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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stanzblech zum Stanzen von Etiketten oder Labeln, mit einem Grundblech, auf dessen Oberseite wenigstens eine Stanzlinie vorhanden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stanzblechs.
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Zum Rotationsstanzen von Etiketten werden Stanzbleche mit möglichst geringen Höhentoleranzen benötigt und hergestellt. Diese liegen im Bereich von +/-2 bis +/-5 Mikrometern (µm). Die Anforderung an die Genauigkeit der Stanzbleche sowie die Maschinen bzw. Zylinder, auf denen diese Stanzbleche zum Stanzen von Etiketten oder Labeln befestigt werden, steigen bei den heutzutage verwendeten Stanzmaterialien mit PET-Träger oder mit Folien-Monomaterialien noch stärker an.
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Stanz- bzw. Magnetzylinder und Gegenstanzzylinder besitzen darüber hinaus eine Rundlauftoleranz von beispielsweise rund 5 µm. Diese sowie die Toleranzen des Stanzblechs führen zu schlechteren Stanzergebnissen, wenn die Stanzlinien mit ihren Stanzkanten aufgrund des Abstands der Zylinder zueinander nicht weit genug in das zu stanzende Material eindringen können.
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Durch zu starkes Zufahren von Stanz- und Gegenstanzzylinder, bei dem der Abstand der beiden Zylinder zu klein wird, können hingegen die Stanzkanten bzw. Schneidkanten beschädigt werden, wenn diese durch das zu stanzende Material und die Trägermaterialschicht hindurch stanzen und zu stark auf den Gegenstanz- oder Gegendruckzylinder treffen.
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Beim Stanzen von vorwiegend Folienetiketten auf Polyester-Trägermaterialien bzw. PET-Schichten sind noch geringere Toleranzen notwendig, da das harte, nicht komprimierfähige PET-Kunststoffmaterial nur sehr geringe Abweichungen verzeiht. Die Verletzungsgefahr des PET-Trägers ist wesentlich größer und das Durchtrennen des Trägers aufgrund von ungenauer Einstellung verursacht wesentliche Probleme in der Produktion.
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Insbesondere bei der Herstellung von In-Mould-Labeln, die aus einer Mehrzahl sehr dünner Lagen vergleichsweise harter Folie bestehen, treten die vorstehenden Probleme auf. In-Mould-Label werden ausgestanzt, somit handelt es sich um eine Durchstanzanwendung. Durch eine zu weite Zustellung wird das Stanzblech wie vorbeschrieben plattgewalzt, die Schneiden der Stanzlinien werden stumpf. Hierdurch ist die Lebensdauer der Stanzbleche erheblich reduziert.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lebensdauer der Stanzbleche für die vorbeschriebenen Anwendungen zu verlängern.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 9.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den auf diese Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Ein erfindungsgemäßes Stanzblech zum Stanzen von Etiketten oder Label, insbesondere von In-Mould-Labeln, wobei das Stanzblech ein Grundblech aufweist, auf dessen Oberseite zumindest eine Stanzlinie vorhanden ist, zeichnet sich dadurch aus, dass auf einer Unterseite des Grundblechs zumindest stellenweise wenigstens ein Dämpfungselement angeordnet ist. Dieses Dämpfungselement reduziert aufgrund seiner Dämpfungseigenschaft die auf eine Schneide oder Kante einer Stanzlinie wirkenden Kräfte beim „hart-auf-hart“-Stanzen. Hierdurch können Toleranzen ausgeglichen werden und ist erstmals prozesssicher möglich, Etiketten auf sehr dünnen Polyethylenterephthalat-Trägermaterialien mit Dicken ≤ 12 Mikrometern zu stanzen. Das Dämpfungselement kann dann so eingestellt werden, dass zwar die zu stanzenden Schichten gestanzt werden, beim Auftreffen auf die härtere Trägerschicht jedoch das Dämpfungselement komprimiert wird. Toleranzen der Stanzvorrichtung und des Stanzblechs können so ausgeglichen werden.
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Das Dämpfungselement kann auf der Unterseite des Grundblechs nach Art eines Wechselsleeves abnehmbar, d.h. lösbar festgelegt sein. Es ist jedoch vorteilhafter, ein fest mit der Unterseite des Grundblechs verbundenes Dämpfungselement zu verwenden, wodurch Walkbewegungen während des Stanzens verringert werden.
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Vorzugsweise ist das Dämpfungselement in einer Draufsicht auf das Stanzblech betrachtet unterhalb der Stanzlinie bzw. Stanzlinien angeordnet, so dass auf die Stanzlinie oder mehrere vorhandene Stanzlinien wirkende Kräfte optimal gedämpft werden können. Insbesondere ist das eine oder sind mehrere Dämpfungselemente vollständig unterhalb der Stanzlinie(n) angeordnet.
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Zur vereinfachten Herstellung kann das Dämpfungselement zumindest abschnittsweise flächig ausgebildet sein. Dies verringert weiterhin die Gefahr eines Walkens des Stanzblechs während des Betriebs, insbesondere wenn das Dämpfungselement entsprechend flächig an der Unterseite des Grundblechs befestigt ist.
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Eine besonders einfache, gleichzeitig jedoch effektive Ausbildung der Erfindung ist dann gegeben, wenn das Dämpfungselement als ein- oder mehrschichtige Rückseitenbeschichtung ausgebildet ist. Insofern findet auch eine flächige und sichere Anlage des Stanzblechs auf dem Magnetzylinder oder dem Stanzzylinder statt. Die Rückseitenbeschichtung bedeckt die Unterseite des Stanzblechs in weiten Teilen und insbesondere vollständig und ist insbesondere dort vorhanden, wo das Grundblech während des Stanzens von der oder den Stanzlinien Kräfte aufnimmt.
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Beim Stanzen vorhandene Toleranzen können sich sowohl während der Dauer des Stanzvorgangs als auch über die Fläche des Stanzblechs ändern. Das Dämpfungselement ist daher vorzugsweise kompressibel und insbesondere elastisch verformbar, so dass sich das Stanzblech an die lokal und zeitlich vorhandenen Toleranzen anpassen und diese ausgleichen kann. Während sich bei einer lediglich kompressiblen Ausbildung des Dämpfungselements fest vorhandene Toleranzen abgleichen lassen, ist bei einer Ausbildung des Dämpfungselements als elastisch verformbare ein- oder mehrschichtige Rückseitenbeschichtung der Anwendungsbereich deutlich größer. Auch können durch ein solches Dämpfungselement, welches abschnittsweise unterschiedlich stark komprimiert werden kann, während des Stanzens die Höhen unterschiedlich hoch über dem Grundblech befindlicher Stanzkanten ausgeglichen werden.
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Das Dämpfungselement ist bezüglich seiner Elastizität so eingestellt, dass das Eindringen der Schneidkante in das zu stanzende Material und damit der eigentliche Stanzvorgang nicht leidet, sondern eine Kompression im Wesentlichen erst dann, wenn hart auf hart gestanzt wird, erfolgt. Dies gilt ungeachtet der Tatsache, dass insbesondere das Material des Dämpfungselements bereits geringfügig komprimiert werden kann, wenn die Stanzkante auf zu durchstanzendes Material trifft.
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Als Dämpfungselement kommt insbesondere ein solches in Frage, welches zumindest teilweise aus Kunststoff, insbesondere aus PTFE, ausgebildet ist. Besonders geeignet ist eine auf die Rück- bzw. Unterseite des Grundblechs aufgebrachte Schicht aus PTFE, welche für die derzeit für In-Mould-Label verwendeten Materialen gut geeignet ist. Alternativ oder ergänzend können auch Teile des Dämpfungselements aus einem Naturstoff, insbesondere aus Kautschuk, ausgebildet sei.
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Es versteht sich dass die Anbringung des Dämpfungselements auf der Unterseite des Grundblechs unter Zuhilfenahme von Haftvermittlern erfolgen kann. So kann das Grundblech gegebenenfalls geprimert werden, um eine Dämpfungselement, insbesondere ein flächiges Dämpfungselement, anzubringen.
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Durch umfangreiche Versuche wurde herausgefunden, dass das Dämpfungselement eine Dicke zwischen 4 und 200 Mikrometern besitzen sollte. Das Grundblech könnte so hinsichtlich seiner Dicke nahezu verdoppelt werden. Allerdings kann das Grundblech durch die Verwendung des Dämpfungselements in seiner Dicke nun sogar reduziert werden, da die auf das Grundblech wirkenden Kräfte gedämpft werden und das Grundblech weniger stabil ausgebildet werden muss. Somit sind in Summe weitere Kosteneinsparungen beim vergleichsweise teuren Grundblech möglich. Vorzugsweise weist das Dämpfungselement zumindest eine Dicke auf, die der Summe der zu erwartenden Toleranzen des Gesamtsystems entspricht. Bei der Verwendung aktuell führender Systeme beträgt die Schichtdicke einer Dämpfungsschicht bzw. die Dicke eines Dämpfungselements in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Grundblechs somit vorzugsweise zumindest 12 Mikrometer.
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stanzblechs gelöst, bei dem das Dämpfungselement vor einem Schärfen der Stanzlinien aufgebracht wird und anschließend die Stanzlinien geschärft werden. Die dann beim Schärfen bzw. Gravieren der Stanzlinien, auch Schneidlinien genannt, entstehenden Toleranzen von rund +/- 2 µm sind dann neben den Toleranzen der Zylindern die einzigen, die das Stanzergebnis beeinflussen. Das Grundblech, welches typischerweise aus Stahl hergestellt ist, wird spätestens nach dem Ätzen auf der Rückseite zur Herstellung eines Dämpfungselements beschichtet. Beim Herstellen der Beschichtung wird vorzugsweise ein Sprühverfahren verwendet.
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Es kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft sein, wenn das Dämpfungselement bereits vor einer Belichtung des Stanzblechrohlings aufgebracht wird, so dass das Stahlblech während des Ätzvorgangs zusätzlich geschützt ist.
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Durch das Aufsprühen des Dämpfungselements insbesondere in Form der rückseitigen Beschichtung des Grundblechs eines Stanzblechs ist bereits eine genaue Auftragung der Schichtdicken gewährleistet. Durch das nachträgliche Schärfen werden schließlich noch Nachteile durch dennoch etwaig vorhandene Verunreinigungen oder Verdickungen des Dämpfungselements reduziert. Durch die Abstimmung der Elastizität des Materials auf das zu stanzende Material wird nicht nur die Lebensdauer der Stanzbleche erhöht, vielmehr kann auch noch dünneres Material noch genauer gestanzt werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Figurenbeschreibung zu entnehmen. Schematisch dargestellt zeigt:
- 1 eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik,
- 2 ein weiteres Beispiel aus dem Stand der Technik,
- Fig. 3 und 4weiteren Stand der Technik,
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5 einen Gegenstand nach der Erfindung.
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Einzelne technische Merkmale der nachbeschriebenen Ausführungsbeispiele können auch in Kombination mit vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sowie den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche und etwaiger weiterer Ansprüche zu erfindungsgemäßen Gegenständen kombiniert werden. Sofern sinnvoll, werden funktional gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugsziffern versehen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel aus dem Stand der Technik weist ein Stanzblech 1 ein Grundblech 2 auf, dass in der 1 mit seiner Oberseite nach unten ausgerichtet ist. In der 1 nach oben dargestellt ist eine Unter- oder Rückseite 3. Auf der Oberseite ist eine Stanzlinie 4 angeordnet. Diese stanzt ein zweilagiges Etikettenmaterial 6, welches auf einem Trägermaterial 7 angeordnet ist. Sichtbar ist die Kompression des Trägermaterials 7, bei dem eine untere Kante 8 der Stanzlinie im Wesentlichen intakt bleibt.
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Ein weiterer Stanzvorgang nach dem Stand der Technik ist in der 2 offenbart. Dort stanzt ein im Prinzip identisch aufgebautes Stanzblech 1 eine Materialbahn zur Herstellung von In-Mould-Labeln. Diese sind aus einem mehrschichtigen In-Mould-Label-Material 10 aufgebaut, wobei vorliegend eine untere Bahn 9 gegenüber den weiteren Schichten des In-Mould-Label-Materials 10 verdickt dargestellt ist. Dieses Material 10 soll bis auf die Schicht 9 durchgestanzt werden. Die letzte Folienschicht 9 soll durch den Stanzdruck reißen, was durch die gezackte Linie 11 in der Vergrößerung A der 2 dargestellt ist. Es wird versucht, ein Durchstanzen zu vermeiden, um das Auftreffen der Stanzkante auf einem Gegenstanzzylinder 12 zu verhindern und so die Lebensdauer des Stanzblechs zu erhöhen.
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In den 3 und 4 sind zwei weitere Szenarien aus dem Stand der Technik dargestellt. Beide sind nachteilig. Das in der 3 dargestellte Stanzblech 1 weist Schneidkanten 8 auf, die zum Teil einen unterschiedlichen Abstand vom Grundblech 2 besitzen. Die Schneid- bzw. Stanzlinien 4 sind unterschiedlich hoch. Diese Unterschiede ergeben sich insbesondere durch Toleranzen während der Gravur der Stanzlinien 4.
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Während die beiden äußeren Stanzkanten 8, in der 3 links und rechts, bis auf einen Gegenstanzzylinder 12 stanzen und hierbei allerdings beschädigungsfrei bleiben, sind die beiden mittleren Stanzkanten 4 flacher und stanzen das zu stanzende Material 13 nur unvollständig. In dem Fall, dass aufgrund dieser Toleranzen der Abstand zwischen Magnet- bzw. Stanzzylinder und Gegenstanzzylinder 12 verringert werden, stumpfen die äußeren Stanzlinien stark ab, da sie zu stark auf den Gegenstanzzylinder 12 aufprallen. Das zu stanzende Material wird gequetscht und nicht mehr gestanzt. Das Stanzergebnis ist wie im Fall der 3 unbefriedigend.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, ein elastisch verformbares Dämpfungselement 14 in Form einer Rückseitenschicht bzw. -beschichtung des Grundblechs 2 vorzusehen (5). Die beiden höheren äußeren Stanzkanten 8 treffen zwar eher auf den Gegenstanzzylinder 12 als die weniger hoch ausgebildeten Stanzlinien in der Mitte (in der 5 die beiden mittleren Stanzlinien 4). Allerdings wird nun die auf der Unterseite des Grundblechs 2 angeordnete Schicht komprimiert, so dass auch die Stanzkanten 8 der beiden mittleren Stanzlinien 4, bei denen der rückseitig vorhandene Bereich des Dämpfungselements 14 nicht oder nur weniger stark komprimiert ist, stanzen können. Der Elastizitätsmodul der rückwärtigen Beschichtung ist so eingestellt, dass die Stanzkanten 8 zwar das zu stanzende Material 13 stanzen, jedoch beim Auftreffen auf den Stanzzylinder 12 das Dämpfungselement 14 komprimiert wird, bevor die die äußeren Stanzkanten 8 beschädigt werden. Das Stanzblech 1 kann somit langfristig verwendet werden.