DE102012224315A1

DE102012224315A1 - Verfahren zum Herstellen eines bedruckten Behälters

Info

Publication number: DE102012224315A1
Application number: DE201210224315
Authority: DE
Inventors: Norbert Fenkart
Original assignee: CCL Label GmbH Austria
Current assignee: CCL Label GmbH Austria
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-26

Abstract

Zum Herstellen von jeweils vollflächig mit einem Druckmuster bedruckten Behältern wird vorgeschlagen, dass ein Folienverbund aus einer vergleichsweise dicken, im Wesentlichen formstabilen Basisfolie (5) und einer mit Druckmustern für die Dekoration von tiefzuziehenden Behältern (1) bedruckten Druckfolie (9) in einer Tiefziehstation (19) thermogeformt werden. Die Folien (5, 9) bestehen aus thermoplastischem Kunststoff. Die Folien (5, 9) des Folienverbunds (3) werden in einer Laminierstation (15) mit Hilfe von Elektronenstrahlen härtbarem Klebstoff aneinander fixiert. In einer Variante werden die Folien (5, 9) elektrostatisch aneinander fixiert der Tiefziehstation (19) zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von jeweils mit einem Druckmuster bedruckten Behältern.
Beispielsweise in der Nahrungsmittelindustrie ist es üblich, Produkte in Behältern abzupacken, die durch thermoplastische Formung aus im Wesentlichen formstabiler thermoplastischer Kunststofffolie aber auch Aluminiumfolie, beispielsweise durch Tiefziehen oder Einblasen in eine Form hergestellt werden. Behälter dieser Art können eine vergleichsweise komplizierte dreidimensionale Form haben, sollen aber dennoch zumindest auf ihrer Außenseite mit einem Druckmuster dekoriert werden. Für die Dekoration ist es beispielsweise bekannt, auf die Seitenwände der vorgefertigten Behälter Etiketten aufzukleben, oder es werden bei im In-Mold-Verfahren hergestellten Behältern diese Etiketten in die den Behälter formende Form vorab eingelegt, so dass sich die Etiketten thermoplastisch mit dem Behälter verbinden. In der Praxis hat sich gezeigt, dass sich mit Hilfe von Etiketten nur sehr einfach geformte Behälterflächen, wie zum Beispiel ebene oder zylindrische oder konische Flächen dekorieren lassen. Die Methode Behälter mit Hilfe von Etiketten zu dekorieren stößt an ihre Grenzen, wenn sich die Dekoration von den Seitenflächen des Behälters auch über dessen Boden hinweg erstrecken soll. Insbesondere lassen sich Behälter mit Hilfe von Etiketten nicht vollflächig dekorieren.
Aus WO 93/08018 A1 ist es bekannt, Behälter aus einem Laminat thermoplastischer Folien tiefzuziehen. Das Laminat besteht aus einer im Wesentlichen formstabilen Basisfolie aus thermoplastischem Kunststoffmaterial, auf die eine mit einem die Dekoration des Behälters bestimmenden Druckmuster bedruckte, flexible Druckfolie aus thermoplastischem Kunststoffmaterial aufgeklebt ist. Die Druckfolie überdeckt die gesamte Außenfläche des tiefgezogenen Behälters und erlaubt damit eine vollflächige Dekoration.
Um zu verhindern, dass sich die Basisfolie und die Druckfolie während des indexierten Tiefziehvorgangs relativ zueinander zu verschieben, wird bei dem aus WO 93/08018 bekannten Verfahren die Druckfolie in einer Laminierstation auf die Basisfolie aufgeklebt. Die Abbindezeit des Laminierklebstoffs begrenzt die Rate, mit der das Folienlaminat hergestellt werden kann und damit die Herstellungsrate an tiefgezogenen Behältern, wenn eine Parallelverarbeitung mit mehreren Laminierstationen vermieden werden soll.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg zu zeigen, wie mit einem Druckmuster bedruckte Behälter mit vergleichsweise geringem apparativen Aufwand rascher als bisher hergestellt werden können.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen von jeweils mit einem Druckmuster bedruckten Behältern, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen einer Basisfolie aus einem tiefziehbaren Material, insbesondere einer im Wesentlichen formstabilen solchen Basisfolie,
b) Bereitstellen einer von der Basisfolie gesonderten, flexiblen Druckfolie, die mit einer Vielzahl der Druckmuster, insbesondere mit einer Vielzahl in einem vorbestimmten Raster angeordneter Druckmuster bedruckt ist,
c) Zusammenführen der Basisfolie und der Druckfolie zu einem Folienverbund, in welchem die Basisfolie und die Druckfolie aneinander fixiert sind,
d) Zuführen des Folienverbunds zu einer Tiefziehstation mit wenigstens einem die Form der Behälter bestimmenden Tiefziehnest, insbesondere mit mit einer Vielzahl in dem vorbestimmten Raster der Druckmuster angeordneten, die Form der Behälter bestimmenden Tiefziehnestern, derart, dass das Druckmuster des Folienverbunds und das Tiefziehnest bzw. die Druckmuster und die Tiefziehnester zueinander ausgerichtet sind,
e) Tiefziehformen des Folienverbunds in der Tiefziehstation zu einer Vielzahl Behälter und
f) Abtrennen der Behälter von dem Folienverbund.

Die erfindungsgemäße Verbesserung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Basisfolie und die Druckfolie in Schritt c)

– entweder mit einem strahlungsaktivierbaren Klebstoff innerhalb und/oder außerhalb der mit den einzelnen Behältern überlappenden Bereichen der Druckmuster aneinander fixiert werden,
– oder mit einem durch Wärme aktivierbaren Klebstoff oder einem bei einer höheren Temperatur als einer im Schritt e) auf den Folienverbund einwirkenden Temperatur erweichenden Schmelzklebstoff innerhalb und/oder außerhalb der mit den einzelnen Behältern überlappenden Bereichen der Druckmuster aneinander fixiert werden,
– oder mit einem Haftklebstoff innerhalb und/oder außerhalb der mit dem einzelnen Behältern überlappenden Bereichen der Druckmuster aneinander fixiert werden,
– und/oder dass zusätzlich oder alternativ die Basisfolie und die Druckfolie durch elektrostatische Aufladung oder durch thermoplastisches Verbinden, insbesondere Ultraschallverschweißen oder durch mechanisches Vernadeln aneinander fixiert werden.

Unter einem ersten Aspekt der Erfindung werden die Basisfolie und die Druckfolie mit Hilfe eines strahlungsaktivierbaren Klebstoffes aneinander fixiert. Der Klebstoff kann die Folien im Wesentlichen ganzflächig verbinden, insbesondere also auch im Bereich der Druckmuster. Strahlungsaktivierbare Klebstoffe binden im Gegensatz zu lösungsmittelbasierten Klebstoffen auch bei Laminierung von Kunststofffolien und/oder Metallfolien innerhalb einiger weniger Sekunden ab, so dass der Laminierungsschritt gegebenenfalls inline mit der Tiefziehherstellung der Behälter verbunden werden kann.
Als strahlungsaktivierbarer Klebstoff könnte in an sich bekannter Weise ein durch Ultraviolettlicht härtbarer Klebstoff (UV-Klebstoff) eingesetzt werden. Einer solcher Klebstoff enthält jedoch toxische Fotoinitiatoren, die ohne zusätzliche, aufwendige Barriereschichten in dem Folienverbund durch die Behälterwände migrieren können, insbesondere wenn es sich um Kunststofffolien handelt. UV-Klebstoffe verbieten sich deshalb bei Nutzung der Behälter im Nahrungsmittelbereich. Nahrungsmittelunbedenklich sind hingegen durch Elektronenstrahlen härtbare Kunststoffe, die deshalb unter dem ersten Aspekt der Erfindung bevorzugt sind und auch zur Fixierung der Folien im Bereich der Druckmuster einsetzbar sind.
UV-Klebstoffe setzen für die Aktivierung durch UV-Licht voraus, dass wenigstens eine der zu verbindenden Folien im Klebstoffbereich transparent ist. Üblicherweise ist jedoch die Basisfolie opak, um den Behälterinhalt später vor Licht zu schützen und bei ganzflächiger Dekoration des Behälters ist auch dieser Bereich für UV-Licht undurchlässig. In einer Variante des ersten Aspekts der Erfindung lassen sich dennoch auch durch Ultraviolett-Lichtstrahlen härtbare Klebstoffe in Schritt c) verwenden, wenn in den Schritten a) und/oder b) transparente Folien bereitgestellt werden und der durch Ultraviolett-Lichtstrahlen härtbare Klebstoff auf die Basisfolie und/oder die Druckfolie außerhalb der mit den einzelnen Behältern überlappenden Bereichen der Druckmuster aufgetragen wird. Die durch UV-Klebstoff verbundenen Bereiche werden nach dem Tiefziehen der Behälter abgetrennt, so dass die vorstehend erläuterten Migrationsprobleme der toxischen Fotoinitiatoren des UV-Klebstoffs vermieden werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Folien durch den UV-Klebstoff außerhalb der Druckmuster lediglich vorfixiert werden und im Schritt e), d. h. während der Thermoformung auch im Bereich der Druckmuster thermoplastisch miteinander verbunden werden. Dies kann einerseits durch direktes thermoplastisches Verschweißen der Folien z. B. durch Ultraschallverschweißen erfolgen oder aber durch wärmeaktivierbaren Klebstoff oder Schmelzklebstoff oder Haftklebstoff, der die Folien im Bereich der Druckmuster verbindet.
Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung werden die Basisfolie und die Druckfolie des Folienverbunds innerhalb und/oder außerhalb der mit den einzelnen Behältern überlappenden Bereiche der Druckmuster mittels eines wärmeempfindlichen Klebstoffes aneinander fixiert. Bei dem wärmeempfindlichen Klebstoff kann es sich um einen durch Wärmeeinwirkung aktivierbaren und dann abbindenden Klebstoff handeln oder aber um einen Schmelzklebstoff, der bei einer höheren Temperatur als der während des Tiefziehschritts e) auf den Folienverbund einwirkenden Temperatur erweicht. Der durch Wärme aktivierbare Klebstoff härtet im Schritt c) aus und verbindet die Folien auch während des Tiefziehschritts e), während der Schmelzklebstoff im Tiefziehschritt e) seine Erweichungstemperatur nicht erreicht und dementsprechend die Folien auch während des Tiefziehschritts aneinander fixiert.
Unter einem dritten Aspekt der Erfindung werden die Basisfolie und die Druckfolie durch elektrostatische Aufladung der aus Kunststoff bestehenden, elektrisch isolierenden Folien aneinander fixiert. Diese Fixierung lässt sich mit vergleichsweise geringem apparativen Aufwand für die elektrostatische Aufladung realisieren und in den meisten Anwendungsfällen kann auf zusätzliche Fixierung durch Klebstoff verzichtet werden. Um bei der späteren Lagerung der gegebenenfalls bereits gefüllten Behälter zu verhindern, dass sich die Druckfolie bei Entladung des Folienverbunds wieder von der Basisfolie löst, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Basisfolie und die Druckfolie im Schritt c) durch die elektrostatische Aufladung aneinander lediglich vorfixiert werden, während die Endfixierung im Tiefziehschritt e) mit einem auf die Basisfolie und/oder die Druckfolie aufgetragenen, durch Wärme aktivierbaren und dann abbindenden Klebstoff oder Schmelzklebstoff oder Haftklebstoff und/oder durch direktes thermoplastisches Verbinden bzw. Verschweißen z. B. Ultraschallschweißen der aus thermoplastischem Kunststoffmaterial bestehenden Folien aneinander endfixiert werden.
Die Basisfolie und die Druckfolie bestehen aus in einer bevorzugten Variante thermoplastischem Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen oder dergleichen. Die Basisfolie ist bevorzugt biegesteifer als die Druckfolie, wobei sich die größere Biegesteifigkeit auch aus der Dicke der Basisfolie ergeben kann, die bevorzugt dicker als die Druckfolie ist. Die Basisfolie ist beispielsweise 200 bis 900 μm dick, vorzugsweise 400 bis 700 μm. Die Druckfolie ist bevorzugt dünner als die Basisfolie und kann eine Dicke zwischen 30 und 70 μm haben, beispielsweise 40 bis 60 μm. Vorzugsweise ist die Druckfolie auf der die Außenseite des Behälters bildenden Oberfläche der Basisfolie angeordnet und zum Schutz des aufgedruckten Dekorationsmusters im Konterdruck bedruckt, so dass das Druckmuster auf dem Behälter geschützt zwischen der Basisfolie und der Druckfolie gelegen ist. Es versteht sich, dass in diesem Fall die Druckfolie aus transparentem Kunststoffmaterial besteht. Soweit die Basisfolie transparent ist, kann die Druckfolie auch auf der Innenseite des Behälters gelegen sein. Es versteht sich, dass die Druckfolie den Behälter auch auf der Innenseite sichtbar vollflächig dekorieren kann bzw. dass sowohl die Außenseite und die Innenseite des Behälters dekoriert sein können. Bei Bedarf kann die Basisfolie beiderseits mit Druckfolien laminiert sein.
Es versteht sich, dass die Basisfolie und/oder die Druckfolie ihrerseits als mehrschichtiger Verbund ausgebildet sein können, insbesondere um weitere Funktionsschichten, wie z. B. eine Barriereschicht oder dergleichen in den Schichtverbund zu integrieren.
Es versteht sich ferner, dass die Basisfolie, soweit es auf ihre thermoplastischen Eigenschaften nicht ankommt, gegebenenfalls auch durch eine Metallfolie, beispielsweise eine Aluminiumfolie gebildet sein kann. Im Unterschied zum thermoplastischen Tiefziehen des aus thermoplastischen Folien bestehenden Folienverbunds wird der aus der Metallfolie und der Druckfolie bestehende Folienverbund im Wesentlichen nicht gereckt und wird kalt geformt.
Wenngleich es denkbar wäre, das den Behälter dekorierende Druckmuster unmittelbar auf die dem Behälter Formstabilität verleihende Basisfolie zu drucken, hat es sich in der Praxis doch als zweckmäßig erwiesen, das Druckmuster auf eine von der Basisfolie gesonderte, flexible Druckfolie aufzudrucken, da auf diese Weise der Vorrat an vergleichsweise dicker Basisfolie neutral, d. h. unbedruckt vorgehalten werden kann, während die verglichen mit der Basisfolie sehr dünne Druckfolie einfacher bevorratet und einer sich ändernden Dekoration angepasst werden kann. Soweit die Druckfolie für sich keine für den Druckvorgang ausreichende Steifigkeit hat, kann die Druckfolie in an sich bekannter Weise auf einer nachträglich wieder zu entfernenden Hilfsträgerfolie aufliegend durch die Druckmaschine geführt sein.
Zum Tiefziehen des Folienverbunds können herkömmliche Verfahren angewandt werden, beispielsweise Einblasen in eine Formmatrize oder Einsenken eines Formstempels in eine unter Druck stehende Flüssigkeit oder dergleichen. Um ungleichmäßig auf die Folien des Folienverbunds einwirkende Scherkräfte zu mindern, umfasst die Tiefziehstation zweckmäßigerweise durch einen Stempel und eine Matrize definierte Tiefziehnester. Der Folienverbund wird hierbei am Öffnungsrand der Matrize durch Niederhalter oder dergleichen geklemmt, so dass Nachliefern des Folienverbunds beim Einsenken des Stempels in die Matrize verhindert wird, wie dies beim Tiefziehen üblich ist.
Durch die dreidimensionale Verformung des Folienverbunds werden die Druckmuster in den gereckten und/oder gekrümmten Bereichen des Behälters verzerrt. Dies führt nicht nur zu einer Verformung der Geometrie der Dekoration, sondern auch zu Farbänderungen, beispielsweise zu einer Aufhellung der Farben in beim Tiefziehen gereckten Bereichen des Druckmusters. Beispielsweise würde ein im Druckmuster des Folienverbunds dargestellter ursprünglich kreisförmiger Fleck durch Recken des Verbundmaterials beim Tiefziehen auf dem Behälter elliptisch verformt wiedergegeben werden, wobei die Farbe des Flecks aufgehellt wäre. Um die Dekoration auf den Behälter form- und farbrichtig darstellen zu können, ist es aus WO 93/080108 A1 bekannt, das Druckmuster vorverzerrt auf die Druckfolie aufzudrucken, und durch geeignete Änderung der Farben des Druckmusters dafür zu sorgen, dass nach dem Tiefziehen die Dekoration mit gewünschter Geometrie und Farbe auf dem Behälter erscheint. Ähnliche Vorverzerrungsverfahren sind aus GB 2 329 607 A und US 4,956,906 A bekannt.
Im Rahmen der Erfindung werden die Behälter auf ihrer Innenseite und/oder Außenseite bevorzugt vollflächig durch Druckmuster dekoriert. Bevorzugt sind die Druckmuster hierzu abhängig von der Form der Behälter vorverzerrt auf die Druckfolie aufgedruckt, derart, dass die Vorverzerrung eine bei der Tiefziehformung im Schritt e) sich ergebende Flächenverzerrung des Druckmusters auf dem Behälter im Wesentlichen ausgleicht. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Druckmuster hierbei als Bildpunktraster mit abhängig von der Form des Behälters vorverzerrten Rasterabständen benachbarter Bildpunkte und/oder vorverzerrter Größe der Bildpunkte aufgedruckt, derart, dass die Vorverzerrung auch eine bei der Tiefziehformung sich ergebende Farb- und/oder Helligkeitsverzerrung der Druckmuster auf den Behältern im Wesentlichen ausgleicht.
Für die Bereitstellung der Druckfolie in Schritt b) werden die Druckmuster bevorzugt mit Lösungsmittelfarbe auf die Druckfolie aufgedruckt. Mit Lösungsmittelfarbe gedruckte Druckmuster sind hinreichend elastisch, um beim Strecken des Folienverbunds sich gleichfalls dehnen zu können und nicht zu reißen. Die Druckmuster werden zweckmäßigerweise im Tiefdruckverfahren oder Hochdruckverfahren, also in Bildpunkte gerastert gedruckt. Geeignet sind insbesondere Rotationstiefdruckverfahren oder Rotationshochdruckverfahren (Flexodruckverfahren). Speziell geeignet ist das Rotationshochdruckverfahren mit einem Zentralzylinder, der die flexible Druckfolie durch eine Vielzahl Druckwerke führen kann, ohne dass sich die Registerlage der Druckfolie ändert. Es versteht sich, dass auch digitale Druckverfahren angewandt werden können.
Die Basisfolie und die Druckfolie können entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren mit im Wesentlichen vernachlässigbarer Fixierungszeitspanne zu dem Folienverbund vereinigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich deshalb insbesondere für eine Inline-Fertigung der Behälter, wobei auch die Befüllung der Behälter und das Verschließen der Behälter mittels einer Deckelfolie in den Inline-Fertigungsprozess miteinbezogen werden kann. Dies gilt insbesondere auch für mehrkammerige Behälter, die gleichfalls vollflächig dekoriert werden können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Anlage zum Herstellen und Befüllen insbesondere vollflächig dekorierter Behälter;
2 eine Draufsicht auf eine in der Anlage verwendete Druckfolie, gesehen in Richtung eines Pfeils II in 1;
3 eine Schnittansicht eines in der Anlage verwendeten Folienverbunds, gesehen entlang einer Linie III-III in 1;
4a, 4b, 5, 6a und 6b schematische Darstellungen gerasterter Dekorationsmusterdetails zur Erläuterung von Verzerrungseffekten bei der Dekoration tiefgezogener Behälter.
1 zeigt eine Inline-Fertigungsanlage für die Herstellung und Befüllung von z. B. auf ihrer Außenfläche im Wesentlichen vollflächig dekorierten Behältern 1 durch Thermoformung eines bedruckten Folienverbunds 3 (3) aus einer im Wesentlichen formstabilen, die Behälterform bestimmenden Basisfolie 5 und einer z. B. mittels einer Klebstoffschicht 7 auf die Basisfolie 5 auflaminierten Druckfolie 9. Die Basisfolie 5 und die Druckfolie 9 bestehen aus thermoplastischem Kunststoffmaterial. In eine Variante kann die Basisfolie 5 auch als Metallfolie z. B. Aluminiumfolie ausgebildet sein. Die Druckfolie 9 ist hierbei mit die Behälter 1 vollflächig dekorierenden Druckmustern 11 bedruckt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Druckfolie 9 aus transparentem Kunststoffmaterial und ist auf der Außenseite des Behälters 1 angeordnet, wobei das Druckmuster 11 im Konterdruck gedruckt ist und damit von außen sichtbar geschützt zwischen der Basisfolie 5 und der Druckfolie 9 gelegen ist. Die Basisfolie 5 ist zwischen 200 und 900 μm, beispielsweise 600 μm dick und damit dicker und vor allem steifer als die Druckfolie 9, die etwa 30 bis 60 μm, beispielsweise 50 μm dick ist. Die Basisfolie 5 ist opak, kann aber auch transparent sein. Die Druckfolie 9 kann gegebenenfalls auch auf der im Inneren des Behälters 1 zu liegen kommenden Fläche der Basisfolie 5 auflaminiert sein, so dass bei transparenter Basisfolie 5 das Druckmuster 11 gegebenenfalls durch die Basisfolie 5 hindurch betrachtet werden kann. Es versteht sich, dass auf beiden Seiten der Basisfolie 5 oder nur auf deren Innenseite bedruckte Druckfolien angebracht sein können, um den Behälter innen und außen oder auch nur innen zu dekorieren. Wenngleich die Behälterform zweckmäßigerweise durch die Formstabilität der Basisfolie 5 gewährleistet wird, um mit dünnen Druckfolien 9 arbeiten zu können, so versteht sich doch, dass die Formstabilität des Behälters durch den Folienverbund 3 bestimmt wird, so dass beide Folien 5, 9 für sich genommen nicht hinreichend formstabil sein müssen.
Bei der Fertigung und Füllung der Behälter 1 wird, wie 1 zeigt, die Basisfolie 5 in neutraler, d. h. unbedruckter Form von einer Vorratsrolle 13 einer Laminierstation 15 zugeführt, in der die von einer Vorratsrolle 17 ablaufende Druckfolie 9 in flächigen Kontakt mit der Basisfolie 5 gebracht und an dieser in nachfolgend noch näher erläuterter Form zur Bildung des Folienverbunds 3 fixiert wird. Die Druckfolie 9 ist vorgefertigt mit einer Vielzahl in einem Raster angeordneter Druckmuster 11 bedruckt (2), von denen jedes für die Dekoration eines der Behälter 1 bestimmt ist. Da die Basisfolie 5 und die Druckfolie 9 gesondert bereitgestellt werden, kann das Druckmuster der Behälter vergleichsweise einfach geändert werden, ohne dass auch der Vorrat an Basisfolie 5 getauscht werden müsste.
Der Folienverbund 3 wird inline, d. h. ohne Zwischenspeicherung einer Tiefziehstation 19 zugeführt, in welcher der Folienverbund 3 in einer Vielzahl entsprechend den Druckmustern 11 der Druckfolie 9 im gleichen Raster angeordneten Tiefziehnestern 21 thermoplastisch verformt wird. Jedes der Tiefziehnester 21 umfasst eine die Form der Behälter 1 festlegende Matrize 23 und einen komplementär zur Matrize 23 geformten Stempel 25, der den über die Matrize 23 geführten Folienverbund 3 in die Matrize 23 eindrückt. In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass die Tiefziehstation auch nur ein einziges Tiefziehnest haben kann, dem die Druckmuster der Reihe nach zugeführt werden. Den Formnestern 21 im Zuführwegs des Folienverbunds 3 vorgeordnet ist eine Vorwärmstation 27, die den Folienverbund 3 auf eine tiefziehfähige Temperatur erwärmt. Es versteht sich, dass die Vorwärmstation 27 auch in die Formnester 21 integriert sein kann. Die Vorerwärmung der Folien kann gegebenenfalls auch bereits vor dem Zusammenführen der Folien 5, 9 zum Folienverbund 3 erfolgen, insbesondere wenn zur Laminierung wärmeaktivierbare Klebstoffe benutzt werden. Fixierungsmittel 29 klemmen während des Tiefziehvorgangs den Folienverbund 3 um die Matrize 23 herum, so dass der Stempel 25 den Folienverbund 3 in die Matrize 23 hinein drückt ohne aus dem umgebenden Folienverbund 3 Material in die Matrize nachzuziehen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel formt jedes der Formnester 21 einen mehrere, beispielsweise zwei voneinander getrennte Kammern bildenden Behälter 1. Die Formnester 21 können aber auch so ausgebildet sein, dass sie Behälter mit lediglich einer oder auch mehr als zwei Kammern formen können. Anstelle der aus Matrize 23 und Stempel 25 bestehenden Formnester 21 können auch andere thermoplastische Formwerkzeuge genutzt werden. Beispielsweise kann jedes Formnest lediglich eine Matrize umfassen, in die der thermoplastische Folienverbund mittels eines Druckmediums, beispielsweise Luft oder einer Flüssigkeit, eingedrückt wird, oder mit Unterdruck eingesaugt wird. Geeignet sind auch als Stempel ausgebildete Formwerkzeuge, die den Folienverbund zusammen mit einem Druckmedium, beispielsweise Luft oder einer Flüssigkeit, oder mit Unterdruck formen.
In der Anlage nach 1 folgt auf die Tiefziehstation 19 eine Füllstation 31, in der in die in den Folienverbund 3 eingeformten, jedoch noch mit diesem verbundenen Behälter 1 das zu verpackende Produkt, wie bei 33 angedeutet, in die einzelnen Kammern des Behälters 1 eingefüllt wird. Es versteht sich, dass der Füllstation 31 bei Bedarf eine Kühlstation vorgeschaltet sein, die den Folienverbund auf eine für das Produkt geeignete Temperatur herunterkühlt.
In einer Verschließ- und Freistanzstation 35 wird über die Behälteröffnung eine von einer Vorratsrolle 37 ablaufende Deckelfolie 39 geführt, die von einem Siegel- und Stanzwerkzeug 41 mit dem Umfang der Behälter verbunden und zugleich die Behälter für den bei 43 angedeuteten Abtransport freigestanzt werden. Der verbleibende Gitterrest des Folienverbunds wird bei 45 abgeführt. Bei der Deckelfolie 39 kann es sich in an sich bekannter Weise um eine Aluminiumfolie oder dergleichen handeln. Es versteht sich, dass zum Anbringen der Deckelfolie 39 und dem Freistanzen der Behälter auch gesonderte, sequenzielle arbeitende Werkzeuge vorgesehen sein können.
Bei der vorstehend erläuterten Anlage werden die Basisfolie 5 und die Druckfolie 9 inline bis zum fertigen Produkt, d. h. den vollflächig außen und/oder innen bedruckten, gefüllten und verschlossenen Behälter 1 verarbeitet. Es versteht sich, dass die einzelnen Stationen auch gesondert voneinander in den Fertigungsprozess eingeführt sein können, wobei dann jedoch eine Zwischenspeicherung erforderlich ist. Beispielsweise kann die Laminierstation 15 auch so ausgebildet sein, dass sie den Folienverbund 3 nicht unmittelbar der Tiefziehstation 19 zuführt, sondern zu einer Vorratsrolle aufwickelt, die dann bei Bedarf der Tiefziehstation 19 zugeführt wird. In gleicher Weise können die in der Tiefziehstation 19 geformten Behälter mittels einer Stanzstation bereits vereinzelt oder zumindest in Gruppen vereinzelt der Füllstation und/oder einer Verschließstation zugeführt werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Anlage nach 1 darüber hinaus die Druckfolie 9 in bereits vorgefertigt bedruckter Form als Vorratsrolle zugeführt. Es versteht sich, dass die Laminierstation 15 auch für eine Inline-Fertigung der mit Druckmustern 11 bedruckten Druckfolie 9 mit einer Druckmaschine verbunden sein kann, der dann die Druckfolie 9 in neutraler, d. h. unbedruckter Form zugeführt wird.
Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, wird das Druckmuster 11 beim Tiefziehen des Behälters 1 sowohl hinsichtlich seiner Form bzw. Geometrie als auch seiner Farbe verzerrt. Um der Verzerrung entgegen zu wirken, wird das Druckmuster 11 entsprechend der Form des Behälters 1 vorverzerrt auf die Druckfolie 9 aufgedruckt. Die Lage des Druckmusters 11 relativ zum Formnest 21 muss deshalb exakt eingehalten werden, wenn die Vorverzerrung den gewünschten Effekt haben soll. In der Laminierstation 15 wird deshalb die flexible Druckfolie 9 an der formstabilen Basisfolie 5 fixiert.
In einer ersten Ausführungsform wird, wie bei 47 angedeutet, Klebstoff zwischen der Basisfolie 5 und der Druckfolie 9 zugeführt, beispielsweise mittels einer nicht näher dargestellten Auftragvorrichtung, auf die Basisfolie 5 und/oder die Druckfolie 9 aufgetragen. Eine dieser Folien, insbesondere die Druckfolie 9, kann aber auch vorgefertigt mit einer Klebstoffschicht versehen von der Vorratsrolle zulaufen. In der Laminierstation 15 erfolgt dann die Aktivierung und/oder das Abbinden des Klebstoffs.
Da beide Folien des Folienverbunds durch Kunststofffolien gebildet sind, haben sich lösungsbasierte Klebstoffe aufgrund ihrer dann langen Abbindezeit als nur wenig brauchbar erwiesen. Bevorzugt werden deshalb strahlungsaktivierbare Klebstoffe mit vergleichsweise kurzer Abbindezeit eingesetzt. Die Laminierstation 15 umfasst eine Strahlungsquelle 49, die den Klebstoff nach dem Zusammenführen der Folien aktiviert.
In einer bevorzugten Variante handelt es sich bei dem Klebstoff um durch Elektronenstrahlen härtbaren Klebstoff, der durch Elektronenstrahlen der Quelle 49 aktiviert bzw. gehärtet wird. Vorteil eines solchen Klebstoffs ist nicht nur seine kurze Abbindezeit. Vielmehr kann der Klebstoff auch dann eingesetzt werden, wenn die Basisfolie 5 aus lichtundurchlässigem Material besteht und/oder die Druckfolie 9 den Klebstoff durch das Druckmuster 11 lichtundurchlässig abschirmt.
Eine rasche Fixierung der Druckfolie 9 an der Basisfolie 5 lässt sich auch mit einem durch Ultraviolett aktivierbaren Klebstoff erreichen. Ein solcher UV-Klebstoff lässt sich jedoch nur dann nutzen, wenn er durch den Folienverbund hindurch für UV-Licht zugänglich ist. Dies könnte mit einer aus transparentem Kunststoffmaterial hergestellten Basisfolie 5 erreicht werden, jedoch ist UV-Klebstoff im Nahrungsmittelbereich unerwünscht, da er toxische Fotoinitiatoren enthält, die durch den Folienverbund hindurch migrieren können. Um auch UV-Klebstoff für die Fixierung des Folienverbunds nutzen zu können, besteht die Basisfolie 5 und/oder die Druckfolie 9 aus transparentem Kunststoffmaterial und ist damit außerhalb der für die vollflächige Dekoration der Behälter 1 durch die Druckmuster 11 bestimmten Bereiche 51 (2) für UV-Licht durchlässig. Der UV-aktivierbare Klebstoff ist ausschließlich in diesen Bereichen 51 vorgefertigt auf die Druckfolie 9 aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt, so dass die Druckfolie 9 in der Laminierstation 15 durch die dann UV-Licht abgebende Strahlungsquelle 49 in den Bereichen 51 an der Basisfolie 5 fixiert wird. In der nachfolgenden Tiefziehstation 19 wird der Folienverbund 3 erwärmt und unter Druck thermisch geformt. Der bei der thermischen Formung aufgewandte Druck verbindet die Druckfolie 9 auch im Bereich der Druckmuster 11 mit der Basisfolie 5. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Druckfolie 9 und die Basisfolie 5 direkt aneinander anliegen, die Druckmuster 11 also auf der Außenseite der Druckfolie 9 aufgedruckt sind. Gegebenenfalls kann der Bereich der Druckmuster 11 auch mit einem thermoplastischen Klebstoff, beispielsweise Schmelzklebstoff oder dergleichen beschichtet sein, oder aber es werden unter der Wärme der Tiefziehstation 19 sich mit der Basisfolie (5) verbindende Druckfarben für das Druckmuster (11) benutzt.
Geeignet ist auch Haftklebstoff, der bereits bei gegenseitigem Kontakt der Folien haftet.

Als geeignet für die Laminierung des Folienverbunds haben sich unter anderem folgende Klebstoffe erwiesen:

NICOAT	E29519 LA; E29501 LA; E29523 LA elektronenstrahlhärtbarer Kaschierkleber
SUN	EBV 0008 Lösemittel-Kaschierkleber
Rohm & Haas	Pentacol elektronenstrahlhärtbarer Kaschierkleber
Eukalin	5565VD wasserlöslicher Siegellack
Cansol	HST-2564 wasserlöslicher Siegellack
Cansol	L49955 Lösemittel-Heisiegellack

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Strahlungsquelle 49 als Quelle elektrostatischer Aufladung ausgebildet, die die aus elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial bestehenden Folien 5, 9 elektrostatisch soweit aufladen, dass sie elektrostatisch auch ohne Unterstützung durch Klebstoff aneinander haften. Da sich das Kunststoffmaterial bei länger dauernder Lagerung der Behälter wieder entladen kann, ist auch hier zweckmäßigerweise vorgesehen, dass eine der beiden Folien, insbesondere die Druckfolie 9 wie vorangegangen erläutert zusätzlich mit einer durch Wärme aktivierbaren Klebstoffschicht oder mit Schmelzklebstoff oder durch Wärme aktivierbarer Klebstoff oder dergleichen beschichtet ist, so dass sich die dann durch elektrostatische Aufladung vorfixierten Folien in der Tiefziehstation 19 endgültig und dauerhaft verbinden. In diesem Fall kann nach dem Tiefziehen der Folienverbund auch aktiv wieder entladen werden, um eine Aufladung der Umgebung zu vermeiden.
In einer Variante, bei der beide Folien 5, 9 aus thermoplastischem Material bestehen, kann die Verbindung der Folien 5, 9 auch durch Verschweißen, z. B. Ultraschallverschweißen erfolgen.
In einer weiteren Variante kann zumindest eine der beiden Folien 5, 9 mit einem Schmelzklebstoff beschichtet sein, dessen Schmelztemperatur über der in der Tiefziehstation 19 während des Tiefziehvorgangs wirksamen Temperatur liegt. Die Strahlungsquelle 49 ist in diesem Fall als Wärmequelle ausgebildet, die den Schmelzklebstoff aktiviert, so dass die Folien 5, 9 aneinander fixiert werden. Da der Folienverbund 3 nachfolgend in der Tiefziehstation 19 nicht mehr auf die Schmelztemperatur erwärmt wird, wird der Folienverbund 3 in der Tiefziehstation 19 nicht delaminiert. Es versteht sich, dass die Erwärmung der Folien 5, 9 auch vor dem Erreichen der Strahlungsquelle 49 erfolgen kann.
Die Druckmuster 11 werden in einem Rasterdruckverfahren, beispielsweise einem Rotationstiefdruckverfahren und insbesondere einem Rotationshochdruckverfahren (Flexodruck) gedruckt. Geeignet sind auch digitale Druckverfahren. Insbesondere Verfahren mit einem Zentralzylinder, der die flexible Druckfolie durch sämtliche Druckwerke gemeinsam führt, sind besonders geeignet. Bei der Tiefziehformung der Behälter 1 verformt sich nicht nur das Material des Folienverbunds 3, sondern auch das auf die Druckfolie 9 aufgedruckte Druckmuster 11. Soll das Druckmuster 11 auf den Behälter 1 beispielsweise einen kreisförmigen Fleck 53 (4a) wiedergeben, der durch in einem Raster angeordnete Bildpunkte 55 farbig gefüllt ist, so würde beim Recken des Folienverbunds 3 der kreisförmige Fleck 53 zu einem in 5 dargestellten elliptischen Fleck 53' auf dem Behälter verzerrt, falls das auf die Druckfolie 9 aufgedruckte Druckmuster 11 den kreisförmigen Fleck 53 zeigen würde. Um dies zu vermeiden, wird der Fleck 53 auf der Druckfolie 9 nicht als Kreis aufgedruckt, sondern als entsprechend der zu erwartenden Reckung des Folienverbunds gestauchte Ellipse 53'', wie sie in 4b dargestellt ist. Das entsprechend 53'' gedruckte Druckmuster erhält dann aufgrund der Reckung des Folienverbunds beim Tiefziehen des Behälters wieder die gewünschte Form des kreisförmigen Flecks 53.
Wie 5 ferner zeigt, ändert sich nicht nur die Umrissgeometrie des Flecks, sondern auch der Abstand der den Fleck farbig füllenden Rasterpunkte in der Reckrichtung. In der Reckrichtung wird der Fleck damit durch weniger Rasterpunkte gefüllt und dementsprechend verändert sich die Farbhelligkeit. Dem kann entgegengewirkt werden wenn, wie in 4b dargestellt ist, nicht nur die Form bzw. Geometrie des Flecks vorverzerrt wird, sondern auch der Abstand der Rasterpunkte in der Reckrichtung vorverzerrend verkürzt wird, wie dies in 4b für die Rasterpunkte 55'' erkennbar ist. In der zu erwartenden Reckrichtung werden benachbarte Rasterpunkte 55'' mit geringerem Abstand voneinander gedruckt, was einer Abdunklung der Farbfüllung entspricht. Beim Tiefziehen und dem damit einhergehenden Strecken des Folienverbunds vergrößert sich der Rasterabstand auf das in 4a gewünschte, den gewollten Farbeindruck repräsentierende Rastermaß.
Die 4a, 4b und 5 zeigen die Verzerrung der Einfachheit halber in Richtung einer der Rasterkoordinaten. Es versteht sich, dass in der Praxis die Verzerrungsrichtung beliebig zu den Koordinatenachsen verlaufen kann.
In 4b ist die Größe der Bildpunkte 55'' unabhängig von der Verzerrungsrichtung für sämtliche Rasterpunkte gleich groß gewählt. 6a zeigt in einer der 4a entsprechenden Darstellung eines kreisrunden Farbflecks 57 in einem äquidistanten Raster angeordnete, farbige Bildpunkte 59, wie sie auf dem tiefgezogenen Behälter in dessen Druckmuster erscheinen sollen. 6b zeigt entsprechend 4b den vorverzerrten Fleck 57', wie er mit dem Druckmuster 11 auf die Druckfolie 9 aufzudrucken ist, damit die tatsächliche Darstellung in der Dekoration des tiefgezogenen Behälters dem kreisförmigen Fleck 57 wiedergibt. Im Gegensatz zu 4b ist jedoch nicht nur die geometrische Form des Flecks in der später beim Tiefziehen gereckten Richtung gestaucht, sondern es sind auch die Bildpunkte 59 in ihrer Größe verändert, hier wie bei 59' dargestellt, gestaucht. Auch in dieser Variante kann die Richtung der Formveränderung in beiden Koordinatenrichtungen erfolgen. Zweckmäßigerweise haben die Bildpunkte 59 Kreisform und es wird der Durchmesser der Bildpunkte variiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 93/08018 A1 [0003]
WO 93/08018 [0004]
WO 93/080108 A1 [0019]
GB 2329607 A [0019]
US 4956906 A [0019]

Claims

Verfahren zum Herstellen von jeweils mit einem Druckmuster (11) bedruckten Behältern (1), umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer Basisfolie (5) aus einem tiefziehbaren Material, insbesondere einer im Wesentlichen formstabilen solchen Basisfolie (5), b) Bereitstellen einer von der Basisfolie (5) gesonderten, flexiblen Druckfolie (9), die mit einer Vielzahl der Druckmuster (11), insbesondere mit einer Vielzahl in einem vorbestimmten Raster angeordneter Druckmuster (11) bedruckt ist, c) Zusammenführen der Basisfolie (5) und der Druckfolie (9) zu einem Folienverbund (3), in welchem die Basisfolie (5) und die Druckfolie (9) aneinander fixiert sind, d) Zuführen des Folienverbunds (3) zu einer Tiefziehstation (19) mit wenigstens einem die Form der Behälter bestimmenden Tiefziehnest (21), insbesondere mit einer Vielzahl in dem vorbestimmten Raster der Druckmuster (11) angeordneten, die Form der Behälter bestimmenden Tiefziehnestern (21), derart, dass die Druckmuster (11) des Folienverbunds (3) und das Tiefziehnest (21) bzw. die Druckmuster (11) und die Tiefziehnester (21) zueinander ausgerichtet sind, e) Tiefziehformen des Folienverbunds (3) in der Tiefziehstation (19) zu einer Vielzahl Behälter (1) und f) Abtrennen der Behälter (1) von dem Folienverbund (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Basisfolie (5) und die Druckfolie (9) in Schritt c) – entweder mit einem strahlungsaktivierbaren Klebstoff innerhalb und/oder außerhalb der mit den einzelnen Behältern (1) überlappenden Bereichen der Druckmuster (11) aneinander fixiert werden, – oder mit einem durch Wärme aktivierbaren Klebstoff oder einem bei einer höheren Temperatur als einer im Schritt e) auf den Folienverbund (3) einwirkenden Temperatur erweichenden Schmelzklebstoff innerhalb und/oder außerhalb der mit den einzelnen Behältern (1) überlappenden Bereichen der Druckmuster (1) aneinander fixiert werden, – oder mit einem Haftklebstoff innerhalb und/oder außerhalb der mit den einzelnen Behältern (1) überlappenden Bereichen der Druckmuster (1) aneinander fixiert werden, – und/oder zusätzlich oder alternativ die Basisfolie (5) und die Druckfolie (9) durch elektrostatische Aufladung oder durch thermoplastisches Verbinden, insbesondere Ultraschallverschweißen oder durch mechanisches Vernadeln aneinander fixiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Basisfolie (5) und/oder die Druckfolie (9) aufgetragener, durch Elektronenstrahlen härtbarer Klebstoff im Schritt c) zur Fixierung der Folien (5, 9) aneinander mittels Elektronenstrahlbestrahlung gehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten a) und/oder b) transparente Folien (5, 9) bereitgestellt werden und dass auf die Basisfolie (5) und/oder die Druckfolie (9) außerhalb der mit den einzelnen Behältern (1) überlappenden Bereichen der Druckmuster (11) aufgetragen, durch Ultraviolett-Lichtstrahlen härtbarer Klebstoff in Schritt c) zur Fixierung der Folien (5, 9) aneinander mittels Ultraviolettlicht-Bestrahlung gehärtet wird, insbesondere wenn die Basisfolie (5) und die Druckfolie (9) in Schritt e) im Bereich der Druckmuster (11) mittels eines auf die Basisfolie (5) und/oder die Druckfolie (9) aufgetragenen durch Wärme aktivierbaren Klebstoff oder Schmelzklebstoff oder durch thermoplastisches Verbinden der Folien aneinander fixiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisfolie (5) und die Druckfolie (9) in Schritt c) durch elektrostatische Aufladung aneinander fixiert werden, insbesondere wenn die Basisfolie (5) und die Druckfolie (9) in Schritt e) zusätzlich mittels eines auf die Basisfolie (5) und/oder die Druckfolie (9) aufgetragenen durch Wärme aktivierbaren Klebstoff oder Schmelzklebstoff oder oder Haftklebstoff oder durch thermoplastischem Verbinden der Folien aneinander fixiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch Strahlung oder Wärme aktivierbarer Klebstoff vor dem Schritt c) auf die Basisfolie (5) und/oder die Druckfolie (9) aufgetragen insbesondere aufgedruckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisfolie (5) und die Druckfolie (9) thermoplastisch verformbare Folien sind und im Schritt e) thermoplastisch verformt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefziehstation (19) durch einen Stempel (25) und eine Matrize (23) definierte Tiefziehnester (21) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) das Bedrucken der Druckfolie (9) mit Druckmustern (11) umfasst, die jeweils mit Boden- und Seitenflächen der Behälter überlappen, insbesondere die Behälter (1) im Wesentlichen vollflächig mit dem Druckmuster (11) dekorieren.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmuster (11) abhängig von der Form der Behälter (1) vorverzerrt auf die Druckfolie (9) aufgedruckt werden, derart dass die Vorverzerrung eine bei der Tiefziehformung in Schritt e) sich ergebende Flächenverzerrung des Druckmusters (11) auf dem Behälter (1) im Wesentlichen ausgleicht.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmuster (11) als Bildpunktraster mit abhängig von der Form der Behälter (1) vorverzerrten Rasterabständen benachbarter Bildpunkte (55) und/oder vorverzerrter Größe der Bildpunkte (59) auf die Druckfolie (9) aufgedruckt werden, derart, dass die Vorverzerrung eine bei der Tiefziehformung in Schritt e) sich ergebende Farb- und/oder Helligkeitsverzerrung der Druckmuster (11) auf dem Behälter (1) im Wesentlichen ausgleicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmuster (11) in Schritt b) mit Lösungsmittelfarbe auf die Druckfolie (9) aufgedruckt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmuster (11) in Schritt b) im Tiefdruckverfahren, insbesondere Rotationstiefdruckverfahren oder Hochdruckverfahren, insbesondere Rotationshochdruckverfahren auf die Druckfolie (9) aufgedruckt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Tiefziehstation (19) aus dem Folienverbund (3) Behälter (1) tiefgezogen werden, die eine Mehrzahl an nebeneinander liegenden, voneinander getrennten Kammern umfassen und die Druckmuster (11) auch die Kammern im Wesentlichen vollflächig dekorieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte c) bis f) inline durchgeführt werden und vor dem Schritt f) die Behälter (1) mit einem Produkt gefüllt und mit einer Deckelfolie (39) verschlossen werden.
Gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 hergestellter Behälter (1).