本发明涉及制造层压和装饰包装材料的方法和装置。本发明还涉及层压包装材料。
背景技术：
在包装工程中，一次性的消费包装通常用于包装和运输液体食品，诸如，如牛奶。这种类型的一次性包装通常由包括纸或纸板基层和外部聚乙烯液密层的层压包装材料制造。在特殊情况下，例如在具有特别的氧敏感的食品(例如果汁)的情况下，有必要给包装材料补充具有氧气密封性能的至少一个另外的材料层，并且这种补充材料的最常见的示例是在纸或纸板层与两个外部液密层中的一个之间的铝箔。
目前，这种消费品包装通常借助于现在合适种类的包装机器来生产，所述包装机器从包装材料卷材或包装材料预制坯料成形、填充并且还密封成品包装。
成形、填充和密封的消费品包装由卷材制成，例如，通过将卷材的两个纵向边缘连接在一起形成纵向不透液体的重叠密封接头，而使卷材首先转变成管来制成。管充满特定的食物，例如牛奶，并且通过在管的产品填充水平下面以横向于管的纵向轴线的反复横向热密封而被分成连接的枕形包装单元。经填充的枕形包装单元通过横向密封件中的切口彼此分离，并且通过至少一个另外的成形和热封操作而提供期望的几何形状。众所周知的这类商业消费品包装的示例是tetra
上述那种层压包装材料是由纸或纸板卷以工业规模生产的。从卷筒上展开的卷材被导向第一个工作站，在该第一个工作站中，通过合适的印刷技术使卷材的一面具有美学和/或信息性质的反复出现的图案。与印刷相结合，或者在印刷后直接使卷材也具有促进折叠的弱化线(所谓的折叠线)的相似的反复出现的图案。为了产生以后生产的一次性包装所需的形状、功能和有吸引力的外观，重要的是这两个反复出现的图案以彼此最接近的可能距离并且彼此对齐地被施加到卷材。
将具有印刷和折叠线的卷材导向后续的工艺操作，其中分别用外液密层(通常用聚乙烯)在卷材的两侧涂覆卷材。在某些情况下，例如当包装材料用于特别对氧敏感产品的包装容器时，包装材料还具有至少一层具有这样的阻隔性能的材料，例如在包装材料的一侧的在纸或纸板层间和两个外液密涂层中的一个之间的铝箔。
需要通过压花图案将印刷图案印到卷材上，即将压印图案印到层压包装材料的卷材的外部不透液的热塑性聚合物层中，以增强现有的彩色印刷图案，从而增大总的装饰设计的尺寸。压花必须与标准的印刷图案完全对齐，以产生有吸引力且可接受的结果。然而，不是像使用普通印刷技术那样样容易进行旋转压印操作。使用普通的印刷技术，例如在柔版印刷中，当检测到未对准时，通过轻微移动卷材实现了卷材在进料方向上相对于印刷器件的纵向对准，调整操作如此小，以至于对印刷结果的影响几乎看不到，因而是可以接受的。因为在打印辊间的压区中的材料卷材上压力足够低，所以这种调整操作是可能的，以允许修正这样的偏差。然而，压花(其中通过高压使压印表面啮合卷材，尤其是当将被印刷的图案覆盖或多或少的卷材的整个表面时，覆盖不仅仅分离点、标记或线时)的性质使得不可能做出这样的用于常规印刷的移动操作。压花或压印操作过程中施加的压区压力类似于在层压操作过程中施加的压区压力。因此，压花压区显著更高的压力，以及对处理卷材的机器和在这样的压区中的卷材自身之间的相对位置公差的高要求，使得出现卷材的不合格的对准。
技术实现要素：
本发明的目的是改善现有技术的当前状态，以解决上述问题，并提供制造层压和装饰包装材料的改善的方法。
本发明的另一个目的是，以最小的所需的套准精度，在包装材料的卷材上的预先彩色印刷的图案上添加并叠加视觉特性和/或触觉特性的压印图案。
根据本发明的第一方面，通过本发明制造包装材料的方法完全或者至少部分地实现了这些和其他目标。所述方法包括以下步骤：传送所述包装材料的卷材通过两个彼此相对旋转的辊之间的压区，所述压区由砧辊和压印辊形成，所述压印辊具有套表面(mantelsurface)，即表面区域，所述表面区域具有压印区和非压印区，所述压印区包括形成压印图案的突起，当所述卷材通过所述压区时，通过所述包装材料的最外层与形成所述压印图案的啮合，而压印所述压印图案到所述包装材料的最外层，以在所述包装材料上压印相应于所述压印区的压印图案的视觉图案或触觉图案，以及当所述表面区域的非压印区面对所述包装材料时，调整所述卷材的位置和/或压印辊的转动位置。研发所述方法使得能调整卷材相对于压印辊的位置，以实现对齐包装材料(以及包装材料的印刷设计)的预期效果。因此，调整所述卷材相对于所述压印辊位置的步骤通过对准所述卷材上的对准标记来进行。
该方法可以用于微压印图案，即仅压印材料的上表面，以及用于更深的压印图案。当压印辊的非压印区面向包装材料时，进行卷材的定位。当压印辊的压印图案与包装材料啮合时，由于压印图案物理地阻止了所述卷材的任何调整移动，所以不可能调整所述卷材的位置。
包装材料可以是层压和/或装饰包装材料。压印、微印或纳米压印可以仅施加在层压包装材料的一个或多个顶层上。压印也可以(相对于材料厚度)更深地施加到包装材料层。印记也可以与包装材料上已经存在的任何装饰或重复图案对齐。
该方法可以进一步包括通过张力控制器件控制所述包装材料的卷材在所述卷材纵向(即机器方向)上的张力的步骤。如果出现任何偏差，可以通过上述调整步骤轻松地解决。
根据本发明的一个实施例，包装材料是层压包装材料，其包括纸或纸板核心层以及外部热塑性聚合物液密层。根据另一个实施例，层压材料具有布置在芯层和一个外层之间的阻气层，例如铝箔。根据另一个实施例，芯层是密度大于500kg/m3的纸板，例如大于700kg/m3的纸板。根据另一实施例，纸板具有150～660μm，例如200～500μm，例如250～400μm的厚度。根据另一个实施例，纸板具有30～480mn，例如80～300mn的弯曲刚度。
根据本发明的第二方面，通过用于制造压花或压印包装材料的装置完全或至少部分地实现了所述目的。所述装置包括砧辊和压印辊，所述砧辊和压印辊相对设置，以在其间产生压区，所述压印辊具有设置有压印图案的表面区域，所述压印区包括形成压印图案的突起，以及传送器机构，所述传送器机构适于传送所述包装材料的卷材通过所述压区，以在包装材料上压印对应于所述压印图案的视觉或触觉图案。表面区域还设有非压印区，所述非压印区被设计成当所述非压印区面向包装材料时脱离所述压区。根据一个实施例，压印辊具有金属(例如钢)的表面区域(套筒)。根据另一个实施例，砧辊具有80邵氏(shorea)硬度和更高，例如90邵氏硬度和更高，例如95邵氏硬度和更高，例如98邵氏硬度和更高的硬度。开发该装置以允许调整卷材的位置，以实现与包装材料对准(以及包装材料的印刷设计)的预期效果。根据一个实施例，套准精度应该从±1mm到±0.1mm。因此，所述装置可以进一步包括调整器件，所述调整器件设置为当所述表面区域的非压印区面向所述包装材料的所述最外层时调整所述卷材的位置，其中，调整是基于卷材上的对准标记。
该装置还可包括张力控制器件，该张力控制器件适于控制所述包装材料的卷材在所述包装材料的卷材纵向上的张力，以及控制单元，控制单元设置为控制所述装置。控制单元设置为控制所述张力器件。自动化装置减少了对劳动力需求，并使方法更快。它进一步实现了压印/压花速度，这在工业和经济上是可行的。检测器(如扫描仪或照相机)用于检测卷材相对于印刷图案和压印图案的检测标记，目的在于检测卷材压印是否相对于卷材的预先印刷区域或卷材的折线等被正确地设置。因此，以两种方式，即通过降低人工成本和通过减少用于修复包装材料卷材缺陷所需的器件的数量两者而节省成本。还避免了人为错误，提供了更高程度的确定性，即消除了包装材料卷材的装饰性印刷和压印的对准中的所有误差。
在本发明的一个优选实施例中，压印辊可具有经平切的圆的横截面，其中，所述非压印区由对应于所述横截面的经平切的部分的表面区域部分构成。可选择地，砧辊可具有经平切的圆的横截面，其中，所述非压印区与砧辊相应于所述横截面的经平切的部分的部分对齐。
所述压印辊的压印套(imprintmantel)或凸印套筒可以可释放地附着。这可以例如通过在所述压印辊的与所述横截面的经平切的部分对应的部分中布置接头或套筒附接器件来实现。如果压印套筒由于磨损需要更换，或者如果在装置中处理的包装材料上将提供另一个压印图案，则这种设计是有利的。
表面区域的非压印区可以由比表面区域的压印区更易于压缩的较软材料制成。如果通过辊之间的位置或距离而非通过压区压力控制压印辊对于包装材料的压区，那么当非压印区通过包装材料时，压印辊和包装材料之间的压力将减小。在非压印区面向包装材料的同时，可通过快速且立刻移动包装材料到正确位置而校准卷材相对于压印辊上的压印图案的位置。然而，通过压力来控制压区也可受益于非压印区的较软材料，因为实现了在卷材上的更柔和的行动。
根据本发明的第三方面，通过根据上述方法和/或使用上述装置装制造的呈现视觉或触觉的图案或它们的组合的包装材料，完全或至少部分地实现了所述目的。
根据另一个实施方式中，提供了根据上述方法和/或使用上述装置制造的层压包装材料(1)，在所述层压包装材料(1)第一最外层上呈现视觉或触觉的图案或它们的组合。
本领域技术人员理解，与本发明方法的特征相关的所述相同的优点也适于本发明的器件的相应特征。
通常，除非本文中另外明确地定义，否则权利要求书中使用的所有术语都根据技术领域中普通技术人员的理解进行解释。所有对“一/一个/[元件、器件、组件、装置、步骤等]”的引用应被开放地解释为指的是所述元件、器件、组件、装置、步骤等中的至少一个实例，除非另有明确说明。
附图说明
通过结合附图，参考以下对本发明的优选实施例的说明性和非限制性的详细描述，将更充分地理解本发明的上述目的以及其他目的、特征和优点，其中：
图1是根据已知的现有技术的砧辊和压印辊的侧视图，所述压辊相互相对布置以在其间形成压区。
图2是根据本发明一个示例性实施例的用于制造包装材料的装置的侧视图。
图3是根据本发明的另一示例性实施例的砧辊和压印辊相互相对布置以在其间产生压区的侧视图。
图4是根据本发明一个示例性实施例的用于制造包装材料的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了用于制造压印(imprinted)或凸印(embossed)包装材料的装置13'的现有技术的方案。将包装材料1’的卷材传送到压印辊3’和砧辊4’之间的压区2’。高的压印压区压力以及压印辊4'的突起5’与包装材料1'的卷材啮合使得不可能调整包装材料1'的卷材的对齐。
图2示出了本发明的第一实施例。传送包装材料1的卷材到压印辊3和砧辊4之间的压区2。仅当所述压印辊3的压印区6面对包装材料1的卷材和砧辊4时，压印辊3的突起5才与包装材料1的卷材啮合。当压印辊3的非压印区7面向包装材料1的卷材和砧辊4时，包装材料1的卷材才不与辊3、4啮合(即压印辊3的突起5不与包装材料1的卷材啮合，所以可以自由调整。如图2所示，压印辊3具有经平切的圆的横截面，其中非印刷区域7由横截面的表面区域的与经平切的部分12对应的的部分构成。对于这种实施例，砧座辊4优选设有具有圆形横截面的平坦的表面区域。这意味着砧辊4和压印辊3之间不需要旋转对齐。
仍然参照图2。优选地布置非压印区7使得其与卷材包装材料1的部分对齐，该部分用于最终包装产品的未放置压印或凸印的部分，例如，包装的底部或顶部。用于检测包装材料1的卷材的对准的传感器10(在该实施例中是照相机)被放置以检测对准标记11在包装材料1的卷材上的位置。将检测到的对准标记11的位置发送到控制单元14，在控制单元14，将该位置与预期位置的数据库进行比较。如果检测到包装材料1的卷材的进料方向和/或横向方向上的任何差异，则由拉力辊8和制动辊9形式的张力控制器件相应地调整包装材料1的卷材的定位。当压印辊3的非压印区7面向包装材料1的卷材时，拉力辊8和制动辊9放置在压区2的每一侧。由控制单元14控制的马达(未示出)进一步驱动压印辊3。
可选地，或者与上述的卷材定位相结合，通过传感器10和控制单元14来确定包装材料1卷材的对准。优选地通过确定压印图案相对于对准标记的位置的相对位置来分析这样的对准。如果需要校正，例如，如果压印图案的部分的实际位置位于包装材料1的预定区域或期望区域的外部，则控制单元14被配置成调整压印辊3的当前旋转位置。这可能是由于压印辊3的经平切的圆形横截面导致的。当压印辊3位于某位置(在该位置，非印刷区域7面向包装材料1的卷材)时，可以轻微地旋转压印辊3，而不会有压印图案6和包装材料1的卷材之间的啮合的风险。在实践中，这意味着当控制单元14确定压印图案在包装材料1的卷材上的位置偏离所希望位置时，控制信号被传送到压印辊4的驱动单元(未示出)。当接收到控制信号时，驱动单元被配置成i)确定非压印区域7面向包装材料1的卷材的时间，并且在这时ii)将使压印辊3的旋转稍微减速或加速，使得随后的压印图案被正确地定位。
图3显示了本发明的一替代实施例。包装材料1的卷材被传送到压印辊3和砧辊4之间的压区2。在该实施例中，砧辊4具有平坦表面和经平切的横截面，而压印辊3具有圆形横截面。当放置砧辊4使得横截面的表面区域的与经平切的部分12对应的部分面向压印辊3时，压印辊3将与包装材料1的卷材脱离，使得可以自由调整包装材料1的卷材的位置。替代地，或者组合地，如上所述，通过调整压印辊3的旋转位置来进行压印图案相对于对准标记的位置校正。
图4示出了显示本发明的发明方法的框图。通过传送器机构(未示出)传送包装材料1的卷材通过压区2，参见图2和3，压区2设置在彼此相对布置的砧辊4和压印辊3之间。压印辊3具有表面区域，所述表面区域设置有压印区6和非压印区7，并且压印区6具有形成压印图案的突起5。替代地，压印辊3的整个表面区域设置有压印区6，而砧辊4设置有如参照图3所述的经平切的圆形横截面。
当压印辊3与包装材料1的卷材抵靠砧辊4啮合时，以在包装材料上相应于压印区的压印图案压印视觉图案和/或触觉图案，从而使所述包装材料1的卷材设置有凸印图案。在层压包装材料的情况下，凸印图案可以仅形成在最外层或外层中。由张力控制器件控制卷材的张力，该张力控制器件由拉力辊8和制动辊9组成。当图2中的压印辊3的经平切的部分，或者图3中的砧辊4的经平切的部分，面向包装材料1的卷材时，压印辊3和包装材料1的卷材之间将不存在啮合，使得如果已检测到卷材位置的任何差异，则可进行卷材位置的调整的步骤。根据传感器10检查的差异，尤其通过张力控制器件8、9，和/或者通过校准压印辊3的旋转位置，在纵向上进行该调整。该差异是由控制单元14通过比较传感器10检测到的对准标记11在包装材料1上的位置与数据库中存储的值来确定。这样，包装材料卷材的位置的检测和调整可以完全自动化。
本领域技术人员认识到，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对本文描述的实施方式进行多种修改。