Komplexe Formen und Gittermuster

Nutzen Sie die Stärken eines glatten Kartons zur Erzielung hervorragender Ergebnisse.

Komplexe Formen und Gittermuster in der Praxis

Mehrlagiger Karton verfügt über alle erforderlichen Eigenschaften für die Umsetzung komplexer Designs in kostengünstigen Verfahren. Komplexe strukturelle Formen lassen sich durch Rillen, Falten und verschiedene Stanz- und Schneidverfahren (Stanzen, Kolbenstanzen und Laserschnitt) herstellen. Rillen und Falten werden im nächsten Abschnitt behandelt. In diesem Abschnitt beschreiben wir die unterschiedlichen Stanz- und Schneidverfahren.

Das Stanzverfahren

Stanzen ist das üblichste Verfahren. Das Werkzeug besteht aus einem beweglichen Teil mit einem oder mehreren Messern und einem Gegenstück (oder Matrize). Das Werkzeug kann die Form eines Lineals oder fast jede andere komplexe Form haben. Normalerweise wird das Werkzeug individuell für eine bestimmte Form und eine bestimmte Kartonqualität ausgelegt. Die Werkzeuggeometrie muss gut auf die Dicke des Kartons abgestimmt sein. Aufgrund der Festigkeit und Dichte des Kartons muss die große Kraft, die aufgewendet werden muss, um ihn zu schneiden, genau gesteuert werden, damit der bewegliche Werkzeugteil nicht zu weit über das Ziel hinausschießt. Wenn die Messer zu stark gegen die Matrize prallen, verschleißen die Kanten sehr schnell, und die Qualität der Schnitte verschlechtert sich.

Stanzprinzip.Klicken zum Vergrößern.

Stanzen und Rillen

Die Werkzeugabmessungen müssen an das
zu stanzende Material angepasst werden.
Fragen Sie Ihren Materiallieferanten nach
Empfehlungen.

Position von Haltepunkten, die durch eine
Kerbe im Stanzwerkzeug entstehen.

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Stanzen und Rillen werden oft in einem Arbeitsgang durchgeführt und können auch mit einem Prägevorgang kombiniert werden. Um ein gleichbleibendes und genaues Ergebnis sowie gute Laufeigenschaften im gesamten Verfahren zu erzielen, ist die sorgfältige Auswahl der am besten geeigneten Werkzeuge, Maschineneinstellungen und Kartonsorten von großer Bedeutung. Diese Faktoren müssen für jede Form und Anwendung individuell beurteilt werden.

Eine entscheidende Maßnahme, die für alle Formen und Anwendungen gilt, ist die strenge Kontrolle der Raumfeuchtigkeit, um den ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt des Kartons aufrechtzuerhalten. Eine zu hohe Feuchtigkeit des Kartons erschwert das Stanzen, während der Karton bei einem zu geringen Feuchtigkeitsgehalt spröde wird (siehe hierzu den Abschnitt „Handhabung“).

Haltepunkte

Das Prinzip des Stanzens lässt sich anhand einer Verpackungsanwendung erläutern. Wenn die äußeren Profile gestanzt werden, bleiben die gestanzten Zuschnitte durch Haltepunkte mit den Rändern des Bogens verbunden. Damit die Zuschnitte beim Transport zu weiteren Stationen nicht unbeabsichtigt vom Bogen getrennt werden, müssen die Haltepunkte fest genug sein, um beides zusammenzuhalten. Gleichzeitig müssen sie schwach genug sein, um sich beim Ausbrechen, also bei der Entfernung des Kartonabfalls, leicht trennen zu lassen.

Mit einem festen Karton lassen sich sehr dünne Haltepunkte herstellen, die leicht zu trennen sind und gerade, saubere Kanten hinterlassen. Das Ergebnis ist ein attraktives Produkt. Dabei ist zu beachten, dass Haltepunkte in Maschinenlaufrichtung (Faserlaufrichtung) des Kartons doppelt so fest sind wie Haltepunkte, die quer zur Faser verlaufen.

Auswerfergummis am Stanzwerkzeug

Härte und Profil der Auflageelemente variieren,
je nachdem, ob sie den Karton beim
Stanzen fixieren oder den Zuschnitt nach
dem Stanzen auswerfen sollen. Sowohl
Kork als auch verschiedene Typen und
Härtegrade von Gummi werden verwendet.
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Die Auswerfergummis am Stanzwerkzeug spielen eine sehr wichtige Rolle für die Qualität des Endergebnisses. Korrekt ausgelegte Auswerfergummis fördern außerdem die Produktivität, da sie größere Geschwindigkeiten ermöglichen und das Risiko von Produktionsunterbrechungen durch lose Kartonabfälle in der Maschine oder nicht ordnungsgemäß ausgeworfene Bogen verringern.

Während des Stanzvorgangs fixieren und halten die Auswerfergummis den Bogen vor und beim Stanzen und helfen anschließend, den gestanzten Zuschnitt vom restlichen Bogen zu trennen. Alle Stanzmesser an den Außenkanten sollten mit Auswerfern aus „kompaktem“ Gummi versehen sein.
Diese halten die Luft innerhalb der Konturen des Zuschnitts, komprimieren sie und helfen so beim Auswerfen des Bogens aus dem Stanzwerkzeug.

Um unnötige Belastungen der Haltepunkte zu vermeiden, sollten die Gummis nicht eingekerbt sein. Dies würde die Haltepunkte beim Stanzen zusätzlich belasten und ihre Festigkeit um bis zu 30 % verringern, so dass sie vorzeitig brechen könnten.

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Empfehlungen

Gummis für Zuschnittstrenner mit Kerben: Der Auswerfergummi wird im Allgemeinen in einem Abstand zwischen 1,0 und 2,0 mm vom Stanzmesser angeordnet, um ein Brechen der Haltepunkte zu vermeiden. Die Verwendung von Profilgummi (in bestimmter Form, um die Belastungen bei der Komprimierung genauer zu verteilen) hat zu besseren Resultaten geführt: festere Haltepunkte, weniger Druckstellen und eine genauere Fixierung des Kartons beim Stanzen.

Wir empfehlen einen sehr harten Profilgummi (7 mm breit). Bitte beachten: Wenn unerwünschte Druckstellen auftreten, die Härte reduzieren und die Breite nach Möglichkeit erhöhen.

Gummis für Messer ohne Kerben: Die Gummis dienen hier nur zum Auswerfen des Bogens nach dem Stanzen. Die wichtigste Kartoneigenschaft ist in diesem Zusammenhang eine gute Elastizität. Der Gummi sollte mindestens auf die Hälfte seiner normalen Höhe komprimiert werden können.

Gummis für beidseitig bedruckten Karton: Beim Stanzen eines Kartons, der beidseitig bedruckt wurde, ist es wichtig darauf zu achten, dass der Gummi härter ist. So wird vermieden, dass Druckfarbe auf der Rückseite abblättert. Besonders wichtig ist dies bei der Verwendung einer UV-Farbe oder eines UV-Lacks. Wir empfehlen einen Korkgummi oder einen harten Elastomer. Das Gummiprofil sollte möglichst eng am Stanzmesser angeordnet sein.

Das Kolbenstanzverfahren

Kolbenstanzen ist eine kraftvolle Stanztechnik, mit der eine Vielzahl von kleinen Formen wie Etiketten, Umschläge und Karten gestanzt werden können. Anders als beim herkömmlichen Stanzen, bei dem jeweils ein Bogen gestanzt wird, wird beim Kolbenstanzen ein ganzer Stapel gleichzeitig gestanzt. Das bedeutet natürlich auch, dass Kolbenstanzen und Rillen nicht in einem Arbeitsgang durchgeführt werden können.

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Kolbenstanzen wird oft für die Verarbeitung von Papier eingesetzt, aber auch aus mehrlagigem Karton lassen sich mit diesem Verfahren erfolgreich einfache Formen stanzen. Zur Vermeidung von Abfällen wird der Karton zunächst in einer herkömmlichen Stanzmaschine auf Maß geschnitten. Dabei bleibt um die vorgesehene Form herum ein Rand von 5 bis 10 mm stehen.

Das Kolbenstanzwerkzeug besteht aus einem Ausstanzer, der an einer Spannvorrichtung angebracht ist. Damit die Kanten nicht aufblättern oder beschädigt werden, empfehlen wir Gegendruck anzuwenden. D. h. der Kartonstapel sollte mit einem Hydraulikkolben gegen den Ausstanzer gepresst werden. Unter anspruchsvollen Bedingungen kann nach unseren Erfahrungen ein geeigneter Lack, der das Messer schmieren kann, auch eine Beschädigung der Kanten vermeiden.

Ein Karton hoher Dichte wie ein vollgebleichter Zellstoffkarton eignet sich besser für das Kolbenstanzen als andere Kartonsorten.

Das Laserschnittverfahren

Laserschneiden ist das aufwendigste und exklusivste Schneidverfahren. Diese Technik ermöglicht kleinste Details und äußerst komplexe Formen. Mit dem richtigen Karton ist beinahe jedes Muster realisierbar. Das Verfahrensprinzip ist recht einfach. Das Originalmotiv wird durch eine Kupferschablone geätzt, die anschließend über den Kartonbogen gelegt wird. Ein scharf eingestellter Laserstrahl wird über die gesamte Schablone geführt. Wo der Kupfer weggeätzt wurde, verdampft der Laserstrahl den Karton.

Der für das Laserschneiden verwendete Karton sollte aus zwei Gründen möglichst leicht gestrichen sein. Zum einen kann der Laserschnitt bei einer dünneren Strichlage schneller erfolgen. Zum anderen hinterlässt das Verfahren eine leicht bräunliche Verfärbung auf der Kartonrückseite, die bei einem sehr stark gestrichenen Karton deutlicher zu erkennen ist. Diese Verfärbung kann überdruckt, aber auch als Teil des Designs integriert werden.

Da die Bogen mit der bedruckten Seite nach unten in die Laserschneidmaschine geführt werden, empfehlen wir zur Vermeidung von Kratzern im Druck unbedingt die Verwendung eines Schutzlacks. Von der Verwendung von Karton mit einer Dicke von mehr als ca. 500 m raten wir dagegen ab, da das Laserschnittverfahren hier an seine Grenzen stößt. Falls Sie unsicher sind, wenden Sie sich bitte an Ihren Lieferanten. Führen Sie nach Möglichkeit auch Probeläufe durch.

 

Mit einem mehrlagigen Karton sind die Möglichkeiten des Laserschnitts nahezu unbegrenzt.

Die Vor- und Nachteile von mehrlagigen Kartonprodukten beim Laserschnitt sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

KartonsorteVorteileNachteile
Chromokarton (GC) Geringere Dichte im Vergleich zur Dicke. Daher muss weniger Energie für das Schneiden aufgewendet werden (wirtschaftliche Produktion). Geringere Festigkeit als GZ
  Einseitig beschichteter Chromokarton verfärbt sich weniger stark. Die Strichmenge ist im Vergleich zur Dicke geringer als bei anderen Qualitäten, die beidseitig beschichtet sind.  
Vollgebleichter Zellstoffkarton (GZ) Das starke Fasernetz in einem GZ-Basiskarton ermöglicht ein Design mit feineren Details (bessere Festigkeit der zartesten Elemente als bei anderen Qualitäten). Beidseitig vollgestrichener Zellstoffkarton verfärbt sich stärker, da die Strichmenge im Vergleich zur Dicke größer ist als bei einseitig gestrichenem Karton.

 

Mehrlagiger Karton bietet beim Laserschnitt im Vergleich zu anderen Basismaterialien wie gestrichenem holzfreiem Papier oder Chromo-Duplex-Qualitäten einige wichtige Vorteile.

  • Gestrichenes holzfreies Papier hat ein höheres Verhältnis von Strich zu Basismaterial und enthält üblicherweise Füllstoffe (für die Opazität). Daher wird verhältnismäßig mehr Energie benötigt, um dieselbe Dicke zu schneiden (längere Produktionsdauer). Wegen der großen Menge an Strichmasse und Füllstoffen fällt die Verfärbung auch stärker aus als bei Karton.
  • Chromo-Duplex-Qualitäten enthalten Verunreinigungen von den Sekundärfasern. Dies kann zu einer eher schwarzen als hellbraunen Verfärbung führen. Je nach Art der Chromo-Duplex-Qualität können die geringere Reiß- und Zugfestigkeit ebenfalls die Möglichkeiten für die Herstellung eines komplizierten Motivs mit vielen Einzelheiten begrenzen.

Allgemeine Empfehlungen

Die Wechselwirkung zwischen Maschinen, Schneidwerkzeugen und Karton unterscheiden sich je nach dem Schneidverfahren, dem Design, der zuvor erfolgten Oberflächenbehandlung (z. B. Kaschierung) und der Wahl des Kartonprodukts für die jeweilige Anwendung.

  • Im Allgemeinen sind Planlage und Dimensionsstabilität entscheidende Faktoren für die Erzielung guter Laufeigenschaften.
  • Der Feuchtigkeitsgehalt ist ebenfalls äußerst wichtig. Bei einer zu hohen Feuchtigkeit lässt sich der Karton zu schwer schneiden, bei einem zu niedrigen Feuchtigkeitsgehalt wird der Karton zu spröde.
  • Festigkeit ist bei einem Karton immer eine Grundvoraussetzung für gute Laufeigenschaften und ein gutes Formänderungsvermögen. Die wichtigsten Festigkeitseigenschaften sind die Reiß- und die Zugfestigkeit.
  • Wenn weiße Schnittkanten gefordert werden, muss ausschließlich Karton aus gebleichtem Zellstoff verwendet werden.

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