Zellstoffformung, als beliebte und umweltfreundliche Verpackungslösung, erfreut sich großer Beliebtheit bei Markenherstellern. Im Produktionsprozess von Zellstoffformteilen stellt die Form als Schlüsselkomponente hohe technische Anforderungen an Entwicklung und Design, hohe Investitionen, lange Produktionszyklen und birgt ein hohes Risiko. Was sind also die wichtigsten Punkte und Vorsichtsmaßnahmen bei der Konstruktion von Papier-Kunststoff-Formen? Im Folgenden teilen wir einige unserer Erfahrungen im Bereich Verpackungsstrukturdesign, um Ihnen Anregungen und Einblicke in die Konstruktion von Zellstoffformteilen zu geben.
01Form
Die Form besteht aus einer konvexen Form, einer konkaven Form, einem Siebeinsatz, einem Formsitz, einem Formrückwandhohlraum und einer Luftkammer. Der Siebeinsatz bildet den Hauptteil der Form. Da er aus Metall- oder Kunststoffdrähten mit einem Durchmesser von 0,15–0,25 mm gewebt ist, kann er nicht separat geformt werden und muss zur Funktion an der Formoberfläche befestigt werden.
Der hintere Formhohlraum einer Form ist ein Hohlraum mit einer bestimmten Wandstärke und Form, der in Bezug auf den Formsitz vollständig mit der Arbeitsfläche der Form übereinstimmt. Konvexe und konkave Formen sind eine Schale mit einer bestimmten Wandstärke. Die Arbeitsfläche der Form ist über gleichmäßig verteilte kleine Öffnungen mit dem hinteren Formhohlraum verbunden.
Die Form wird mithilfe des Formsitzes auf die Schablone der Spritzgießmaschine montiert, und auf der gegenüberliegenden Seite der Schablone befindet sich eine Luftkammer. Diese ist mit dem hinteren Formhohlraum verbunden und verfügt über zwei Kanäle für Druckluft und Vakuum.
02Formgebung
Die Formform wird nach dem Formen direkt in den noch feuchten Papierrohling eingeführt und dient der Erhitzung, Druckbeaufschlagung und Entwässerung. Die mit dieser Formform hergestellten Produkte zeichnen sich durch eine glatte Oberfläche, präzise Abmessungen, Festigkeit und gute Steifigkeit aus. Einweggeschirr wird beispielsweise mit dieser Form hergestellt. In der industriellen Verpackung werden kleine, präzise gefertigte Artikel in großen Mengen schichtweise verpackt, wobei Verpackungsmaterialien zur Positionierung zwischen den einzelnen Schichten dienen. Werden Formteile aus Zellstoff verwendet, ist der Einsatz von Formformen für deren Herstellung unerlässlich.
Die meisten industriellen Verpackungsprodukte sind einseitig und benötigen keine Wärmebehandlung. Sie können direkt getrocknet werden. Die Formgebungseinrichtung besteht aus einer konvexen, einer konkaven und einer Siebform sowie einem Heizelement. Die konvexe oder konkave Form mit Siebform verfügt über Ablauf- und Entlüftungsöffnungen. Im Betrieb wird der nasse Papierzuschnitt zunächst in die Formgebungseinrichtung gepresst, wobei 20 % des Wassers herausgepresst und abgeführt werden. Der Wassergehalt des Papierzuschnitts beträgt nun 50–55 %. Das restliche Wasser verdampft nach dem Erhitzen in der Form und wird abgeführt. Der Papierzuschnitt wird gepresst, getrocknet und zum fertigen Produkt geformt.
Das Siebgewebe in der Form kann unschöne Siebspuren auf der Produktoberfläche hinterlassen und bei häufigem Extrudieren schnell verschleißen. Um dieses Problem zu lösen, entwickelte ein Formenkonstrukteur eine gewebefreie Form, die aus kupferbasiertem Kugelpulvermetallurgie hergestellt wird. Nach mehreren strukturellen Verbesserungen und der Auswahl der optimalen Pulverpartikelgröße in den letzten zwei Jahren ist die Lebensdauer der gewebefreien Form zehnmal so hoch wie die der herkömmlichen Siebform, bei gleichzeitiger Kostenreduzierung um 50 %. Die so hergestellten Papierprodukte zeichnen sich durch hohe Präzision und glatte Innen- und Außenflächen aus.
03Heißpressform
Nach dem Trocknen verformt sich der nasse Papierrohling. Bei stark verformbaren Teilen oder wenn eine hohe Präzision im Erscheinungsbild des Produkts erforderlich ist, wird das Produkt in Form gebracht. Die dafür verwendete Form wird als Formwerkzeug bezeichnet. Auch dieses Werkzeug benötigt Heizelemente, kann aber ohne Siebform verwendet werden. Produkte, die in Form gebracht werden müssen, sollten während des Trocknens einen Restfeuchtegehalt von 25–30 % aufweisen, um die Formgebung zu erleichtern.
In der Produktionspraxis ist die Kontrolle des Wassergehalts schwierig, was die Einhaltung der Qualitätsanforderungen erschwert. Ein Hersteller hat daher eine Sprühformform entwickelt, in die Sprühöffnungen eingebracht sind, die den zu formenden Teilen entsprechen. Die Produkte werden nach vollständiger Trocknung in die Form eingelegt und anschließend durch die Sprühöffnungen heißgespritzt. Dieses Verfahren ähnelt dem Sprühbügeleisen in der Bekleidungsindustrie.
04Formentransfer
Die Transferform ist die letzte Arbeitsstation des gesamten Prozesses und dient hauptsächlich dazu, das Produkt sicher von der integrierten Hilfsform auf die Auffangschale zu übertragen. Die Konstruktion der Transferform muss daher so einfach wie möglich sein, mit gleichmäßig angeordneten Saugöffnungen, um ein reibungsloses Anhaften des Produkts an der Formoberfläche zu gewährleisten.
05Formteil
Um Papierformteile sauber und ansprechend zu gestalten, werden solche mit hohen ästhetischen Anforderungen mit Kantenbearbeitungsverfahren versehen. Stanzformen, auch Kantenbearbeitungsformen genannt, dienen zum Abschneiden der rauen Kanten der Papierformteile.
Veröffentlichungsdatum: 20. Oktober 2023