DE102013226952B4

DE102013226952B4 - In-Mould-Labeling-Verfahren und In-Mould-Labeling-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102013226952B4
Application number: DE102013226952.8A
Authority: DE
Inventors: c/o Zott SE & Co. KG Baur Johann
Original assignee: Zott Se & Co KG
Current assignee: Zott Se & Co Kg De
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2033-12-21
Also published as: DE102013226952A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Behälters (10), das die Schritte aufweist:Einbringen eines Etiketts (20) aus einem papierartigen Material, das bevorzugt abschnittsweise Papier aufweist, mit einer Einbringeinrichtung in einen Formhohlraum (31) einer Spritzgussform (30) derart, dass das Etikett (20) mit einer bedruckten ersten Seite (21) zur inneren Umfangsfläche (32) der Spritzgussform (30) weist; wobei die Einbringeinrichtung ein Einlegedorn oder eine Walze ist, und eine Erwärmungseinrichtung (41) im Inneren der Einbringeinrichtung (40) vorgesehen ist,nachfolgend Einbringen einer Gegenform (33) in den Formhohlraum (31), wodurch die Spritzgussform (30) geschlossen wird;Einspritzen von Kunststoffmaterial in den Formhohlraum (31); wobeidas Etikett (20) von einer inneren, zweiten Seite des Etiketts (20) mittels der in der Einbringeinrichtung (41) angeordneten Erwärmungseinrichtung erwärmt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein In-Mould-Labeling-Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, bei dem bzw. der ein insbesondere für Lebensmittel vorgesehener Behälter durch ein Spritzgussverfahren hergestellt wird, wobei ein Etikett vor dem eigentlichen Spritzgussvorgang in die Form eingelegt wird, sodass es nach Herstellung des Behälters direkt an dessen Außenseite vorgesehen ist.
Stand der Technik
Behälter der eingangs genannten Art finden gerade im Lebensmittelbereich breite Anwendung. Aus Blickrichtung der Recyclebarkeit und einer Ressourcen schonenden Herstellung solcher Behälter ist es vorzuziehen, wenn die Etiketten aus einem papierartigen Material ausgebildet sind. Dies stellt jedoch besondere Anforderungen an ein entsprechendes Verfahren beziehungsweise eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung dieser Behälter.
In der DE 20 2005 009 978 U1 ist beispielsweise ein Spritzgießverfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters offenbart. Dabei wird ein Papieretikett in eine Spritzgussform eingelegt. Nach Schließen der Spritzgussform mit einer entsprechenden Gegenform wird dann Kunststoffmaterial in die geschlossene Spritzgussform eingespritzt. Das Einspritzen des heißen und flüssigen Kunststoffmaterials führt dazu, dass sich zwischen dem Kunststoffmaterial und dem Etikett eine Verbundwirkung einstellt. Dieses Verfahren wird gemäß dem Stand der Technik als In-Mould-Labeling-Verfahren bezeichnet. Dabei hängt die Festigkeit des Verbundes unter anderem von der Oberflächenbeschaffenheit des Etiketts, den Eigenschaften des Kunststoffmaterials sowie dem Druck und der Temperatur des Kunststoffmaterials ab. Unter Berücksichtigung dieser Parameter kann das Etikett prinzipiell lösbar oder im Wesentlichen unlösbar mit dem Becher verbunden sein.
Bei Verwendung von papierartigen Etiketten treten allerdings unter bestimmten Umständen beim Einspritzvorgang des Kunststoffs Probleme auf. So führen beispielsweise Spannungen im Papier dazu, dass das Etikett nicht vollkommen an der inneren Umfangsfläche der Spritzgussform anliegt. Dieses Phänomen ist in dem Bereich des Etiketts ausgeprägt, wo die Seitenkanten überlappen bzw. aneinanderstoßen oder zueinander zeigen. Liegt das Etikett nicht vollständig an der inneren Umfangsfläche der Spritzgussform an, besteht die Gefahr, dass beim Einspritzen des Kunststoffmaterials dieses zwischen die Papierschicht und die Spritzgussform gelangen kann (sogenanntes Hinterspritzen).
Die DE 10 2011 103 824 A1 offenbart eine Fertigungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung In-Mould dekorierter Kunststoffformteile. Dabei wird eine Kunststofffolie in einem Umformprozess ausgeformt, um einen Deckenfolienhohlkörper auszubilden, der dann mit Kunststoff hinterspritzt werden kann.
Die CH 638 718 A5 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters, der mit einer Verzierfolie versehen ist. Dabei ist es gemäß der CH 638 718 A5 vorgesehen, den Angusskanal und den Formhohlraum für den Becher so auszubilden, dass die Verzierfolie durch den Druck des in die Form einströmenden Kunststoffmaterials gegen die Formwand gepresst wird.
Die DE 698 10 120 T2 ist auf ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung von Behältern mit Etiketten gerichtet. Dabei ist vorgesehen, dass das Etikett vor dem Einbringen in den Formhohlraum in eine entsprechende dreidimensionale Form gebracht wird, und diese Form, etwa durch Verkleben, stabilisiert wird.
Ferner ist das Patent DE 195 81 043 C2 bekannt, welches ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewirken von beim Spritzformen angebrachter Dekoration beschreibt.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben genannten Probleme lösen und insbesondere den Ausschuss bei der Herstellung becherförmiger Behälter mit Etiketten aus papierartigem Material reduzieren können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den anhängenden Ansprüchen angegeben.
Um Spannungen des in die Spritzgussform eingelegten Etiketts zu verringern, liegt der Erfindung der Kerngedanke zu Grunde, das Etikett vor dem Einspritzen des Kunststoffmaterials zu erwärmen.
Entsprechend weist ein Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Behälters die Schritte gemäß Anspruch 1 auf: Einbringen eines Etiketts aus einem papierartigen Material, das bevorzugt abschnittsweise aus Papier besteht, in den Formhohlraum einer Spritzgussform derart, dass das Etikett mit seiner bedruckten ersten Seite zur inneren Umfangsfläche der Spritzgussform weist; Einbringen einer Gegenform in den Formhohlraum einer Spritzgussform, wodurch die Spritzgussform geschlossen wird; Einspritzen von Kunststoffmaterial in die geschlossene Spritzgussform; wobei das Etikett vor dem Einspritzen des Kunststoffmaterials erwärmt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass das Etikett von der inneren, zweiten Seite des Etiketts erwärmt wird. Ferner ist es vorgesehen, dass Einbringeinrichtung zum Einbringen des Etiketts ein Einlegedorn oder eine Walze ist, und eine Erwärmungseinrichtung im Inneren der Einbringeinrichtung vorgesehen ist. Somit wird das Etikett während des Einbringschritts des Etiketts in den Formhohlraum erwärmt.
Durch die Erwärmung der zweiten Seite des Etiketts kommt die Wirkung des Erwärmens besonders vorteilhaft zu Geltung. Der Ausdruck „innere, zweite Seite“ bezieht sich dabei auf die andere Seite des Etiketts, die der bedruckten, ersten Seite gegenüberliegt. Die innere, zweite Seite ist dabei in der Regel nicht bedruckt, kann aber mit einem Haftprimer (Grundierung) oder einem Lack versehen sein, der es erlaubt das Etikett abzulösen (peelfähiger Lack).
Der Ausdruck „becherförmiger Behälter“ bezieht sich insbesondere auf einen Behälter für Lebensmittel. Insbesondere weist der Behälter einen kreisförmigen Querschnitt auf. Das Volumen des Behälters liegt dabei bevorzugt im Bereich gängiger Portionsgrößen für Lebensmittel wie etwa Molkereiprodukte. Allerdings sind auch andere Anwendungsgebiete denkbar, wie Behälter zur Aufbewahrung von Farben oder Lacken bzw. anderen Gegenständen wie Nägeln oder Schrauben.
Der Ausdruck „papierartiges Material“ bedeutet gemäß einer Zielrichtung der Erfindung ein relativ dünnes, folienartiges Material, das beispielsweise zumindest eine Lage aus Papier, also insbesondere zellulosehaltigem Material, aufweist. In einer Ausführungsform gemäß dieser Zielrichtung besteht das Etikett im Wesentlichen aus Papier (Cellulosematerial). Dadurch lässt sich der Anteil recyclebarer Teile der häufig nur für den einmaligen Gebrauch bestimmten Behälter erhöhen.
Gleichzeitig sind derartige Behälter kostengünstiger herstellbar. Gemäß einer weiteren Zielrichtung schließt der Begriff „papierartig“ jedoch auch Etiketten aus einem Kunststoffmaterial ein.
Durch das Erwärmen werden Spannungen im Papier abgebaut, sodass das Papier besser die Form der inneren Umfangsfläche der Spitzgussform annehmen kann. Die Gefahr des Hinterspritzens wird auf diese Weise stark minimiert oder gänzlich vermieden.
Ferner ist es bevorzugt, dass das Etikett erwärmt wird, während es sich in einem gekrümmten Zustand befindet, wobei der gekrümmte Zustand im Wesentlichen der Krümmung des Etiketts auf der inneren Umfangsfläche der Spritzgussform entspricht.
Durch die Erwärmung im gekrümmten Zustand findet bereits eine Voranpassung des Papiers auf den gekrümmten Zustand statt. Daher kann die Anlage des Etiketts an die innere Umfangsfläche der Spritzgussform nochmals verbessert werden.
Der Einbringschritt kann dabei die Aufnahme des Etiketts aus einem Etikettenmagazin, das Fördern des aufgenommenen Etiketts zum Formhohlraum, und das eigentliche Einbringen des Etiketts in den Formhohlraum umfassen. Dadurch dass das Etikett während des Einbringschritts erwärmt wird, können zwei Effekte erzielt werden. Zum einen verlängert sich durch das Erwärmen schon während des ohnehin notwendigen Einbringschritts die Herstellungszeit des becherförmigen Behälters nicht oder nicht wesentlich. Zum anderen stellt dies sicher, dass das Etikett möglichst unmittelbar vor dem eigentlichen Spritzgussvorgang erwärmt wird, wodurch die vorteilhaften Effekte der Erwärmung optimal zum Tragen kommen.
Dabei wird das Etikett vorteilhafterweise auf 60°C bis 90°C und bevorzugt auf 70°C erwärmt.
Diese Temperaturbereiche erlauben eine optimale Handhabbarkeit aller Komponenten, ohne deren Materialeigenschaften zu beeinträchtigen.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Etikett in dem Bereich erwärmt wird, in dem die Seitenkanten des Etiketts überlappen, aneinanderstoßen oder zueinander zeigen.
Der Ausdruck „Seitenkanten“ bezieht sich dabei auf die Enden des Etiketts. Durch diese Maßnahme können gerade die Seitenkanten des Etiketts, die besonders dazu neigen, von der inneren Umfangsfläche der Spritzgussform abzustehen, effektiv erwärmt werden. So nimmt das Etikett auch an den Enden die gewünschte Form an und liegt nach dem Einbringen in den Formhohlraum vollständig an dessen innerer Umfangsfläche an.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Einbringschritt des Etiketts folgende Schritte auf: Aufnahme des Etiketts mit dem Einlegedorn, wobei das Etikett um den Einlegedorn gewunden ist; Einführen des Einlegedorns mitsamt dem Etikett in den Formhohlraum der Spritzgussform; und Übergabe des Etiketts vom Einlegedorn an die innere Umfangsfläche der Spritzgussform.
Dabei kann die Aufnahme des Etiketts mit dem Einlegedorn zum Beispiel durch Unterdruck oder statische Aufladung unterstützt werden. Ebenso kann nach Einführen des Einlegedorns in den Formhohlraum der Spritzgussform die Übergabe des Etiketts vom Einlegedorn an die innere Umfangsfläche der Spritzgussform durch Unterdruck oder statische Aufladung unterstützt werden. Die problemlose Übergabe des Etiketts vom Einlegedorn an die innere Umfangsfläche der Spritzgussform wird ferner begünstigt, wenn der Einlegedorn mit aufgenommen Etikett eine Außenabmessung aufweist, die zumindest in dem Bereich der inneren Umfangsfläche, auf den das Etikett aufzubringen ist, gleich oder kleiner als die Innenabmessungen des Formhohlraums, und bevorzugt geringfügig kleiner ist. Die Verwendung eines Einlegedorns erlaubt nicht nur kurze Prozesszeiten, sondern stellt auch die sichere Positionierung des Etiketts im Formhohlraum der Spritzgussform sicher.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Einlegedorn aus einem wärmeleitfähigen Material, insbesondere aus einem Aluminiummaterial, ausgebildet und weist in seinem Inneren eine Heizpatrone auf.
Hierdurch kann das Etikett, während es sich auf dem Einlegedorn befindet, effektiv erwärmt werden, was die Prozesszeit weiter reduziert und es erlaubt, Spannungen im Etikett zu verringern und die zu erreichende Krümmung des Etiketts bereits in dieses einzuprägen.
Als Alternative zur Verwendung eines Einlegedorns, kann der Einbringschritt des Etiketts die folgenden Schritte aufweisen: Zuführen des Etiketts und Einbringen des Etiketts mittels der Walze.
Um das Etikett der Walze zuzuführen, kann die Spritzgussform beispielsweise mit einem Schlitz versehen sein, durch den das Etikett hindurchtreten kann, um auf die Walze aufgewunden zu werden. Durch die Verwendung einer Walze lassen sich ähnliche Vorteile erzielen, wie durch die Verwendung des oben erwähnten Einlegedorns. Auch bei Verwendung der Walze ist es bevorzugt, dass die Dimensionen der Walze in etwa denen des Formhohlraums der Spritzgussform, bzw. desjenigen Abschnitts der Spritzgussform entsprechen, an dem das Etikett anliegen soll. Ferner kann auch in der Walze eine Heizpatrone vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung zur Herstellung eines becherförmigen Behälters folgende Bestandteile auf: eine Spritzgussform mit einem Formhohlraum, eine Gegenform zum Verschließen des Formhohlraums, eine Einbringeinrichtung zum Einbringen eines Etiketts aus einem papierartigen Material, das bevorzugt abschnittsweise aus Papier besteht, in den Formhohlraum derart, dass das Etikett mit einer bedruckten ersten Seite zur inneren Umfangsfläche der Spritzgussform weist, und eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kunststoffmaterial in den verschlossenen Formhohlraum, wobei die Vorrichtung ferner eine Erwärmungseinrichtung aufweist, die geeignet ist das Etikett vor dem Einspritzen des Kunststoffmaterials zu erwärmen.
Dabei ist die Erwärmungseinrichtung im Inneren der Einbringeinrichtung angeordnet. Die Einbringeinrichtung ist ein Einlegedorn oder eine Walze. Dies hat den Vorteil, dass das Etikett nicht nur bereits während des Einbringvorgangs erwärmt werden kann, sondern auch schon während des Einbringvorgangs eine gewisse Rundung annehmen kann.
Dadurch kann das Etikett während des ohnehin nötigen Einbringvorgangs erwärmt werden, was zum einen die Prozesszeit reduziert und zum anderen garantiert, dass das Etikett unmittelbar vor Einspritzen des Kunststoffmaterials erwärmt wird.
Ferner ist die Erwärmungseinrichtung dabei derart angeordnet und eingerichtet, dass sie das Etikett von einer inneren, zweiten Seite des Etiketts erwärmt.
Bevorzugt ist die Erwärmungseinrichtung eine Heizpatrone im Inneren der Einbringeinrichtung.
Die Erwärmungseinrichtung ist bevorzugt in dem Bereich eingerichtet, in dem die Seitenkanten des Etiketts überlappen, aneinanderstoßen oder zueinander zeigen.
Dies stellt sicher, dass gerade der Bereich der Enden des Etiketts, in dem Spannungen im Papier besonders leicht dazu führen, dass das Etikett nicht im Formhohlraum anliegt, effektiv erwärmt werden kann.
Bevorzugt ist die Einbringeinrichtung aus einem wärmeleitfähigen Material und insbesondere aus einem Aluminiummaterial ausgebildet.
Hierdurch kann das Etikett, während es sich auf der Einbringeinrichtung befindet, effektiv erwärmt werden, was die Prozesszeit weiter reduziert und Spannung im Etikett wirksam abbaut.
Es ist bevorzugt, dass die Einbringeinrichtung mit aufgenommenem Etikett eine Außenabmessung aufweist, die zumindest in dem Bereich der inneren Umfangsfläche, auf den das Etikett aufzubringen ist, gleich oder kleiner als die Innenabmessungen des Formhohlraums, und bevorzugt geringfügig kleiner ist.
Dies unterstützt die Übergabe des Etiketts an die Spritzgussform und ermöglicht eine gewisse Voranpassung des Etiketts an die Rundungen, die das Etikett annehmen muss, wenn es in die Spritzgussform eingelegt ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Einbringeinrichtungen, sowie die innere Umfangsfläche der Spritzgussform derart ausgebildet, dass das Etikett auf diesen durch elektrostatische Aufladung oder durch Vakuum gehalten werden kann.
Dies erleichtert einerseits das Einbringen des Etiketts in den Formhohlraum und unterstützt andererseits das Anliegen des Etiketts an der inneren Umfangsfläche des Formhohlraums.
Bevorzugt wird das zuvor genannte Verfahren bei der beschriebenen Vorrichtung zum Einsatz kommen.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines becherförmigen Behälters, welcher mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines becherförmigen Behälters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3A bis 3F zeigen schematische Ansichten der verschiedenen Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines becherförmigen Behälters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Einzelmerkmale weiterer in diesem Zusammenhang genannter Modifikationen können jeweils miteinander kombiniert werden, um neue Ausführungsformen auszubilden.
In 1 ist ein becherförmiger Behälter 10 gezeigt, wie er durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. durch die erfindungsgemäße Vorrichtung hergestellt werden kann. Der becherförmige Behälter 10 weist einen Mantel 11 und einen Boden 12 auf. In dem in 1 dargestellten Behälter 10 weist der Mantel 11 beispielhaft eine konische Form auf. Unterhalb des Bodens 12 setzt sich der Mantel 11 in dieser Ausführungsform in einem Fußabschnitt 13 fort.
Ferner umfasst der Behälter 10 ein Etikett 20, das mit der bedruckten ersten Seite 21 nach außen auf der Mantelfläche des becherförmigen Behälters 10 angebracht ist. Die Seitenkanten 23 bzw. Enden des Etiketts 20 überlappen dabei entweder, stoßen aneinander oder zeigen zueinander. Letzteres ist in 1 zur besseren Darstellung gezeigt.
Typischerweise besitzt der Mantel 11 eine Dicke von etwa 0,35 mm oder weniger und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der becherförmige Behälter ist in der vorliegenden Ausführungsform zur Aufnahme von Molkereiprodukten wie Joghurt oder dergleichen vorgesehen, obgleich die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
Üblicherweise beträgt das Volumen des becherförmigen Behälters 10 in etwa Portionsgröße. D.h. der Durchmesser des Mantels 11 des becherförmigen Behälters 10 beträgt etwa 5 cm bis 20 cm. Dementsprechend beträgt der Krümmungsradius, den das Etikett bei derartigen Behältern typischerweise annehmen muss 2,5 cm bis 10 cm.
Das Etikett 20 weist bevorzugt eine Lage aus Papier auf, wobei die Dicke des Papiers bevorzugt höchstens 0,3 mm beträgt.
Ferner kann das Etikett mit einer Schutzlackierung überzogen sein. Dabei ist es bevorzugt, dass das Etikett bereits vor Herstellung des Behälters bedruckt und gegebenenfalls lackiert ist. Die Schutzlackierung kann dazu beitragen, Beschädigungen des Druckbilds während des Herstellungsvorgangs zu vermeiden.
Durch die geringe Dicke des Papiers lässt sich nicht nur das Gewicht des Behälters vermindern, sondern auch die Abfallmenge der häufig nur für den einmaligen Gebrauch bestimmten Behälter deutlich reduzieren. Darüber hinaus erleichtert ein derartiges Etikett das Bedrucken und Zuschneiden.
In 2 ist eine perspektivische Schemadarstellung dargestellt, die eine Vorrichtung zur Herstellung des in 1 gezeigten, becherförmigen Behälters 10 zeigt. Die Vorrichtung besteht aus einer Spritzgussform 30, welche einen Formhohlraum 31 aufweist. Der Formhohlraum 31 ist dabei die Negativform für die äußere Gestalt des herzustellenden, becherförmigen Behälters 10.
Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Einlegedorn 40 auf, der als Einbringeinrichtung für das Etikett 20 fungiert. Dieser kann in den Formhohlraum eingebracht werden und weist bevorzugt eine Außenabmessung auf, die (mitsamt dem aufgenommenen Etikett 20) zumindest in dem Bereich der inneren Umfangsfläche 32, auf den das Etikett 20 aufzubringen ist, den Innenabmessungen der inneren Umfangsfläche 32 entspricht. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht dieser Bereich im Wesentlichen der konischen Mantelfläche 11 des becherförmigen Behälters 10. Der Einlegedorn 40 kann dabei nicht nur in den Formhohlraum 31 eingebracht werden, sondern kann auch zu einem Etikettenmagazin 24 hin verlagert werden.
Der Einlegedorn 40 ist derart angepasst, dass mit dem Einlegedorn 40 ein Etikett 20 aus dem Etikettenmagazin 24 aufgenommen werden kann. Dabei ist das Etikett 20, wie in 2 gezeigt, um den Einlegedorn 40 gewunden. Die Seitenkanten 23 des Etiketts 20 können dabei überlappen, aneinanderstoßen oder zueinander zeigen. Dieser Bereich wird hernach auch als Überlappungsbereich bzw. Stoßbereich 22 bezeichnet. Dabei ist es in der Anordnung der Vorrichtung bevorzugt, dass der Überlappungs- oder Stoßbereich 22 unten am Einlegedorn 40 liegt. Entsprechend zeigt die in 2 gezeigte Darstellung die Vorrichtung von unten.
Die Aufnahme des Etiketts 20 durch den Einlegedorn 40 kann durch Einsatz von Unterdruck bzw. elektrostatischer Aufladung unterstützt werden. Wird Unterdruck eingesetzt, sind an der Außenumfangsfläche des Einlegedorns 40 Unterdrucköffnungen (nicht gezeigt) ausgebildet.
Gleichermaßen kann auch die innere Umfangsfläche 32 der Spritzgussform 30 über Unterdrucköffnungen (nicht gezeigt) verfügen. Alternativ/zusätzlich kann die Spritzgussform Mittel zur statischen Aufladung aufweisen.
Wie in 2 dargestellt, weist der Einlegedorn 40 ferner eine Heizpatrone 41 als Erwärmungseinrichtung auf. Diese Heizpatrone 41 ist bevorzugt in der Nähe des Überlappungs- oder Stoßbereichs 22, also unten angeordnet. Da der Einlegedorn 40 bevorzugt aus einem Aluminiummaterial ausgebildet ist, kann das Etikett 20 durch die Heizpatrone im Überlappungs- oder Stoßbereich 22 gezielt und effektiv erwärmt werden.
Als weitere Komponente verfügt die Vorrichtung über eine Gegenform 33. Die Gegenform 33 weist eine Negativform auf, die der Innenform des becherförmigen Behälters 10 entspricht. Ist der Einlegedorn 40 nicht in die Spritzgussform 30 eingebracht, kann die Gegenform mit der Spritzgussform zusammengefahren werden, um die Spritzgussform zu verschließen.
Ferner verfügt die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform über eine Einspritzeinrichtung (nicht gezeigt), welche ein geschmolzenes Kunststoffmaterial in den verschlossenen Formhohlraum 31 einspritzen kann.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung mit weiteren Komponenten für Spritzgussvorrichtungen versehen sein. Dies schließt z.B. einen Auswurfmechanismus oder mehrere zusammenwirkende Einspritzeinrichtungen ein. Ferner kann die Spritzgussform auch mehrteilig ausgeführt sein, um z.B. kompliziertere Becherformen auszuformen.
In einer nicht gezeigten zweiten Ausführungsform kann die Vorrichtung anstelle des Einlegedorns 40 über eine Walze als Einbringvorrichtung verfügen. Die Walze ist derart ausgebildet, dass sie ein zugeführtes Etikett aufnehmen kann und das Etikett auf die innere Umfangsfläche des Formhohlraums 31 übertragen kann. Zum Zuführen des Etiketts 20 zur Walze kann die Spritzgussform 30 z. B. mit einem Schlitz versehen sein.
Wie der Einlegedorn 40 der ersten Ausführungsform verfügt die Walze über eine Heizpatrone als Erwärmungseinrichtung, welche bevorzugt im Überlappungs- oder Stoßbereich 22 der Seitenkanten 23 des Etiketts 20 angeordnet ist.
Als Alternative zu den in den Einbringeinrichtungen (d. h. Einlegedorn 40 oder Walze) angeordneten Erwärmungseinrichtungen (Heizpatronen 41) kann die Vorrichtung auch mit separaten Erwärmungseinrichtungen versehen sein. So kann z. B. eine Heizsonde (nicht gezeigt) nach Entfernen der Einbringeinrichtung in den Formhohlraum 31 der Spritzgussform 30 eingebracht werden, um das darin eingelegte Etikett 20 zu erwärmen. Ebenso kann eine Heißlufteinrichtung (nicht gezeigt) dazu verwendet werden, das in den Formhohlraum 31 eingelegte Etikett durch Warmluft von innen zu erwärmen.
Das Erwärmen des papierartigen Etiketts 20 vor dem Einspritzen des Kunststoffmaterials zielt darauf ab, dass das Etikett 20 vollständig an der inneren Umfangsfläche 32 der Spritzgussform 30 anliegt.
Das Erwärmen des Etiketts hat dabei unter anderem den folgenden Effekt: Durch die Aufnahme von Feuchtigkeit dehnt sich ein papierartiges Material bevorzugt quer zur Faserrichtung aus. Im Gegenzug wird durch die Erwärmung des papierartigen Etiketts 20 diesem selektiv Feuchtigkeit entzogen und es kommt zu einem Zusammenziehen des Etiketts 20. Somit werden durch eine kurze aber effektive Erwärmung des Etiketts - möglichst unmittelbar vor dem Einspritzen des Kunststoffmaterials - Spannungen im papierartigen Etikett 20 abgebaut und das Etikett 20 nimmt die Rundung der Einbringeinrichtung bzw. der inneren Umfangsfläche der Form vollständig an. Dadurch kann ein Hinterspritzen stark minimiert oder gänzlich vermieden werden. Weiterhin können durch das Erwärmen unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten etwaiger Lagen des papierartigen Etiketts 20 und der Schutzlackschicht auf der bedruckten ersten Seite 21 des Etiketts ausgenutzt werden. Allerdings sind auch andere Wirkmechanismen denkbar.
Dabei stellt es sich als zielführend heraus, die Erwärmungseinrichtungen (d. h. die Heizpatronen 41) derart anzupassen bzw. anzuordnen, dass das Papier auf einen Temperaturbereich von 60 bis 90°C und bevorzugt auf 70°C erwärmt wird.
Das Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Behälters unter Verwendung der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist in 3A bis 3F schematisch dargestellt.
3A zeigt einen Zustand, in dem der Einlegedorn 40 zum Etikettenmagazin 24 hin bewegt wurde. In dieser Stellung nimmt der Einlegedorn 40 ein Etikett 20 auf.
Dabei wird das Etikett bevorzugt derart aufgenommen, dass das Etikett 20 um den Einlegedorn 40 gewunden ist. Die Seitenkanten 23 des Etiketts 20 überlappen dabei, stoßen aneinander an, oder zeigen zueinander. Zur besseren Darstellung ist in 3A - 3F letzteres gezeigt.
Mit dem aufgenommenen Etikett 20 wird der Einlegedorn 40 in den Formhohlraum 31 der Spritzgussform 30 eingeführt ( 3B). Ist der Einlegedorn 40 in die Spritzgussform 30 eingeführt, wird das Etikett 20 an die innere Umfangsfläche 32 der Spritzgussform 30 übergeben, sodass das Etikett 20 auf der inneren Umfangsfläche 32 aufgebracht ist (3C und 3D).
Während der gesamten Zeit von der Aufnahme des Etiketts 20 bis zur Übergabe des Etiketts 20 an die innere Umfangsfläche 32 der Spritzgussform 30 wird das Etikett durch die Heizpatrone 41 erwärmt.
Nach dem Aufbringen des Etiketts 20 auf die innere Umfangsfläche 32 der Spritzgussform 30 wird der Einlegedorn 40, wie in 3D gezeigt, wieder aus dem Formhohlraum 31 entfernt. Bevorzugt wird der Einlegedorn 40 bereits in diesem Schritt wieder zum Etikettenmagazin 24 geführt.
Nachdem der Einlegedorn 40 aus dem Formhohlraum 31 entfernt ist, wird die Gegenform 33 mit der Spritzgussform 30 zusammengefahren (3D). Dadurch wird die Spritzgussform 30 verschlossen (3E). In diesem Zustand wird durch eine Einspritzeinrichtung (nicht gezeigt) Kunststoffmaterial in den verschlossenen Formhohlraum 31 eingespritzt. Da das Etikett 20 vollständig an der inneren Umfangsfläche 32 der Spritzgussform 30 anliegt, kommt es dabei zu keiner Hinterspritzung.
Nach einer Abkühlzeit werden die Spritzgussform 30 und die Gegenform 33 auseinandergefahren und der derart ausgeformte becherförmige Behälter 10 wird ausgeworfen. Damit kann der in den 3A bis 3F dargestellte Zyklus von neuem beginnen.
In den vorliegenden Ausführungsformen wurde das Etikett 20 bevorzugt umfänglich auf den konischen Abschnitt des Mantels 11 des becherförmigen Behälters 10 aufgebracht. Jedoch kann das Etikett 20 auch nur abschnittsweise auf den Mantel 11 und/oder an nicht konischen Abschnitten aufgebracht sein.
Ferner ist der in den vorliegenden Ausführungsformen beschriebene becherförmige Behälter 10 nicht auf das in 1 dargestellte Beispiel beschränkt. So kann der Becher zur Vermeidung von Beschädigungen oder Verschiebungen des Etiketts über einen weiteren konischen Abschnitt verfügen, der in der Nähe des oberen Randes des becherförmigen Behälters 10 ausgebildet ist. Außerdem kann der Mantel 11 des Behälters auch zylinderförmig sein.
In einer anderen Ausgestaltung verfügt der becherförmige Behälter 10 über einen Stapelabsatz, der derart ausgeformt und angepasst ist, dass der Fußabschnitt 13 eines in den Behälter 10 eingeführten weiteren Behälters 10 auf diesem zum Stehen kommt. Ferner kann der obere Rand als umlaufender Siegelrand ausgebildet sein, der dazu ausgebildet ist eine nicht gezeigte Becherabdeckung aufzunehmen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen wurden hauptsächlich im Hinblick auf Etiketten aus einem zumindest abschnittsweise Papier (Cellulose) aufweisenden Material beschrieben. Es ist allerdings anzumerken, dass die beanspruchte Vorrichtung auch für anders geartete Etiketten verwendet werden kann. Dies umfasst vor allem auch Kunststoffetiketten, wie zum Beispiel „Barrierelabel“, die aus einem mehr oder weniger starken Kunststoffmaterial ausgebildet sind.
Folglich umfassen die jeweiligen Verfahrensschritte: Einbringen des Kunststoffetiketts in den Formhohlraum der Spritzgussform 30 derart, dass das Etikett mit einer ersten Seite zur inneren Umfangsfläche 32 der Spritzgussform 30 weist; Einbringen einer Gegenform 33 in den Formhohlraum 31, wodurch die Spritzgussform 30 geschlossen wird; Einspritzen von Kunststoffmaterial in den Formhohlraum 31; und Erwärmen des Etiketts vor dem Einspritzen des Kunststoffmaterials. Die Erwärmung des Etiketts erfolgt dabei bevorzugt während des Einbringvorgangs des Etiketts in die Spritzgussform. Das Einbringen des Etiketts und dessen Erwärmung erfolgt dabei wieder bevorzugt durch einen Einlegedorn 40 der bevorzugt eine Wärmeeinrichtung aufweist.
Dadurch kann auch das Kunststoffetikett effektiv erwärmt werden, was ein Erweichen des Etiketts auslöst. Dies führt zu einem besseren Anschmiegen des Kunststoffetiketts an die Form und somit, auch bei Verwendung von Kunststoffetiketten, zu einer weiteren Verbesserung der Prozessfähigkeit, und insbesondere zu einem Reduzieren von Hinterspritzungen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Behälters (10), das die Schritte aufweist: Einbringen eines Etiketts (20) aus einem papierartigen Material, das bevorzugt abschnittsweise Papier aufweist, mit einer Einbringeinrichtung in einen Formhohlraum (31) einer Spritzgussform (30) derart, dass das Etikett (20) mit einer bedruckten ersten Seite (21) zur inneren Umfangsfläche (32) der Spritzgussform (30) weist; wobei die Einbringeinrichtung ein Einlegedorn oder eine Walze ist, und eine Erwärmungseinrichtung (41) im Inneren der Einbringeinrichtung (40) vorgesehen ist, nachfolgend Einbringen einer Gegenform (33) in den Formhohlraum (31), wodurch die Spritzgussform (30) geschlossen wird; Einspritzen von Kunststoffmaterial in den Formhohlraum (31); wobei das Etikett (20) von einer inneren, zweiten Seite des Etiketts (20) mittels der in der Einbringeinrichtung (41) angeordneten Erwärmungseinrichtung erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Etikett (20) erwärmt wird, während es in einem gekrümmten Zustand ist, wobei der gekrümmte Zustand im Wesentlichen der Krümmung des Etiketts (20) in der Spritzgussform (30) entspricht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Etikett (20) auf 60°C bis 90°C, bevorzugt 70°C, erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Etikett (20) in einem Bereich (22) erwärmt wird, in dem Seitenkanten (23) des Etiketts (20) überlappen, aneinanderstoßen oder zueinander zeigen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Einbringschritt des Etiketts (20) die folgenden Schritte aufweist: Aufnahme des Etiketts (20) mit dem Einlegedorn (40), wobei das Etikett (20) um den Einlegedorn (40) gewunden ist; Einführen des Einlegedorns (40) mitsamt dem Etikett (20) in den Formhohlraum (31) der Spritzgussform (30); und Übergabe des Etiketts (20) vom Einlegedorn (40) an die innere Umfangsfläche (32) der Spritzgussform (30).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Einbringschritt des Etiketts (20) die folgenden Schritte aufweist: Zuführen des Etiketts (20) und Einbringen des Etiketts (20) in den Formhohlraum (31) mittels der Walze.
Vorrichtung zur Herstellung eines becherförmigen Behälters (10) mit: einer Spritzgussform (30) mit einem Formhohlraum (31) ; einer Gegenform (33) zum Verschließen des Formhohlraums (31); einer Einbringeinrichtung (40) zum Einbringen eines Etiketts (20) aus einem papierartigen Material, das bevorzugt abschnittsweise Papier aufweist, in den Formhohlraum (31) derart, dass das Etikett (20) mit einer bedruckten ersten Seite (21) zur inneren Umfangsfläche (32) der Spritzgussform (30) weist; und einer Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kunststoffmaterial in den verschlossenen Formhohlraum (31); wobei die Vorrichtung ferner eine Erwärmungseinrichtung (41) aufweist, die geeignet ist, das Etikett (20) vor dem Einspritzen des Kunststoffmaterials zu erwärmen, die Erwärmungseinrichtung (41) ferner derart angeordnet und eingerichtet ist, dass sie das Etikett (20) von einer inneren, zweiten Seite des Etiketts (20) erwärmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringeinrichtung ein Einlegedorn oder eine Walze ist, und die Erwärmungseinrichtung (41) im Inneren der Einbringeinrichtung (40) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Erwärmungseinrichtung (41) eine Heizpatrone ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, bei der die Erwärmungseinrichtung (41) in der Einbringeinrichtung (40) in dem Bereich (22) angeordnet ist, in dem Seitenkanten des Etiketts (20) überlappen, aneinanderstoßen oder zueinander zeigen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die Einbringeinrichtung (40) aus einem wärmeleitfähigen Material, insbesondere einem Aluminiummaterial, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der die Einbringeinrichtung (40) mit aufgenommenem Etikett (20) eine Außenabmessung aufweist, die zumindest in dem Bereich der inneren Umfangsfläche (32), auf den das Etikett (20) aufzubringen ist, gleich oder kleiner als die Innenabmessungen des Formhohlraums (31) ist, und bevorzugt geringfügig kleiner ist.