DE102020109686A1 - Lid with undercut based on natural fibers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Herstellungskomponente (1) als erstes Werkzeug in einer Formstation (10) mindestens zum Endformen eines vorgeformten Deckels (100) aus einem Material (M) zum Formen einer Unterschneidung (140), Naturfasern umfassend, wobei der vorgeformte Deckel (100) einen oberen Teil (130) und einen Seitenteil (110) umfasst, der den oberen Teil (130) umgibt, wobei die Herstellungskomponente (1) ausgebildet ist, um in Kontakt mit einer Außenseite (110) des vorgeformten Deckels (100) zu stehen, um den vorgeformten Deckel (100) endzuformen durch Ausführen einer ersten Bewegung (FM) in die axiale Richtung entlang einer Mittelachse (R) der Herstellungskomponente (1) und einer späteren zweiten Bewegung (SM) in eine zweite Richtung zum Seitenteil (120) des vorgeformten Deckels (100), wobei mehrere Seitenformelemente (2) der Herstellungskomponente (1) angeordnet sind, um die zweite Bewegung (SM) durch Ausübung eines äußeren Drucks (PA) auf eine Außenseite (110) des Seitenteils (120) auszuüben, um eine Unterschneidung (140) im Seitenteil (120) zu formen. Die Erfindung betrifft weiter eine Formstation (10) mit einer solchen Herstellungskomponente (1), eine Formvorrichtung (80), die eine solche Formstation (10) umfasst, einen endgeformten Deckel (100'), der mit einer solchen Formstation (10) hergestellt wird und eine Unterschneidung (140) umfasst, und ein Verfahren (200) zur Herstellung eines solchen Deckels (100') mit Unterschneidung (140) .The invention relates to a manufacturing component (1) as a first tool in a forming station (10) at least for the final forming of a preformed lid (100) made of a material (M) for forming an undercut (140) comprising natural fibers, the preformed lid (100) a top part (130) and a side part (110) surrounding the top part (130), the manufacturing component (1) being adapted to be in contact with an outside (110) of the preformed lid (100), to endform the preformed lid (100) by performing a first movement (FM) in the axial direction along a central axis (R) of the manufacturing component (1) and a later second movement (SM) in a second direction towards the side part (120) of the preformed Lid (100), wherein several side form elements (2) of the manufacturing component (1) are arranged to execute the second movement (SM) by exerting an external pressure (PA) on an outside (110) of the side part (12 0) to form an undercut (140) in the side part (120). The invention further relates to a molding station (10) with such a production component (1), a molding device (80) which comprises such a molding station (10), a finished cover (100 ') which is produced with such a molding station (10) and an undercut (140), and a method (200) for producing such a lid (100 ') with an undercut (140).
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die Erfindung betrifft eine Herstellungskomponente als erstes Werkzeug in einer Formstation zum Formen einer Unterschneidung, eine Formstation mit einer solchen Herstellungskomponente, eine Formvorrichtung, die eine solche Formstation umfasst, einen endgeformten Deckel, der mit einer solchen Formstation hergestellt wird und eine Unterschneidung umfasst, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Deckels mit Unterschneidung.The invention relates to a production component as a first tool in a molding station for forming an undercut, a molding station with such a production component, a molding device which comprises such a molding station, a finished cover which is produced with such a molding station and comprises an undercut, and a Process for the production of such a cover with an undercut.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Es ist wünschenswert, Mensch und Umwelt vor Kunststoffkontamination zu schützen. Insbesondere erzeugen Kunststoff-Wegwerfprodukte, wie zum Beispiel Verpackungsmaterial oder Kunststoffbesteck und -geschirr, große Mengen von Abfall. Daher besteht ein zunehmender Bedarf an Ersatzmaterialien für Kunststoffverpackungsmaterialien und -behälter, wobei diese Produkte aus recycelbaren Kunststoffen, Materialien mit niedrigem Kunststoffgehalt oder sogar aus kunststofffreien Materialien hergestellt werden können.It is desirable to protect people and the environment from plastic contamination. In particular, plastic disposable products, such as packaging materials or plastic cutlery and tableware, generate large amounts of waste. Therefore, there is an increasing need for substitute materials for plastic packaging materials and containers, which products can be made from recyclable plastics, low plastic materials, or even plastic free materials.
Der Gedanke, im Extrusionsverfahren Naturfasern anstelle klassischer Kunststoffe zu verwenden, existiert mindestens seit den frühen 1990er Jahren, siehe zum Beispiel
Da Verbraucher an einer großen Bandbreite naturverträglicher Produkte verschiedener Größen, Formen und Anforderungen interessiert sind und da sie nicht notwendigerweise große Mengen davon benötigen, wäre es wünschenswert, ein Herstellungsverfahren für umweltverträgliche Formteile aus Naturfasern und eine entsprechende Maschine zur Verfügung zu haben, um diese Produkte (Formteile) effektiv, flexibel und reproduzierbar in guter Qualität herstellen zu können.Since consumers are interested in a wide range of nature-friendly products of various sizes, shapes and requirements and since they do not necessarily need large quantities of them, it would be desirable to have a manufacturing process for environmentally friendly molded parts made of natural fibers and a corresponding machine available to make these products ( Molded parts) to be able to produce effectively, flexibly and reproducibly in good quality.
Im Falle von Deckeln für Behälter, zum Beispiel Kaffeebecher usw., umfassen Kunststoffdeckel im Allgemeinen eine Unterschneidung, um den Behälter sicher zu verschließen und so ein unbeabsichtigtes Abheben des Behälterdeckels und Herausfließen des Behälterinhalts zu verhindern. Die Unterschneidung dient als haptische oder akustische Rückkopplung für den Benutzer beim Verschließen des Behälters mit dem Deckel, wobei er ein Klicken hört oder fühlt, wenn der Deckel auf den Behälter aufgesetzt wird und die Unterschneidung auf dem Behälter in einer sicheren Position einrastet. Bei Verwendung von Deckeln aus Naturfasern ist die Herstellung einer solchen Unterschneidung schwierig. Werkzeugtechnologie für Formmaschinen zur Herstellung von Deckeln mit Unterschneidungen, die eine solche Rückkopplung zuverlässig liefern, steht noch nicht zur Verfügung. Daher können Deckel aus Naturfasermaterial Kunststoffdeckel noch nicht ohne Sicherheitsverlust ersetzen.In the case of lids for containers, for example coffee mugs etc., plastic lids generally include an undercut in order to close the container securely and thus prevent the container lid from being unintentionally lifted off and the contents of the container from flowing out. The undercut serves as haptic or acoustic feedback for the user when closing the container with the lid, where he hears or feels a click when the lid is placed on the container and the undercut engages in a secure position on the container. When using lids made of natural fibers, the production of such an undercut is difficult. Tool technology for molding machines for producing lids with undercuts that reliably provide such feedback is not yet available. For this reason, lids made from natural fiber material cannot yet replace plastic lids without a loss of security.
Somit besteht ein Bedarf an einer Werkzeugtechnologie, die es ermöglicht, Deckel aus Naturfasermaterialien herzustellen, die beim Verschließen der Behälter mit solchen Deckeln das herkömmliche Sicherheitsniveau bereitstellen.There is thus a need for a tool technology which enables lids to be produced from natural fiber materials which provide the conventional level of security when the containers with such lids are closed.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeugtechnologie bereitzustellen, die es ermöglicht, Deckel aus Naturfasermaterialien herzustellen, die beim Verschließen von Behältern mit solchen Deckeln das herkömmliche Sicherheitsniveau gewährleisten.One aim of the present invention is to provide a tool technology which makes it possible to produce lids from natural fiber materials which ensure the conventional level of security when containers with such lids are closed.
Das Ziel wird erreicht durch eine Herstellungskomponente, die zumindestens zum Endformen eines vorgeformten Deckels aus einem Material, das Naturfasern umfasst, als erstes Werkzeug in einer Formstation verwendet werden soll, wobei der vorgeformte Deckel einen oberen Teil und einen Seitenteil umfasst, der den oberen Teil umgibt, wobei die Herstellungskomponente ausgebildet ist, um eine Außenseite des vorgeformten Deckels zu berühren und den vorgeformten Deckel endzuformen durch Ausführung einer ersten Bewegung in axialer Richtung entlang einer Mittelachse der Herstellungskomponente und einer späteren zweiten Bewegung in eine zweite Richtung zum Seitenteil des vorgeformten Deckels, wobei mehrere Seitenformelemente der Herstellungskomponente angeordnet sind, um die zweite Bewegung auszuführen, die einen äußeren Druck auf eine Außenseite des Seitenteils ausübt, und eine Unterschneidung im Seitenteil zu formen.The object is achieved by a manufacturing component which is to be used at least for the final shaping of a preformed lid from a material comprising natural fibers as a first tool in a molding station, the preformed lid comprising an upper part and a side part surrounding the upper part , wherein the manufacturing component is configured to contact an outside of the preformed lid and endform the preformed lid by performing a first movement in the axial direction along a central axis of the manufacturing component and a later second movement in a second direction to the side part of the preformed lid, wherein several Side form elements of the manufacturing component are arranged to perform the second movement, which exerts an external pressure on an outside of the side part, and to form an undercut in the side part.
Eine solche Unterschneidung ist notwendig, um dem Benutzer eine zuverlässige haptische oder akustische Rückmeldung beim Verschließen von Behältern, wie zum Beispiel Kaffeebechern usw., zu liefern, die den Benutzer über einen sicheren Verschluss des Behälters informiert. Behälter mit gefährlichem Inhalt, zum Beispiel heißen Flüssigkeiten, sollten zum Schutz des Benutzers sicher verschlossen werden. Nachdem er durch die Unterschneidung die Rückmeldung erhalten hat, kann der Benutzer sicher sein, nicht unbeabsichtigt mit dem gefährlichen Inhalt in Berührung zu kommen, zum Beispiel durch Verschütten von heißem Kaffee auf seine Finger.Such an undercut is necessary in order to provide the user with reliable haptic or acoustic feedback when closing containers, such as, for example, coffee mugs, etc., which informs the user that the container has been securely closed. Containers with dangerous contents, for example hot liquids, should be securely closed to protect the user. After having received the feedback through the undercut, the user can be sure not to come into accidental contact with the dangerous content, for example by spilling hot coffee on his fingers.
Der Ausdruck „Unterschneidung“ bezeichnet eine geeignete, gebogene oder gekrümmte Form in einer Komponente (dem Deckel), die mit einer anderen Komponente (zum Beispiel einem Behälter) zusammenwirkt, wenn die beiden Komponenten (Behälter und Deckel, die einen geschlossenen Behälter bilden) miteinander verbunden werden. Die Unterschneidung greift in eine komplementäre Form der anderen Komponente ein oder schnappt hinter einer Wulst oder Kante der anderen Komponente ein, um die eine Komponente mechanisch sicher mit der anderen Komponente zu verbinden. Die Unterschneidung im Deckel kann innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verschiedene Formen haben, je nach den Eigenschaften des jeweiligen Behälters.The term "undercut" refers to a suitable bent or curved shape in one component (the lid) that interacts with another component (e.g. a container) when the two components (container and lid that form a closed container) together get connected. The undercut engages in a complementary shape of the other component or snaps into place behind a bead or edge of the other component in order to mechanically securely connect the one component to the other component. The undercut in the lid can take various forms within the scope of the present invention, depending on the characteristics of the particular container.
Die zweite Bewegung, die von den Seitenformelementen durchgeführt wird, ist zum Seitenteil des vorgeformten Deckels gerichtet, in dem die Unterschneidung vorgenommen werden soll. Vorzugsweise wird die zweite Bewegung senkrecht an der Außenseite des Seitenteils durchgeführt. Da der Seitenteil eine Form hat, die die Oberseite des Deckels umgibt, haben die Seitenformelemente eine ähnliche Form, um den Seitenteil vorzugsweise vollständig mit der Innenseite der Seitenformelemente in Kontakt zu bringen. Bei einem kreisförmigen Deckel ist die zweite Bewegung radial auf die Mittelachse der Herstellungskomponente gerichtet, die die Symmetrieachse des kreisförmigen Deckels ist.The second movement carried out by the side form elements is directed towards the side part of the preformed lid in which the undercut is to be made. The second movement is preferably carried out vertically on the outside of the side part. Since the side part has a shape that surrounds the top of the lid, the side shape elements have a similar shape in order to bring the side part preferably completely into contact with the inside of the side shape elements. In the case of a circular lid, the second movement is directed radially towards the central axis of the manufacturing component, which is the axis of symmetry of the circular lid.
Der Ausdruck „den Deckel endformen“ bezeichnet den speziellen Herstellungsschritt zur abschließenden Formgebung des Deckels. Das Endformen schließt nicht aus, dass zusätzliche Produktionsschritte, die die Form des Deckels nicht verändern, nach dem Endformen des Deckels folgen können. Endformen beschränkt auch keinen Produktionsschritt und schließt auch keinen Produktionsschritt aus, bevor das Endformen stattfindet. Zum Endformen des Deckels kann der Deckel als bereits vorhandene Vorform bereitgestellt sein, oder die Materialien des Deckels können in anderer Form bereitgestellt sein, zum Beispiel als Lagenmaterial, und werden in der Vorformstation oder direkt in der Formstation vorgeformt.The term “final shaping of the lid” refers to the special manufacturing step for the final shaping of the lid. The final shaping does not exclude that additional production steps which do not change the shape of the lid can follow after the final shaping of the lid. Neither does end-shaping limit or exclude any production step before end-shaping takes place. For the final shaping of the lid, the lid can be provided as an already existing preform, or the materials of the lid can be provided in another form, for example as sheet material, and are preformed in the preforming station or directly in the forming station.
Der Deckel kann jede Form haben, die geeignet ist, den dazugehörigen Behälter zu verschließen, der ebenfalls jede geeignete Form haben kann. Deckel haben einen oberen Teil und einen Seitenteil, der den oberen Teil umgibt. Herkömmliche Deckel können kreisförmig oder rechteckig sein. Jede andere Form von Deckeln und Behältern ist jedoch ebenfalls möglich. Die Herstellungskomponente und die Formstation gemäß der vorliegenden Erfindung sind geeignet, Unterschneidungen in Seitenteilen von Deckeln zu formen, die nicht auf eine bestimmte Form der Deckel oder auf eine bestimmte Form der Unterschneidungen beschränkt sind. Das Material der Deckel umfasst Naturfasern. Es kann auch zusätzlich andere Materialien umfassen, zum Beispiel angewendet als Verbundmaterial gemeinsam mit den Naturfasern oder als zusätzliche Schicht oben auf dem Naturfasermaterial. Eine solche Schicht oder mehrere Schichten können auf die Außenseite oder die Innenseite des Deckels aufgetragen werden. In einer Ausführungsform ist der Deckel vollständig von solchen Schichten bedeckt. In einer Ausführungsform kann der Deckel aus Naturfasermaterial bestehen. In jedem Fall kann das Naturfasermaterial mit anderem Material imprägniert werden, um die Widerstandsfähigkeit oder Undurchlässigkeit gegenüber Flüssigkeiten und/oder Feuchtigkeit zu erhöhen.The lid can have any shape that is suitable for closing the associated container, which can also have any suitable shape. Lids have a top part and a side part surrounding the top part. Conventional lids can be circular or rectangular. However, any other form of lids and containers is also possible. The manufacturing component and the forming station according to the present invention are suitable for forming undercuts in side parts of lids, which are not limited to a particular shape of the lids or to a particular shape of the undercuts. The material of the lid consists of natural fibers. It can also additionally comprise other materials, for example used as a composite material together with the natural fibers or as an additional layer on top of the natural fiber material. Such a layer or several layers can be applied to the outside or the inside of the lid. In one embodiment, the lid is completely covered by such layers. In one embodiment, the cover can consist of natural fiber material. In any case, the natural fiber material can be impregnated with another material in order to increase the resistance or impermeability to liquids and / or moisture.
Die Herstellungskomponente wird als Werkzeug in einer Formstation verwendet. Hier kann die Herstellungskomponente ein oberes oder unteres Werkzeug in der Formstation sein, je nach der speziellen Formstation und dem Formverfahren.The manufacturing component is used as a tool in a forming station. Here, the manufacturing component can be an upper or lower tool in the forming station, depending on the particular forming station and process.
Der Ausdruck „ein Werkzeug auf ein anderes Werkzeug bewegen“ bezeichnet keine Bewegungsrichtung; vor allem bedeutet es nicht, dass das bewegte Werkzeug oberhalb des anderen Werkzeugs angeordnet ist. Der Ausdruck bedeutet einfach, dass beide Werkzeuge mindestens während des Formens der Unterschneidung zusammenbewegt werden.The term “moving a tool onto another tool” does not denote a direction of movement; above all, it does not mean that the moving tool is arranged above the other tool. The term simply means that both tools are moved together at least while the undercut is being formed.
Die Herstellungskomponente gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine Werkzeugtechnologie bereit, die es ermöglicht, Deckel aus Naturfasermaterialien herzustellen, die durch das Formen von Unterschneidungen in den endgeformten Deckeln das gewohnte Sicherheitsniveau zum Schließen von Behältern bereitstellen.The manufacturing component according to the present invention provides a tool technology which enables lids to be made from natural fiber materials which, by forming undercuts in the end-formed lids, provide the usual level of safety for closing containers.
In einer Ausführungsform sind die Seitenformelemente um die Mittelachse angeordnet und sind angemessen geformt, um vor dem Durchführen der zweiten Bewegung einen freien Raum zwischen benachbarten Seitenformelementen zu lassen. Die Anordnung um die Mittelachse ermöglicht es den Seitenformelementen, entlang dem gesamten Seitenteil der Seite des vorgeformten Deckels eine Unterschneidung zu formen. Die freien Räume ermöglichen es allen Seitenformelementen, einen definierten äußeren Druck auf das gesamte Seitenteil des vorgeformten Deckels auszuüben, da die Seitenformelemente genügend Bewegungsfreiheit haben, um das Seitenteil vollständig zu berühren, ohne durch mechanischen Kontakt zwischen benachbarten Seitenformelementen behindert zu werden.In one embodiment, the side mold elements are disposed about the central axis and are appropriately shaped to leave a free space between adjacent side mold elements prior to performing the second movement. The arrangement about the central axis enables the side mold elements to form an undercut along the entire side portion of the side of the preformed lid. The free spaces enable all side mold elements to exert a defined external pressure on the entire side part of the preformed lid, since the side mold elements have sufficient freedom of movement to completely touch the side part without being hindered by mechanical contact between adjacent side mold elements.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Herstellungskomponente mindestens drei Seitenformelemente, vorzugsweise vier bis sechs Seitenformelemente, stärker bevorzugt sieben bis neun Seitenformelemente, noch stärker bevorzugt zehn Seitenformelemente. Mit zunehmender Anzahl der Seitenformelemente wird der ausgeübte äußere Druck um den Seitenteil des vorgeformten Deckels homogener. Die Komplexität der mechanischen Konstruktion zur Durchführung der zweiten Bewegung mit allen Seitenformelementen wird jedoch mit Anzahl der Seitenformelemente größer. Die oben angegebenen Zahlen von Seitenformelementen sind ein guter Kompromiss zwischen Homogenität des ausgeübten äußeren Drucks und dem Aufwand beim Bauen und Aufrechterhalten der mechanischen Konstruktion zur Durchführung der zweiten Bewegung.In another embodiment, the production component comprises at least three side shape elements, preferably four to six side shape elements, more preferably seven to nine side shape elements, even more preferably ten Page feature elements. As the number of side mold elements increases, the external pressure exerted around the side part of the preformed lid becomes more homogeneous. However, the complexity of the mechanical construction for performing the second movement with all of the side feature elements increases with the number of side feature elements. The numbers of side form elements given above are a good compromise between the homogeneity of the external pressure exerted and the expense of building and maintaining the mechanical structure for performing the second movement.
In einer anderen Ausführungsform, im Falle eines kreisförmigen vorgeformten Deckels mit Umfangs-Seitenteil, ist die zweite Richtung eine radiale Richtung zur Mittelachse und die Seitenformelemente sind kreisförmig um die Mittelachse angeordnet.In another embodiment, in the case of a circular, preformed lid with a peripheral side part, the second direction is a radial direction to the central axis and the side shape elements are arranged in a circle around the central axis.
In einer anderen Ausführungsform umfasst jedes der Seitenformelemente eine Innenseite, die zur Außenseite des Seitenteils des vorgeformten Deckels hin gerichtet ist, wobei jede Innenseite eine Kontur hat, die an eine gewünschte Form der Unterschneidung angepasst ist. Vorzugsweise sind die Seitenformelemente passend geformt, um eine Unterschneidung bereitzustellen, die den Seitenteil des vorgeformten Deckels umgibt. Eine Unterschneidung entlang dem gesamten Seitenteil des Deckels sorgt für einen sehr sicheren Verschluss des Behälters. Eine Umfangs-Unterschneidung sorgt für einen sichereren Verschluss des Behälters.In another embodiment, each of the side mold elements comprises an inner side which is directed towards the outer side of the side part of the preformed lid, each inner side having a contour which is adapted to a desired shape of the undercut. Preferably the side mold members are suitably shaped to provide an undercut surrounding the side portion of the preformed lid. An undercut along the entire side part of the lid ensures a very secure closure of the container. A circumferential undercut ensures a more secure closure of the container.
In einer anderen Ausführungsform besteht zumindest ein Teil der Oberflächen der Herstellungskomponente, die dazu bestimmt sind, mit dem Naturfasermaterial des vorgeformten Deckels in Kontakt zu stehen, aus einem Material mit verringerten Reibungs- oder Haftungseigenschaften. Die Reibung oder Haftung können durch Glätten der Oberfläche der Herstellungskomponente verringert werden. Zu diesem Zweck kann die Herstellungskomponente aus einem Material hergestellt sein, dessen Oberfläche poliert werden kann. Alternativ kann die Herstellungskomponente zumindest lokal mit einer glatten Beschichtung bedeckt werden. Vorzugsweise besteht zumindest die Innenseite der Seitenformelemente aus dem Material mit verringerten Reibungs- oder Haftungseigenschaften oder ist mit mindestens einer Schicht dieses Materials bedeckt.In another embodiment, at least some of the surfaces of the manufacturing component which are intended to be in contact with the natural fiber material of the preformed lid are made of a material with reduced friction or adhesion properties. Friction or adhesion can be reduced by smoothing the surface of the manufacturing component. To this end, the manufacturing component can be made from a material the surface of which can be polished. Alternatively, the manufacturing component can be covered at least locally with a smooth coating. Preferably, at least the inside of the side form elements consists of the material with reduced friction or adhesion properties or is covered with at least one layer of this material.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Formstation, die erste und zweite Werkzeuge mindestens zum Endformen eines vorgeformten Deckels umfasst, wobei eine Herstellungskomponente gemäß der vorliegenden Erfindung das erste Werkzeug, vorzugsweise ein oberes Werkzeug, ist und das zweite Werkzeug, vorzugsweise ein unteres Werkzeug, ausgebildet ist, um den vorgeformten Deckel mindestens zu tragen, wobei mindestens ein Motorsystem ausgebildet ist, um in einer ersten Bewegung das erste Werkzeug auf das zweite Werkzeug zu bewegen, wobei sich der vorgeformte Deckel dazwischen befindet, und in einer darauf folgenden zweiten Bewegung die Seitenformelemente des ersten Werkzeugs zum Seitenteil des vorgeformten Deckels zu bewegen durch Ausübung eines äußeren Drucks auf eine Außenseite des Seitenteils, um eine Unterschneidung im Seitenteil zu bilden.The present invention also relates to a molding station which comprises first and second tools at least for the final molding of a preformed lid, wherein a manufacturing component according to the present invention is the first tool, preferably an upper tool, and the second tool, preferably a lower tool, is formed in order to at least carry the preformed lid, wherein at least one motor system is configured to move the first tool onto the second tool in a first movement, with the preformed lid therebetween, and in a subsequent second movement the side mold elements of the first Tool to move to the side part of the preformed lid by exerting external pressure on an outside of the side part to form an undercut in the side part.
Die Formstation gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine Werkzeugtechnologie bereit, die es ermöglicht, Deckel aus Naturfasermaterialien herzustellen, wobei durch das Formen von Unterschneidungen in den endgeformten Deckeln das gewohnte Sicherheitsniveau zum Verschließen von Behältern mit solchen Deckeln bereitgestellt wird.The forming station according to the present invention provides a tool technology which makes it possible to manufacture lids from natural fiber materials, the usual level of security for closing containers with such lids being provided by forming undercuts in the end-formed lids.
Das zweite Werkzeug wirkt beim Formen der Unterschneidung als Gegenstück zum ersten Werkzeug. In einer Ausführungsform ist das zweite Werkzeug passend geformt, um eine Innenseite des Seitenteils beim Ausüben des äußeren Drucks auf die Außenseite des Seitenteils durch die Seitenformelemente mindestens zu stützen, so dass die Unterschneidung von den Seitenformelementen zuverlässig geformt wird.The second tool acts as a counterpart to the first tool when forming the undercut. In one embodiment, the second tool is suitably shaped to at least support an inside of the side part when the external pressure is exerted on the outside of the side part by the side mold elements, so that the undercut is reliably formed by the side mold elements.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das zweite Werkzeug ein Gegenstück, um die Innenseite des Seitenteils zu stützen, wobei eine Kontur des Gegenstücks an eine gewünschte Form der Unterschneidung, die an der Innenseite des Seitenteils geformt werden soll, angepasst ist. Mit diesem Gegenstück kann der äußere Druck zum Formen der Unterschneidung in einem besser definierten und besser reproduzierbaren Prozess ausgeübt werden als mit einem Werkzeug, das ein solches Gegenstück nicht umfasst.In another embodiment, the second tool comprises a counterpart to support the inside of the side part, a contour of the counterpart being adapted to a desired shape of the undercut that is to be formed on the inside of the side part. With this counterpart, the external pressure for forming the undercut can be exerted in a better defined and more reproducible process than with a tool that does not include such a counterpart.
In einer anderen Ausführungsform ist das Gegenstück in bewegliche Gegenstückelemente unterteilt, die ausgebildet sind, um sich zur Mittelachse hin zu bewegen und so nach dem Endformen ein einfaches Loslösen des endgeformten Deckels zu ermöglichen.In another embodiment, the counterpart is subdivided into movable counterpart elements which are designed to move towards the central axis and thus enable the end-shaped cover to be easily detached after the final shaping.
In einer anderen Ausführungsform ist die Formstation ausgebildet, um den vorgeformten Deckel von einer Vorformstation zu empfangen. In diesem Fall ist der Automatisierungsgrad des Produktionsprozesses erhöht, was auch zu einem effektiveren und schnelleren Prozess führt.In another embodiment, the forming station is configured to receive the preformed lid from a preforming station. In this case, the degree of automation of the production process is increased, which also leads to a more effective and faster process.
In einer anderen Ausführungsform ist die Formstation ausgebildet, um den Deckel vor dem Endformen des vorgeformten Deckels vorzuformen. Hier ist die Anzahl erforderlicher Prozessstationen reduziert, was die Bereitstellung eines kompakteren Prozesses ermöglicht.In another embodiment, the forming station is designed to preform the lid prior to the final molding of the preformed lid. The number of process stations required is reduced here, which enables a more compact process to be provided.
In einer anderen Ausführungsform wird das Material als Lagenmaterial zum Vorformen des Deckels bereitgestellt. Ein Lagenmaterial ermöglicht einen quasi kontinuierlichen Produktionsprozess. Das Material in Form von Lagenmaterial ist leichter zu handhaben und hat einen geringeren Platzbedarf als in einem Papierzellstoffprozess. In einer anderen Ausführungsform wird das Lagenmaterial der Formstation direkt zugeführt, wobei die Formstation den Deckel vorformt und endformt.In another embodiment, the material is provided as a sheet material for preforming the lid. A layer material enables a quasi-continuous production process. The material in the form of sheet material is easier to handle and takes up less space than in a paper pulp process. In another embodiment, the sheet material is fed directly to the forming station, the forming station preforming and final forming the cover.
In einer anderen Ausführungsform werden sowohl das erste Werkzeug als auch das zweite Werkzeug zur Platzierung des oberen Werkzeugs auf das zweite Werkzeug vom Motorsystem bewegt; vorzugsweise werden beide Werkzeuge gleichzeitig bewegt. Die Bewegung beider Komponenten resultiert in einer verkürzten Öffnungs- und Schließzeit des ersten und des zweiten Werkzeugs der Formstation.In another embodiment, both the first tool and the second tool are moved by the motor system to place the upper tool on the second tool; both tools are preferably moved at the same time. The movement of both components results in a shortened opening and closing time of the first and the second tool of the forming station.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter eine Formvorrichtung, die eine Formstation gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Vorformstation umfasst, wobei die Vorformstation ausgebildet ist, um einen Deckel aus einem Material, das Naturfasern umfasst, vorzuformen, und die Formstation ausgebildet ist, um den vorgeformten Deckel von der Vorformstation zu empfangen und einen endgeformten Deckel zu liefern, der in einem Seitenteil eine Unterschneidung umfasst. Die Vorformstation als Teil der Formvorrichtung ermöglicht es, beide Produktionsschritte, das Vorformen und das Endformen, in einer Vorrichtung zu steuern, was eine bessere Prozesssteuerung und eine bessere Endformqualität ermöglicht.The present invention further relates to a molding device comprising a molding station according to the present invention and a preforming station, wherein the preforming station is designed to preform a lid from a material comprising natural fibers, and the molding station is designed to produce the preformed lid from to the preform station and to provide a final formed lid which includes an undercut in a side panel. The preforming station as part of the molding device enables both production steps, preforming and final forming, to be controlled in one device, which enables better process control and better final form quality.
Die Formvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine Werkzeugtechnologie bereit, die es ermöglicht, Deckel aus Naturfasermaterialien herzustellen und die durch das Formen von Unterschneidungen in den endgeformten Deckeln das gewohnte Sicherheitsniveau zum Verschließen von Behältern mit solchen Deckel gewährleistet.The molding device according to the present invention provides a tool technology which enables lids to be produced from natural fiber materials and which ensures the usual level of security for closing containers with such lids by forming undercuts in the end-formed lids.
In einer Ausführungsform umfasst die Formvorrichtung weiter eine Transferstation, die den vorgeformten Deckel zum Endformen des vorgeformten Deckels zur Formstation transportiert. Dies erhöht auch den Automatisierungsgrad des Produktionsprozesses, was weiter in einem effektiveren und schnelleren Prozess resultiert. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Formvorrichtung auch eine Stapelstation, um die endgeformten Deckel, die von der Formstation ausgegeben werden, zu stapeln.In one embodiment, the molding apparatus further comprises a transfer station that transports the preformed lid to the molding station for final molding of the preformed lid. This also increases the degree of automation of the production process, which further results in a more effective and faster process. In a preferred embodiment, the molding apparatus also includes a stacking station for stacking the end-formed lids dispensed from the molding station.
In einer anderen Ausführungsform wird das Material als Lagenmaterial zum Vorformen des Deckels aus dem Lagenmaterial der Vorformstation zur Verfügung gestellt. Ein Lagenmaterial ermöglicht einen quasi kontinuierlichen Produktionsprozess. Das Material in Form von Lagenmaterial ist leichter zu handhaben und hat einen geringeren Platzbedarf als in einen Papierzellstoffverfahren.In another embodiment, the material is made available as sheet material for preforming the cover from the sheet material of the preforming station. A layer material enables a quasi-continuous production process. The material in the form of sheet material is easier to handle and takes up less space than in a paper pulp process.
In einer anderen Ausführungsform wendet die Vorformstation ein Papierzellstoffverfahren zum Vorformen des Deckels an. Es besteht seit langem ein Bedarf an der Verwendung von Naturfasern zum Formen von Produkten. Naturfaserprodukte sind auf dem Markt heute erhältlich, die Qualität und Leistungsfähigkeit entsprechen jedoch nicht den Lebensmittelstandards. Die Rohmaterialbasis ist hier, wie in den meisten Faserverarbeitungsprozessen, der Zellstoff. Im Prinzip besteht der Zellstoff aus Wasser, Naturfasern und einem Bindemittel, wie zum Beispiel Industriestärke (Kartoffelstärke), und hat eine breiige Konsistenz. Der Ausdruck „Zellstoff“ bezeichnet Flüssigkeitsmassen, die Fasern enthalten, hier das umweltfreundliche abbaubare Fasermaterial. Der Ausdruck „Flüssigkeit“ bezeichnet hier den Aggregatzustand des Zellstoffs, wobei der flüssige Zellstoff das umweltfreundliche abbaubare Fasermaterial in Form von Fasern umfasst. Die Fasern können als einzelne Fasern, als Faserstrukturen oder Fasergruppen, die aus mehreren zusammenhängenden Fasern bestehen, vorliegen. Die Fasern stellen das Fasermaterial dar, unabhängig davon, ob sie in dem Zellstoff als einzelne Fasern, Faserstrukturen oder Fasergruppen vorliegen. Die Fasern werden in der flüssigen Lösung so aufgelöst, dass sie darin unabhängig vom Ort mit einer möglichst gleichen Konzentration schweben, zum Beispiel als Mischung oder Suspension aus flüssiger Lösung und Fasermaterial.In another embodiment, the preform station uses a paper pulp process to preform the lid. There has long been a need to use natural fibers to shape products. Natural fiber products are available on the market today, but the quality and performance do not meet food standards. As in most fiber processing processes, the raw material basis is the pulp. In principle, the pulp consists of water, natural fibers and a binding agent, such as industrial starch (potato starch), and has a pulpy consistency. The term "pulp" describes liquid masses that contain fibers, in this case the environmentally friendly, degradable fiber material. The term “liquid” here denotes the physical state of the pulp, the liquid pulp comprising the environmentally friendly, degradable fiber material in the form of fibers. The fibers can be present as individual fibers, as fiber structures or fiber groups which consist of several connected fibers. The fibers represent the fiber material, regardless of whether they are present in the pulp as individual fibers, fiber structures or fiber groups. The fibers are dissolved in the liquid solution in such a way that they float in the same concentration regardless of the location, for example as a mixture or suspension of liquid solution and fiber material.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter einen endgeformten Deckel aus einem Material, das Naturfasern umfasst, der endgeformte Deckel umfasst einen oberen Teil und einen Seitenteil, der den oberen Teil umgibt, und eine Unterschneidung im Seitenteil, die durch eine Formstation gemäß der vorliegenden Erfindung geformt wird; vorzugsweise umgibt die Unterschneidung den Seitenteil.The present invention further relates to an end-molded lid made of a material comprising natural fibers, the end-molded lid comprising a top part and a side part surrounding the top part and an undercut in the side part formed by a molding station according to the present invention; the undercut preferably surrounds the side part.
Das Material des endgeformten Deckels umfasst Naturfasern. Es kann auch zusätzliches anderes Material umfassen, das zum Beispiel als Verbundmaterial gemeinsam mit den Naturfasern oder als zusätzliche Schicht oben auf das Naturfasermaterial aufgetragen wird. Eine solche Schicht oder mehrere solche Schichten können auf die Außenseite oder die Innenseite des Deckels aufgetragen werden. In einer Ausführungsform ist der endgeformte Deckel vollständig von solchen Schichten bedeckt. Die Schichten oder das Zusatzmaterial zu dem Naturfasermaterial können vor oder nach dem Endformen des Deckels aufgetragen werden. In einer Ausführungsform kann der endgeformte Deckel aus Naturfasermaterial bestehen. In jedem Fall kann das Naturfasermaterial mit anderem Material imprägniert werden, um die Widerstandsfähigkeit oder Undurchlässigkeit mindestens gegen Flüssigkeiten und/oder Feuchtigkeit zu erhöhen.The material of the finished lid comprises natural fibers. It can also comprise additional other material, which is applied, for example, as a composite material together with the natural fibers or as an additional layer on top of the natural fiber material. Such a layer or several such layers can be applied to the outside or the inside of the lid. In one embodiment, the final formed lid is completely covered by such layers. The layers or the additional material to the natural fiber material can be applied before or after the final shaping of the lid. In one embodiment, the end-shaped cover can consist of natural fiber material. In any case, the natural fiber material can be impregnated with other material to increase its resistance or To increase impermeability at least to liquids and / or moisture.
Der endgeformte Deckel gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Ergebnis einer Werkzeugtechnologie, die es ermöglicht, Deckel aus Naturfasermaterialien herzustellen, wobei das gewohnte Sicherheitsniveau zum Verschließen von Behältern mit solchen Deckeln durch das Formen von Unterschneidungen in den endgeformten Deckeln gewährleistet wird.The end-shaped lid according to the present invention is the result of tool technology which enables lids to be produced from natural fiber materials, the usual level of security for closing containers with such lids being ensured by forming undercuts in the end-shaped lids.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Bereitstellen endgeformter Deckel aus einem Material, das Naturfasern umfasst, mit einer Formstation gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Herstellungskomponente gemäß der vorliegenden Erfindung als erstem Werkzeug und zweitem Werkzeug, wobei ein vorgeformter Deckel einen oberen Teil und einen Seitenteil umfasst, der den oberen Teil umgibt, folgende Schritte umfassend:
- - das Bereitstellen eines vorgeformten Deckels;
- - das Durchführen einer ersten Bewegung in axialer Richtung, entlang einer Mittelachse der Herstellungskomponente mindestens mit dem ersten Werkzeug, um eine Außenseite des Deckels zu berühren;
- - das Durchführen einer darauf folgenden zweiten Bewegung in eine zweite Richtung, wobei mehrere Seitenformelemente des ersten Werkzeugs zur Mittelachse des Deckels bewegt werden, um einen äußeren Druck auf eine Außenseite des Seitenteils des Deckels auszuüben und so eine Unterschneidung in dem Seitenteil zu formen, um den endgeformten Deckel herzustellen; und
- - das Ausgeben des endgeformten Deckels mit der Unterschneidung im Seitenteil.
- the provision of a preformed lid;
- performing a first movement in the axial direction, along a central axis of the manufacturing component at least with the first tool, in order to contact an outside of the cover;
- - Carrying out a subsequent second movement in a second direction, wherein a plurality of side form elements of the first tool are moved to the central axis of the lid in order to exert an external pressure on an outer side of the side part of the lid and thus to form an undercut in the side part, around the manufacture final formed lid; and
- - The dispensing of the finished lid with the undercut in the side part.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, eine Werkzeugtechnologie zu verwenden, die es gestattet, Deckel aus Naturfasermaterialien herzustellen, die durch das Formen von Unterschneidungen in den endgeformten Deckeln das gewohnte Sicherheitsniveau zum Verschließen von Behältern mit solchen Deckeln bereitstellen.The method according to the present invention makes it possible to use a tool technology which allows lids to be produced from natural fiber materials which, by forming undercuts in the end-formed lids, provide the usual level of security for closing containers with such lids.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter den Schritt des Vorformens des Materials in einer Vorformstation, um den vorgeformten Deckel herzustellen.In one embodiment, the method further comprises the step of preforming the material in a preforming station to produce the preformed lid.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter folgende Schritte:
- - das Transportieren des vorgeformten Deckels aus der Vorformstation zur Formstation mit einer Transferstation; und/oder
- - das Stapeln der endgeformten Deckel, die von der Formstation ausgegeben werden, durch eine Stapelstation.
- - Transporting the preformed lid from the preforming station to the forming station with a transfer station; and or
- the stacking of the end-formed lids dispensed from the forming station by a stacking station.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter den Schritt des Lieferns des Materials als Lagenmaterial an die Vorformstation für den Vorformschritt.In another embodiment, the method further comprises the step of supplying the material as sheet material to the preform station for the preform step.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens nutzt der Schritt des Vorformens des Materials einen Papierzellstoffprozess.In another embodiment of the method, the step of preforming the material uses a paper pulp process.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens könnte der Schritt des Vorformens des Materials vor dem Endformen des vorgeformten Deckels in der Formstation durchgeführt werden, wobei die Formstation die Funktion der Vorformstation erfüllen kann; vorzugsweise wird das Material der Formstation als Lagenmaterial geliefert. Die Formstation kann den Deckel anders vorformen als in dem Verfahren, das in der Vorformstation oder in einer anderen Station zum Vorformen des Deckels angewandt wird.In a further embodiment of the method, the step of preforming the material could be carried out before the final shaping of the preformed lid in the forming station, wherein the forming station can fulfill the function of the preforming station; preferably the material of the forming station is supplied as sheet material. The forming station may preform the lid differently than in the process used in the preforming station or in another station for preforming the lid.
Es soll darauf hingewiesen werden, dass im Kontext der Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben, wie „eins“, „zwei“ usw. normalerweise als Mindestangaben zu verstehen sind, d. h. als „mindestens eins“, „mindestens zwei“ usw., soweit nicht aus dem Kontext oder dem spezifischen Text eines bestimmten Absatzes hervorgeht, dass nur „genau ein“, „genau zwei“ usw. gemeint sein können.It should be noted that in the context of the patent application, indefinite articles and indefinite numerical indications such as “one”, “two” etc. are normally to be understood as minimum indications; H. as “at least one”, “at least two” etc., unless it is clear from the context or the specific text of a particular paragraph that only “exactly one”, “exactly two” etc. can be meant.
Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen oder Merkmale davon auch miteinander in beliebigen Kombinationen kombiniert werden können, die von den Ansprüchen und ihren Rückverweisen abweichen, um innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung Lösungen für die oben genannte Aufgabe zu liefern.It goes without saying that the above-described embodiments or features thereof can also be combined with one another in any combination that deviates from the claims and their back-references in order to provide solutions for the above-mentioned object within the scope of the present invention.
Komponenten, die in ihrer Funktion in den einzelnen Zeichnungen zumindest im Wesentlichen identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei die Komponenten nicht in allen Figuren nummeriert und erläutert sein müssen.Components that are at least essentially identical in their function in the individual drawings are identified by the same reference symbols, the components not having to be numbered and explained in all figures.
FigurenlisteFigure list
-
1 : Formstation mit Herstellungskomponente als oberes Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;1 : Forming station with manufacturing component as an upper tool according to the present invention; -
2 : Endgeformter Deckel mit Unterschneidung gemäß der vorliegenden Erfindung;2 : Final formed lid with undercut according to the present invention; -
3 : Seitenformelemente (a) vor der zweiten Bewegung und (b) nach der zweiten Bewegung zur Erzeugung der Unterschneidung;3 : Side form elements (a) before the second movement and (b) after the second movement to produce the undercut; -
4 : Schematische Ansicht von (a) dem Gegenstück zum zweiten Werkzeug und (b) der Formstation in einer Seitenansicht;4th : Schematic view of (a) the counterpart to the second tool and (b) the forming station in a side view; -
5 : Formvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und5 : Molding apparatus according to the present invention; and -
6 : Verfahren zur Herstellung endgeformter Deckel aus Naturfasermaterial gemäß der vorliegenden Erfindung.6th : A method for producing end-formed lids from natural fiber material according to the present invention.
Detaillierte AusführungsformenDetailed embodiments
An diesem Punkt soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass Merkmale der Lösungen, die oben oder in den Ansprüchen und/oder Figuren beschrieben sind, gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die erläuterten Merkmale, Effekte und Vorteile entsprechend kumulativ zu implementieren oder zu erzielen.At this point, it should be expressly pointed out that features of the solutions that are described above or in the claims and / or figures can optionally also be combined in order to implement or achieve the explained features, effects and advantages cumulatively.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Herstellungskomponente (erstes Werkzeug, zum Beispiel oberes Werkzeug) gemäß der vorliegenden ErfindungManufacturing component (first tool, e.g. upper tool) according to the present invention
- 22
- Seitenformelemente der HerstellungskomponenteManufacturing component side features
- 2i2i
- Innenseite des SeitenformelementsInside of the side feature
- 2121
- freier Raum zwischen benachbarten Seitenformelementen free space between adjacent side features
- 1010
- Formstation gemäß der vorliegenden ErfindungForming station according to the present invention
- 2020th
- zweites Werkzeug, zum Beispiel unteres Werkzeugsecond tool, for example lower tool
- 3030th
- Motorsystem der FormstationMotor system of the forming station
- 4040
- Gegenstück zum zweiten Werkzeug, zum Beispiel ein Ringteil des zweiten WerkzeugsCounterpart to the second tool, for example a ring part of the second tool
- 4545
- GegenstückelementeCounterpart elements
- 5050
- VorformstationPreform station
- 6060
- TransferstationTransfer station
- 7070
- StapelstationStacking station
- 8080
- Formvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Molding apparatus according to the present invention
- 100100
- vorgeformter Deckelpreformed lid
- 100'100 '
- endgeformter Deckel gemäß der vorliegenden Erfindungfinal formed lid according to the present invention
- 110110
- Außenseite des Deckels, zum Beispiel Außenseite des Seitenteils des DeckelsOutside of the lid, for example outside of the side part of the lid
- 120120
- Seitenteil des DeckelsSide part of the lid
- 130130
- oberer Teil des Deckelsupper part of the lid
- 140140
- UnterschneidungUndercut
- 150150
- Innenseite des Seitenteils des DeckelsInside of the side part of the lid
- 200200
- Verfahren zum Endformen eines Deckels aus Naturfasermaterial mit einer Formstation gemäß der vorliegenden ErfindungMethod for the final shaping of a lid made of natural fiber material with a shaping station according to the present invention
- 210210
- Bereitstellen eines vorgeformten DeckelsProviding a preformed lid
- 220220
- Durchführen einer ersten Bewegung in axialer Richtung mit dem oberen WerkzeugPerforming a first movement in the axial direction with the upper tool
- 230230
- Durchführen einer darauffolgenden zweiten Bewegung in radialer Richtung mit mehreren Seitenformelementen des oberen WerkzeugsCarrying out a subsequent second movement in the radial direction with a plurality of side form elements of the upper tool
- 240240
- Ausgeben des endgeformten DeckelsDispensing of the finished lid
- 250250
- Vorformen des Deckels in einer VorformstationPreforming the lid in a preforming station
- 260260
- Transportieren des Deckels von der Vorformstation zur Formstation mit einer TransferstationTransporting the lid from the preforming station to the forming station with a transfer station
- 270270
- Stapeln der endgeformten Deckel, die von der Formstation ausgegeben werden, durch die StapelstationStacking by the stacking station the final formed lids dispensed from the forming station
- 280280
- Bereitstellen des Naturfasermaterials als LagenmaterialProviding the natural fiber material as a sheet material
- DD.
- Tiefe der UnterschneidungDepth of undercut
- RR.
- Mittelachse des DeckelsCentral axis of the lid
- PAPA
- axial gerichteter Druckaxially directed pressure
- MM.
- NaturfasermaterialNatural fiber material
- FMFM
- erste Bewegungfirst move
- SMSM
- zweite Bewegungsecond movement
- RMRM
- Bewegung zum Trennen des endgeformten Deckels vom zweiten WerkzeugMovement to separate the finished cap from the second tool
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 0447792 B1 [0003]EP 0447792 B1 [0003]
Claims (27)
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Legal Events
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R082 | Change of representative |
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