius R1 zwischen 0,2 und
0,3 mm. Der zwischen den Prägekanten 6 und 7 liegenden
Hohlraum 8 endet nach oben hin, d.h. in seinem Grund, in
einer teilzylindrischen Fläche 8a mit
dem Radius R2, der zwischen 0,05 und 2 mm gewählt werden kann, je nachdem,
ob die Breite B dies zuläßt. Bei
bevorzugten Ausführungsbeispielen
mit: einer Breite B von 1,5 mm betrug dieser Radius R2 zwischen
0,1 und 0,2 mm, er kann jedoch auch zu Null gemacht werden, was
anhand der 12 noch näher erläutert wird.
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Die Höhe N ist der Abstand zweier
untereinander paralleler Ebenen E1 und E2, die auch parallel zu
einer Ebene E3 verlaufen, in der die an den tiefsten Stellen liegenden
Mantellinien 6a und 7a der Prägekanten 6 und 7 verlaufen.
Die Höhe
N beträgt
beispielhaft 0,16 mm, kann jedoch je nach der Dicke D der Folie 2 auch
größer oder
kleiner gewählt
werden, beispielhaft zwischen etwa 0,05 und 0,5 mm. In den Ebenen
E1 und E2 liegen auch die Krümmungs-Mittellinien
der Radien R1 und R2. Die ganze Anordnung ist spiegelsymmetrisch
zu einer Ebene E4 ausgebildet, die senkrecht zu den Ebenen E1, E2
und E3 verläuft.
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Dadurch werden zwischen den inneren
Enden der teilzylindrischen Flächen 6b und 7b der
Prägekanten 6 und 7 und
der teilzylindrischen Fläche 8a des
Grundes des Hohlraums 8 tangentiale ebene Flächen 12 gebildet,
deren öffnungswinkel "β" zwischen 0 und 60 Grad betragen kann
(siehe hierzu auch die 12).
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
beträgt
der Winkel "β" 44 Grad. Die außen liegenden
Enden der teilzylindrischen Flächen 6b und 7b der
Prägekanten 6 und 7 gehen
entlang der Linien 13 und 14 in die parallelen
Seitenflächen 15 und 16 des
Werkzeugs 5 über.
Dadurch werden zwei weitere tangentiale ebene Flächen 17 an die teilzylindrischen
Flächen 6b und 7b der
Prägekanten 6 und 7 gebildet,
die zu den Seitenflächen 15 und 16 unter einem
Winkel α stehen,
der zwischen 0 und 30 Grad betragen kann und vorzugsweise zu etwa
14 Grad gewählt
wird.
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Durch die Wahl und Lage der Krümmungsmittellinien
der Radien R1 und R2, werden in der Horizontalen die Abstände a und
b gebildet, die sich zum Maß der
Breite B addieren. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel betragen die
Maße a
= 0,28 mm und die Maße
b = 0,47 mm. Die Eindringtiefe in die Folie 2 ist durch
die Ebene E5 angedeutet und beträgt
bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
0,40 mm bei eine Foliendicke D von 0,60 mm.
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Die 6 zeigt
eine Draufsicht auf einen Kreuzungspunkt K1 zweier Faltkanten 4,
deren einzelne Rillen ineinander übergehen, während die 7 eine Draufsicht auf einen Kreuzungspunkt
K2 zweier Faltkanten 4 zeigt, deren einzelne Rillen im Abstand
voneinander enden. Dort enden auch die einzelnen Werkzeuge 5,
deren Enden erforderlichenfalls unter Winkeln von 45 Grad abgeschrägt sind,
um entsprechende Gehrungsfugen 18 zu bilden.
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Die 8 zeigt
einen Schnitt durch eine Folie 2 nach 4 mit einer 90-Grad-Faltung und außen liegenden
Rillen 9 und 10. Diese Stellung wird erreicht,
wenn sich z. B. eine Faltschachtel in aufgerichtetem Zustand zum Einschieben
von Verpackungsgut befindet. Die 9 zeigt
einen Schnitt durch eine Folie 2 nach 4 mit einer 180-Grad-Faltung und außen liegenden
Rillen 9 und 10. Diese Stellung wird erreicht,
wenn sich z.B. eine Faltschachtel in flachgelegtem Zustand zum Transport
der leeren Faltschachteln befindet. Die äußere Lage von Rillen 9 und 10 und
Vorsprung 11 wird bevorzugt.
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Die 10 zeigt
einen Schnitt durch eine Folie 2 nach 4 mit einer umgekehrten 90-Grad-Faltung
und dadurch innen liegenden Rillen 9 und 10 während die 11 einen Schnitt durch eine
Folie nach 4 mit einer
analogen 180-Grad-Faltung und innen liegenden Rillen 9 und 10 zeigt.
Bezüglich dieser
möglichen
Stellungen wird auf die Beschreibung der 8 und 9 verwiesen.
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Aus einem Vergleich der 8/9 mit den 10/11 geht die enorme Flexibilität einer
erfindungsgemäß erzeugten
Prägung
hervor.
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Die 12 zeigt
zwei Variationsmöglichkeiten
eines Werkzeugs 5 nach den 2, 3 und 5 in einer Schnittdarstellung. Der Hohlraum 8 kann
in Richtung auf seinen Grund entweder spitzwinklig nach Art eines
Spitzdaches konvergieren (strichpunktierte Linien 8b) oder
quaderförmig,
ggf. mit im Grund abgerundeten Ecken, ausgebildet sein (gestrichelte
Linien 8c). Dazwischen liegt eine beträchtliche Anzahl von Variationsmöglichkeiten.
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Die 13 bis 16 zeigen weitere vorteilhafte Variationsmöglichkeiten
von Werkzeugen nach den 2, 3 und 5 in Schnittdarstellungen:
Bei dem
Werkzeug 5 nach 13 sind
drei linienförmige
Prägekanten
vorhanden, und zwar – ähnlich wie bei 5 – zwei abgerundete äußere Prägekanten 6 und 7,
und eine symmetrisch dazwischen liegende dachförmige Prägekante 19 mit einer
linearen Firstlinie 19a. Die äußersten Mantellinien 6a und 7a und die
Firstlinie 19a liegen in der gemeinsamen, bereits beschrieben
Ebene E3.
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Bei dem Werkzeug 5 nach 14 sind ebenfalls drei linienförmige Prägekanten
vorhanden, und zwar zwei äußere dachförmige Prägekanten 6 und 7 mit
Firstlinien 6c und 7c, und eine symmetrisch dazwischen
liegende Prägekante 20 die
von einer Teilzylinderfläche 20b mit
einer linearen äußeren Mantellinie 20a begrenzt
ist. Die Firstlinien 6c und 7c und die Mantellinie 20a liegen
in der gemeinsamen, bereits beschrieben Ebene E3.
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Bei dem Werkzeug 5 nach 15 sind ebenfalls drei linienförmige Prägekanten
vorhanden, und zwar zwei äußere wulstförmige Prägekanten 6 und 7, und
eine symmetrisch dazwischen liegende Prägekante 21, die von
zwei Teilzylinderflächen 21a und 21b begrenzt
ist, zwischen denen eine wulstförmige Rippe 21c mit
einer linearen äußereren
Mantellinie angeordnet ist. Die Mantellinien 6a und 7a liegen
in einer waagrechten Ebene E6, die gegenüber der bereits beschrieben
Ebene E3 um den Abstand c zurückgesetzt
ist. Die Staffelung in der Tiefe bestimmt die unterschiedliche Eindringtiefe
in die Folie 2, die hier nicht gezeigt ist.
-
Bei dem Werkzeug 5 nach 16 sind wiederum zwei wulstförmige Prägekanten 6 und 7 mit Teilzylinderflächen 6b und 7b und
mit äußersten Mantellinien 6a und 7a vorhanden.
Die Radien R4 überschneiden
sich – wie
durch die gestrichelten Fortsetzungen der Kreisbögen angedeutet – derart um
das Maß M,
daß zwischen
den Mantellinien 6a und 7a ein Hohlraum 8 gebildet
wird, der die weiter oben beschriebene Funktion hat. Die Radien
R4 und das Maß M
können
dem Verwendungszweck entsprechend variiert werden.
-
Durch die Zahl der Prägekanten
bzw. der dazwischen liegenden Hohlräume kann die Flexibilität der Faltkanten 4 in
der Folie 2 gezielt beeinflußt werden.
-
Bei den Ausführungsbeispielen von Prägungen nach
den 17 bis 20 werden die Rillen je einer
Faltkante 4 im Querschnitt (rechtwinklig zum Verlauf der
Faltkante und zur Zeichenebene) deutlicher gezeigt: In allen Fällen sind
zwischen den Rillen linienförmige
Vorsprünge
vorhanden, die jedoch nicht näher
bezeichnet sind.
-
In 17 liegt
zwischen zwei Rillen 9 und 10 mit Teilzylinderflächen 9a und 10a eine
Rille 31 mit zwei spitzwinkligen Dachflächen 31a. In 18 liegt zwischen zwei Rillen 9b und 10b mit
je zwei spitzwinkligen Dachflächen
eine Rille 31b mit einer Teilzylinderfläche. Die Tiefe ist jeweils
gleich groß.
-
In 19 sind
drei Rillen 9c, 10c und 31c mit Teilzylinderflächen vorhanden,
von denen die beiden äußeren Rillen 9c und 10c in
ihrem Grund einen kleineren Radius aufweisen als die mittlere Rille 31c,
die zusätzlich
noch durch eine feine Nut 31d vertieft ist.
-
In 20 sind
zwei Rillen 9 und 10 gezeigt, deren Teilzylinderflächen 9a und 10a sich
derart schneiden, daß zwischen
ihnen ein Vorsprung 11 gebildet wird.
-
- 1
- Folienzuschnitt
- 2
- Folie
- 3
- Schnittkanten
- 4
- Faltkanten
- 5
- Werkzeug
- 6
- Prägekante
- 6a
- Mantellinie
- 6b
- Fläche
- 6c
- Firstlinie
- 7
- Prägekante
- 7a
- Mantellinie
- 7b
- Fläche
- 7c
- Firstlinie
- 8
- Hohlraum
- 8a
- Fläche
- 8b
- Linien
- 8c
- Linien
- 9
- Rille
- 9a
- Teilzylinderfläche
- 9b
- Rille
- 9c
- Rille
- 10
- Rille
- 10a
- Teilzylinderfläche
- 10b
- Rille
- 10c
- Rille
- 11
- Vorsprung
- 11a
- Linie
- 12
- Flächen
- 13
- Linie
- 14
- Linie
- 15
- Seitenfläche
- 16
- Seitenfläche
- 17
- Flächen
- 18
- Gehrungsfugen
- 19
- Prägekants
- 19a
- Firstlinie
- 20
- Prägekante
- 20a
- Mantellinie
- 20b
- Teilzylinderfläche
- 21
- Prägekante
- 21a
- Teilzylinderfläche
- 21b
- Teilzylinderfläche
- 21c
- Rippe
- 31
- Rille
- 31a
- Dachflächen
- 31b
- Rille
- 31c
- Rille
- 31d
- Nut
- a
- Abstände
- b
- Abstände
- c
- Abstand
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- B
- Breite
- D
- Dicke
- E1
- Ebene
- E2
- Ebene
- E3
- Ebene
- E4
- Ebene
- E5
- Ebene
- E6
- Ebene
- H
- Höhe
- K1
- Kreuzungspunkt
- K2
- Kreuzungspunkt
- M
- Maß
- R1
- Radius
- R2
- Radius
- R3
- Radien
- R4
- Radien
- T
- Eindringtiefe