Do skupiny pøípravných postupù se øadí technologické postupy, jimiž se provádí pøíprava pro

120

TVAROVÁNÍ

5. TVAROVÁNÍ Do skupiny tvarování se øadí technologické postupy, jimiž se provádí pøíprava pro zmìnu papíru nebo lepenky z plochého do prostorového nebo složeného tvaru, dále vlastní tvarování polotovarù z papíru a lepenky do prostorových tvarù a koneènì tvarování, jímž se zhotovují prostorové výrobky z pøipravovaných polotovarù. Ve skupinì tvarování se tedy rozlišují podskupiny: 5.1. - pøípravné postupy 5.2. - primární tvarování 5.3. - sekundární tvarování

5.1. PØÍPRAVNÉ POSTUPY Do skupiny pøípravných postupù se øadí technologické postupy, jimiž se provádí pøíprava pro ! ohyby (lepenky) - linky ohybu, ! oddìlení èástí - linky oddìlení, ! spojení èástí - místa spojení Pøíprava linek ohybu lepenky plní pro další postup dvì základní úlohy: a. vymezení linky ohybu na lepence, v níž má být proveden ohyb, b. zmenšení ohybových napìtí a protažení vnìjších vrstev a stlaèení spodních vrstev lepenky . Používá se tìchto technologických postupù: ! ! ! !

naøezávání rýhování drážkování žlábkování Pøípravou linek oddìlení se zajišuje:

a. vymezení linek pro oddìlení èástí, b. zmenšení pevnosti v natržení nebo pøetržení ve vymezené lince. Používá se technologický postup - perforování. Pøípravou míst spojení se zajišuje: a. zmenšení zpìtného pružení slepovaného materiálu a neznatelnost spoje (pøi vinutí trubic), b. zlepšení podmínek pro adhezi lepidla, c. vymezení místa spoje (napø. kovovými mechanikami),

OHÝBÁNÍ LEPENKY

121

Používá se tìchto technologických postupù ! kosení (a, b) ! vrtání (c) Pøípravné operace plní dùležitou úlohu pøi zajišování požadované kvality finálních výrobkù, zejména jejich správné funkce. Ovlivòují také prùbìh následného zpracování dalšími technologickými postupy.

I

r F r A a

S

B

Obr. 117 Ohýbání lepenky

Obr. 118 Namáhání lepenky v ohybu

I - rameno ohybu, a - úhel ohybu, F - pùsobící síla

r - polomìr ohybu, A - namáhání v tlaku, B - namáhání v tahu, S - tlouška lepenky

5.1.1. Ohýbání lepenky (plné) Pøi ohýbání se lepenka zatìžuje a její èást se ve srovnání s výchozím tvarem vychýlí o urèitý úhel (obr. 117). Síla F pùsobí na rameno I. Souèin této síly a délky ramena se nazývá ohybový moment (M). Na vnìjší stranì ohýbané lepenky dochází k tahovému namáhání vnìjších vrstev lepenky. Vnitøní vrstvy ohýbané lepenky jsou stlaèovány - namáhány v tlaku (obr. 118). Uprostøed leží vrstva, která není namáhána a jejíž napìtí se rovná nule. Pøi ohýbání se zatìžuje zatìžovaný prùøez tím, že vnìjší vrstvy jsou namáhány tahem až do okamžiku, kdy je pøekonána jejich pevnost v tahu a dojde k jejich prasknutí. Ustaneme-li v ohýbání lepenky pøed prasknutím vnìjších vrstev, vrací se ohnutá èást smìrem k výchozí poloze o úhel zpìtného pružení. Zpìtné pružení vzniká natažením vnìjší vrstvy, která se uvolní z napìtí, a také tím, že stlaèení vnitøní vrstvy se vrací do pùvodní polohy. Na velikost namáhání vnìjších i vnitøních vrstev ohýbané lepenky mají vliv tyto faktory: a. polomìr ohybu r - èím je menší, tím vìtší je namáhání vnìjších vrstev v tahu, b. tlouška lepenky s - pøi stejném polomìru ohybu a tlustší lepence je protažení vnìjších vrstev vìtší, c. úhel ohybu a - se zvìtšujícím se úhlem ohybu vzrùstá namáhání ohýbané lepenky.

122

TVAROVÁNÍ

Pøi výrobì kartonáží se lepenka ohýbá ve velmi malém polomìru (hrany krabic) nejen v úhlu ohybu 90°, ale i v úhlu 180°. Ohýbá-li se lepenka pøes hranu, dochází postupnì se zvìtšováním úhlu ohybu k prasknutí vnìjších vrstev. Praskliny se neprojevují v jedné lince ohybu, ale nepravidelnì kolem ní. Nepravidelnost je vìtší pøi ohybu pøíèném ke smìru výroby než pøi ohýbání soubìžném se smìrem výroby. Úhel, pøi kterém dochází k prasknutí vnìjších vrstev, je rùzný podle druhu a podle mechanických vlastností ohýbané lepenky. Za pøedpokladu, že støed polomìru oblouku leží na vnìjší stranì lepenky (obr. 119), je pøi úhlu ohybu 90° požadavek na protažení vnìjších vrstev

e=

ps 2

Pøi úhlu ohybu 180° je požadavek na protažení e = p s. Ale vnìjší vrstvy lepenky tak prùtažné nejsou. e S

S

e S

Obr. 119 Protažení vnìjších vrstev lepenky pøi ohýbání Pøi ohýbání køehké lepenky dochází pøi vìtším úhlu ohybu k úplnému zlomu (snadno se láme napø. bílá ruèní lepenka). Pøi výrobì kartonáží je tøeba lepenku ohýbat tak, aby v rovných linkách ohybu nepraskala, aby hrany mìly dostateènou pevnost a aby k ohybu postaèila minimální síla. Tyto požadavky splòuje technologický postup vytváøení linek ohybu. Pøíprava linek ohybu na lepence se provádí naøezáváním, rýhováním, drážkováním a žlábkováním.

5.1.2. Naøezávání Naøezávání je technologický postup, pøi kterém se vytváøí linka ohybu naøíznutím vnìjších vrstev lepenky. Hloubka naøíznutí se pohybuje mezi polovinou až tøemi ètvrtinami tloušky lepenky (0,5 s až 0,75 s). Naøezáváním se usnadòuje ohyb lepenky tím, že vnìjší vrstvy, které by pøi ohybu nenaøíznuté lepenky praskaly v nepravidelných linkách, jsou až do støední vrstvy naøíznuty v rovné lince. Naøíznutím se posunuje støed ohybu lepenky pøibližnì do poloviny zbývajících vrstev, tj. asi do jedné ètvrtiny tloušky lepenky (0,25 s). Tím se zmenšuje namáhání zbývajících vrstev lepenky na jednu ètvrtinu ve srovnání s podmínkami pøi ohýbání lepenky nenaøíznuté. Naøezáváním ztrácejí lepenky do znaèné míry své pùvodní mechanické vlastnosti (pevnost v tahu a pevnost v prùtlaku). Proto se tento postup používá jen tehdy, je-li snížená pevnost dostaèující, nebo když se dalším zpracováním, napø. polepením potahem pøi výrobì potažené kartonáže, pevnost hrany opìt zvìtšuje. Naøezávání je nutné v pøípadì, kdy je tøeba dosáhnout pøesné, rovné a ostré hrany ohýbané lepenky.

NAØEZÁVÁNÍ

123

Hloubka naøíznutí ovlivòuje vlastnosti naøezávané lepenky z tìchto dùvodù: a. pevnost v tahu a ohybový moment se zmenšují v dùsledku zmenšení namáhaného prùøezu (tloušky zbývajících neproøíznutých vrstev). Ze stejných pøíèin se zmenšuje úhel zpìtného pružení (menší podíl stlaèených vrstev v lince ohybu), b. pevnost v prùtlaku a v dotržení se vlivem naøíznutí zmenšuje na hodnoty odpovídající tloušce zbývajících (nenaøíznutých) vrstev. Pøi posuzování vhodnosti lepenky k naøezávání je tøeba pøihlížet k rozdílu hodnot v maximálním momentu ohybu naøezávané a nenaøezávané lepenky ohnuté o 180° (a opìt narovnané) a ke vzhledu naøíznuté lepenky v místì ohybu. Hloubka naøíznutí nastavená na naøezávacích nástrojích neodpovídá hloubce, která je skuteènì naøíznuta, nýbrž je zpravidla vìtší. Pokusy ukázaly, že pøi naøezávání lepenky plošné hmotnosti 610 g m-2 s vnìjšími vrstvami z bìlené bunièiny jsou rozdíly mezi nastavenou a skuteènou hloubkou naøíznutí, vztažené na tloušku lepenky, tyto:

r ra ra r

0,33

0,55

0,78

0,16

0,36

0,57

0,5

0,64

0,75

(r je nastavená hloubka naøíznutí, ra skuteèná hloubka naøíznutí). Z tìchto údajù vyplývá, že u menších hloubek naøíznutí se skuteèná hloubka odchyluje od nastavené více než u vìtších hloubek. Pøi menších hloubkách se vrchní vrstvy nožem stlaèují a k naøíznutí vrstev dojde teprve tehdy, když je pøekonán pružný odpor, který noži klade øezaný materiál (obdobnì jako pøi øezu). Skuteèná hloubka naøíznutí je tedy ovlivnìna stlaèením vrstev materiálu a je menší než nastavená hloubka. Pøi vìtších hloubkách naøíznutí je podíl stlaèení vrchních vrstev z celkové hloubky naøíznutí menší, a proto se podíl mezi nastavenou a skuteènì dosaženou hloubkou zmenšuje. Rozdíly jsou ovlivnìny druhem naøezávané lepenky a souvisí s její stlaèitelností (objemovou hmotností) a s øezným odporem. Na základì tìchto poznatkù lze pro výrobní praxi odvodit správnou hodnotu nastavení hloubky naøíznutí na naøezávacích nástrojích: r = 0,7 s kde r je nastavená hloubka naøíznutí, s - tlouška lepenky. Pøi této hodnotì je skuteèná hloubka naøíznutí ra = 0,5 s èili polovina tloušky lepenky. Podle výsledkù pokusù lze pro uvedenou hloubku naøíznutí doporuèit tyto smìrné hodnoty: Maximální moment ohybu naøezávané lepenky je o 70 až 80 % menší než u nenaøezávané lepenky. Pevnost v tahu naøezávané a o 180° ohnuté a opìt narovnané lepenky má poklesnout nejvýše

124

TVAROVÁNÍ

na 30 % hodnot nenaøezávané skládaèkové a šedé strojní lepenky, u døevitých lepenek na 25 %. Vzhled hrany v ohybu musí být èistý a jednotlivé vrstvy se nesmìjí štìpit.

Urèení rozmìrù naøezávání Naøíznutá lepenka do hloubky 0,5 tloušky (obr. 120) zmenšuje pøi ohybu v úhlu 90° vnitøní rozmìr krabice o 0,25 tloušky lepenky, protože støed ohybu se pøesouvá do jedné ètvrtiny tloušky. K této hodnotì se musí pøihlížet pøi urèování rozmístìní linek ohybu.

S n

m S-m ra

m

S

ra

a

b

Obr. 120 Geometrie ohýbání naøíznuté lepenky a - naøíznutá lepenka, b - naøíznutá lepenka v ohybu, m - polomìr støedu ohybu, s - tlouška lepenky, ra - hloubka naøíznutí, n - vnitøní rozmìr krabice Z toho vyplývá, že rozmìr naøezávání se rovná souètu 0,25 tloušky lepenky + vnitøní rozmìr což platí pro jednu linku naøíznutí (napø. u výšky krabice). Pro šíøku krabice, kde jsou dvì linky ohybu, se urèí rozteèná vzdálenost dvou linek naøíznutí souètem vnitøního rozmìru a 0,5 tloušky lepenky zpracovávané na krabice urèitých vnitøních rozmìrù.

Principy naøezávání Lepenka se naøezává: a. kruhovým nožem proti rotujícímu válci, b. planžetovým nožem ve všech soustavách používaných pøi vysekávání (plocha - plocha, plocha - válec, válec - válec (viz kapitola - Vysekávání planžetovými nástroji)

NAØEZÁVÁNÍ

125

Naøezávání kruhovým nožem (obr. 121) Na kolmé ose procházející støedem spodního hnaného válce je na stroji umístìno nástrojové bøevno, do jehož rybinovité drážky jsou upnuty naøezávací nástroje. Tyto nástroje se posouváním v drážce nastavují podle potøebných rozmìrù - rozteèí naøezávání.

a

b

c b

c f e d a

Obr. 121

Obr. 122

Obr. 121 Naøezávání kruhovým nožem proti rotujícímu válci. a - nástroj, b - nástrojové bøevno, c - nakládací pøíložník, d - rotující válec, e - nakládací stùl, f - vykládací stùl. Obr. 122 Nástroje pro naøezávání na vrcholu naøezávacího válce. a - naøezávací nùž, b - upínací zaøízení k nástrojovému bøevnu, c - šroub na seøizování hloubky naøíznutí. Hloubka naøíznutí se nastavuje šroubem na temeni nástroje. Jeho otáèením se pøibližuje nebo vzdaluje bøit naøezávacího nože v nástroji i válce (obr. 122). Na pøesnosti uložení nože v nástroji i válce v ložiskách stroje závisí kvalita naøezávání. Používané nástroje ve výrobì vykazují odchylky od pøesnosti kružnice bøitù 0,02 až 0,12 mm. Také válce vykazují odchylku až 0,02 mm. Pøípustná odchylka normalizovaných naøezávacích nožù je 0,03 mm. Šíøka nástroje vykazuje minimální rozteènou vzdálenost dvou linek naøezávání. Proto se nìkdy musí používat speciální nástroje, umožòující uložení dvou i více nožù na jednu høídelku držáku. Pøi sestavì dvou nástrojových bøeven lze dosáhnout neomezené rozteèe mezi dvìma linkami naøíznutí tím, že jednu linku naøezává první nùž a druhou po nìm druhý nùž. Takovou sestavu mají zpravidla kombinované kruhové øezaèky (obr. 123). Arch lepenky vedený soustavou tažných válcù je naøezáván ve dvou soustavách naøezávacích nástrojù a potom øezán kruhovými noži na pøíøezy. Kruhové nože naøezávacích nástrojù se otáèejí v dùsledku tøení mezi nožem a lepenkou.

126

TVAROVÁNÍ

d

a c

b

d

c

b

c c

e

Obr. 123 Sestava naøezávacích nástrojù na kombinované kruhové øezaèce a - kruhové nože, b - naøezávací nástroje, c - tažné váleèky, d - nástrojová bøevna, e - spodní válce.

Pøi naøezávání vlnité lepenky, kde by tøení v dùsledku prostorù mezi krycími vrstvami a zvlnìnou vrstvou bylo minimální a vlny by se deformovaly, se používají speciální naøezávací nástroje, opatøené pohonem kruhovitých nožù. Obvodová rychlost rotujících nožù je vìtší než rychlost posunu naøezávané lepenky. Pøi broušení kruhových naøezávacích nožù se musí dbát na zachování pøesné kružnice jejich bøitù.

Naøezávání planžetovým nožem (obr. 124) K naøezávání se používají normální vysekávací planžetové nože vsazené do pøekližkové desky. Hloubka naøíznutí se upravuje zbroušením nože na jeho temeni. Výška nože se obrušuje rùznì podle tloušky vysekávané lepenky. Bìžné naøezávací nože, pokud se dodávají s oznaèením jako naøezávací, mají výšku 23,4 mm, úhel bøitu 30° a dvojstranný bøit. Nože s vìtším úhlem bøitu vyžadují pøíliš velkou øeznou sílu a kromì toho jsou jimi naøíznuté vrstvy pøíliš stlaèené. K naøezávání v soustavì blokových nástrojù (na vysekávacích automatech) jsou vhodné nože s jednostranným bøitem s úhlem 30°. Bøit bývá pøerušen záøezy, aby zeslabení naøezávané lepenky nebylo pøíliš velké. Naøezávání planžetovými nástroji bude popsáno v kapitole pojednávající o sdruženém vysekávání lepenek planžetovými nástroji. Specifické øezné síly potøebné k naøezávání jsou témìø shodné se silami potøebnými pro vysekávání (tab. 9).

NAØEZÁVÁNÍ

127

d

a

b

c f

e d

Obr. 124 Naøezávání planžetovým nožem a - pøekližková deska, b - vysekávací nùž, c - naøezávací nùž d - lepenka, e - podkladová deska, f - vyhazovaè (pìnová pryž)

Kvalita naøezávání Kvalita naøezávání se posuzuje jednak mìøením mechanických vlastností naøezávané lepenky, jednak zjišováním zmìn proti vlastnostem lepenky nenaøezávané. Ve výrobní praxi se kvalita naøezávání zjišuje vizuálnì po zalomení lepenky v lince ohybu o 90° a o 180°. Závady vznikají z rùzných pøíèin. Nestejnomìrná hloubka naøíznutí, projevující se místním praskáním (zlomením lepenky) v lince ohybu nebo nedostateèným naøíznutím a prasknutím vrstev v nerovné pøímce ohybu, bývá nejèastìji zavinìna nestejnomìrnou tlouškou naøezávané lepenky. V tom pøípadì je tøeba hloubku naøíznutí upravit na hodnotu odpovídající prùmìrné tloušce. Pøi pøíliš velkých rozdílech je úèelné zpracovat lepenku k jiným úèelùm. Projevuje-li se rozdílná hloubka naøíznutí v pravidelných rozteèích na délce linky ohybu, je to zpùsobeno porušením kružnice bøitu kruhového nože (nesprávným broušením, jehož výsledkem je eliptický tvar bøitu). Takový nùž se musí pøebrousit nebo vymìnit za nový. Je-li nùž na nožovém høídeli uvolnìný, musí se jeho uložení opravit a nùž znovu nabrousit. Je-li tupý, je øez po pøehybu neostrý a dochází místy k nerovnému pøehybu mimo linku naøíznutí. Pøíèiny lze hledat v nedostateèné hloubce naøíznutí lepenky. V tom pøípadì je tøeba nabrousit nùž, popø. zvìtšit hloubku naøíznutí.

128

TVAROVÁNÍ

Využití naøezávání Naøezávání se využívá pøi pøípravì linek ohybu na lepence zpracovávané na potaženou kartonáž zejména bílých ruèních lepenek, u nichž jiné zpùsoby vytváøení linek ohybu nejsou možné. Lepidlo zaplní záøez, a tak nepøímo spojí naøíznuté vrstvy, èímž se zlepší pevnost hrany. Naøezávají se zpravidla lepenky plošné hmotnosti 400 až 900 g m-2.

5.1.3. Rýhování Rýhování je technologický postup, jímž se vytváøejí podmínky pro snadné ohýbání lepenek (kartónù) v malém polomìru ohybu bez popraskání vnìjší vrstvy, která se pøi ohybu namáhá tahem. V praxi je rýhování nejèastìjším a ve výrobì kartonáží nejobvyklejším zpùsobem pøípravy linek ohybu. Do lepenky v lince ohybu se reliéfnì vytvaruje rýha (obr. 125). Úlohou nástrojù, které ji vytváøejí, je jednak stlaèit vrstvy lepenky do reliéfu rýhy tak, aby pøi ohýbání zbyla rezerva v jejich délce, úmìrná požadavku natažení pøi ohybu, jednak rozvolnit støižným napìtím lepenky proti hranám rýhovacích nástrojù jednotlivé vrstvy (narušit jejich vzájemnou vazbu), aby na vnitøní stranì ohybu pøi stlaèování nekladly houževnatý odpor a snadno se vyduly.

a

b

Obr. 125 Napínání a stlaèování vnìjších a vnitøních vrstev lepenky pøi ohýbání a - nerýhovaná lepenka, b - rýhovaná lepenka Provedením rýhy se tedy v lince ohybu lepenky vytváøí útvar, který vyrovnává pnutí vnìjších vrstev zpùsobené ohybem a usnadòuje deformaci vnitøních vrstev zpùsobené stlaèováním. Podle své vnitøní struktury, dané surovinami a zpracováním, nechovají se všechny druhy lepenky pøi rýhování a ohýbání stejnì. Nìkteré vyžadují peèlivé nastavení rýhovacích nástrojù tak, aby se dosáhlo požadovaného výsledku , jiné lze ohýbat v rýze témìø libovolných rozmìrù. Tato vlastnost se nazývá rýhovatelnost; vyjadøuje, že danou lepenku nebo kartón lze rýhovat tak, aby potom mohl být proveden ohyb bez závad. Rýhovatelnost je tedy vlastnost kartónu a lepenky.

RÝHOVÁNÍ

129

Rýhovatelnost kartónu nebo lepenky je tím lepší: a. èím snadnìjší lze vytvoøit rýhu umožòující bezvadné ohýbání b. èím více lze lepenku pøi vytváøení rýhy namáhat, aniž dojde již pøi rýhování k jejímu praskání. Z toho vyplývá, že k dokonalému ohýbání je pøi vytváøení rýhy u rùzných druhù lepenky zapotøebí rùznì velkého namáhání. Rýhovatelnost mùže být tedy velmi rùzná. V bìžné praxi se rýhovatelnost zjišuje pomocí speciálních zkušebních pøístrojù pøi rýhování lepenky na rýhovacích strojích. Lepenka se pak oznaèuje jako dobøe rýhovatelná, obtížnì rýhovatelná nebo nerýhovatelná. V technologii výroby obalù však nelze s touto praxí vystaèit. Rýhováním se zhoršují mechanické vlastnosti lepenky v lince ohybu v dùsledku protažení vrchních vrstev pøi reliéfním tvarování rýhy i uvolnìním vzájemné vazby jednotlivých vrstev. Rozsah zhoršení tìchto vlastností závisí na velikosti namáhání, kterému je lepenka vystavena již pøi vytváøení rýhy. Je-li namáhání malé, má rýha zpravidla nedostateèné proporce a pøi ohybu dochází k praskání vnìjších vrstev, což pochopitelì zhoršuje pevnost lepenky v ohybu. Je-li namáhání nadmìrné, praskají vrstvy již pøi vytváøení rýhy. Provede-li se rýhování dané lepenky pøi rùzných šíøkách i hloubkách rýhy a zjišuje-li se po ohnutí o 180° její pevnost v tahu a v prùtlaku v lince ohybu, vyplyne ze zjišených údajù, že se tyto vlastnosti pøi takovém zásahu vždy zhoršují, že zhoršení je pøi rùzných hloubkách a šíøkách rýhy znaènì rozdílné. Z toho vyplývá, že lze u každé lepenky volit takové proporce rýhy, aby se mohla ohýbat bez viditelného poškození a aby se pøitom její pevnost v ohybu pøíliš nezmenšila. Mechanizace balících procesù, zavádìní automatických strojù na balení dávek zboží, klade na kvalitu rýhování lepenek nìkteré další požadavky, jejichž splnìní je podmínkou úspìšné funkce tìchto automatù. Jde napø. o sílu potøebnou k ohybu lepenky (mechanické rozložení skládaèky), dále o úhel zpìtného pružení, tj. úhel, o který se ohnutý díl lepenky vrací zpìt. Pøitom jsou mnohdy rozhodující síla a rychlost, pøi kterých zpìtné pružení probíhá. Dùležitým požadavkem je též pøesné a ostré ohnutí v lince ohybu, zachovávající paralelnost linek pro správné tvarování geometricky pøesných útvarù kartonáží. Zj횝ování rýhovatelnosti lepenek patøí do oblasti zkušebních metod. Pøi zkoušení rýhovatelnosti lepenek se však nezj횝uje pouze rýhovatelnost jako vlastnost, ale také podmínky, pøi kterých lze dosáhnout optimálních výsledkù. Na základì znalosti tìchto definovatelných podmínek se pak urèují technologické parametry pro vlastní rýhování. Prùbìh vytváøení rýhy (obr. 126) závisí na tìchto èinitelích: ! ! ! ! ! ! !

na tlouštce lepenky s, na rozteèi rýhovacích hran matrice m na šíøce rýhovacího nástroje n na hloubce zatlaèení lepenky do matrice h na hloubce drážky matrice e na rychlosti pohybu rýhovacího nástroje proti rýhované lepence, na mechanických vlastnostech lepenky.

130

TVAROVÁNÍ

n

V1 k

k s

h

m

e

0nm

Obr. 126 Schéma vytvoøení rýhy v lepence pomocí nástrojù s - tlouška lepenky, m - rozteè rýhovacích hran matrice, n - šíøka rýhovacího nástroje, h - hloubka zatlaèení lepenky do matrice, e - hloubka drážky matrice Onm - osa vedení nástrojù, v1 - výška rýhovacího nástroje, k - stažení lepenky Hloubka zatlaèení lepenky do matrice h nemùže být vìtší než hloubka drážky matrice e. Pøi pøekroèení této výšky dochází k mechanickému poškození lepenky v lince ohybu. Nastavení rýhovacích nástrojù je u rùzných zpùsobù rýhovaní rùzné. Pøi vytváøení rýhy jde o plastickou deformaci, pøi které je tvarovaná lepenka namáhána v tahu. Uplatòuje se pøi ní stahování lepenky ze stran do rýhy (pro vytvoøení rýhy). Prùbìh tohoto stahování je na poèátku vytváøení jedné rýhy na pøíøezu pomìrnì snadný, nebo posuv lepenky je brždìn pouze malým tøením ploch lepenky o podložku. Se stoupajícím tlakem rýhovacích nástrojù tøení vzrùstá a zabraòuje plynulému stahování. V další fázi dochází k zablokování lepenky tlakem nástrojù a pøi dalším tvarování rýhy již nastává protažení, které se projevuje pøedevším nad hranami rýhovací drážky. Toto protažení má rozhodující vliv na mechanické vlastnosti lepenky v lince ohybu. Je závislé na tloušce lepenky a bývá tím vìtší, èím menší je rozteè rýhovacích hran (matrice) a èím vìtší je hloubka lepenky stlaèené do rýhy. Stahování lepenky do rýhy ovlivòuje (zmenšuje) rozmìry pøíøezu. Pokusy bylo prokázáno, že stažení lepenky, vztažené k její tloušce, èiní: Rozteè rýhovacích hran (šíøka rýhy)

Hloubka rýhy

Stažení k

5s 4s 3s 5s 4s 3s

1,0 s 1,0 s 1,0 s 1,4 s 1,4 s 1,4 s

0,50 s 0,65 s 0,83 s 0,90 s 1,15 s 1,55 s

Pøi souèasném vytváøení dvou nebo více paralelních rýh v malých rozteèích mùže ke stahování lepenky dojít u každé rýhy pouze z jedné (volné, vnìjší) strany. Stahování

RÝHOVÁNÍ

131

z vnitøních stran (mezi nástroji) není možné. Tvarování rýhy z tìchto stran se dìje na úkor protažení lepenky. Nemá-li lepenka nebo kartón dostateènou prùtažnost, dochází k praskání v místech proti rýhovacím hranám i pøi zcela správném seøízení rýhovacích nástrojù. Mnohdy tedy nelze provádìt souèasnì více rýh na jednom archu lepenky (zejména u tlustých lepenek). Protažení mezi dvìma soustavami nástrojù probíhá souèasnì na obì strany do okamžiku zablokování lepenky tøením s nástroji v pøítlaku. V dùsledku protažení se zhoršuje pevnost lepenky. Velikost protažení lepenky (v %) v pøíèném a v podélném smìru urèuje minimální možnou vzdálenost dvou rýh, pøi které lze ještì zajistit prùbìh rýhování, aby pøi nìm nedocházelo k praskání lepenky a aby ztráta mechanických vlastnost byla malá. (Pøíklad: Vykazuje-li lepenka protažení 1 % a pro vytvoøení rýhy daných rozmìrù je tøeba stažení k = 0,5 s, odpovídá minimální vzdálenost dvou rýh, pøi níž lze optimálnì rýhovat, padesátinásobku tloušky lepenky.) Ve výrobní praxi je tøeba zkoušet rýhovatelnost lepenek pøedevším proto, aby se mohly pøesnì reprodukovat rýhy definovaných rozmìrù. Pøitom je dùležité, aby zkušební metoda co nejvíce napodobila zpùsob rýhování na zpracovatelských strojích. Pro urèení kvality rýhy v lepence jsou charakteristické tyto zjistitelné a mìøitelné hodnoty: ! bezvadný symetrycký ohyb lepenky v lince ohybu o 180°, aniž by došlo k praskání vnìjších vrstev, ! zbytková odolnost lepenky pøi ohýbání v lince ohybu, ! síla a úhel zpìtného pružení, ! mechanická pevnost rýhované a ohnuté lepenky (pevnost hrany). Pro zpracovatelnost lepenky rýhováním se zjišuje její rýhovatelnost v urèené oblasti rýhovatelnosti, která je vymezena pomìrem m : h , tj. pomìrem šíøky nástrojové matrice k hloubce lepenky zatlaèené rýhovacím nástrojem do matrice. Jsou používány rùzné pøístroje pro zjišování rýhovatelnosti, na kterých lze mìøit uvedené proporce, zkoumat kvalitu rýhy a linky ohybu a zjišovat, pøi kterých proporcích je lepenka dobøe rýhovatelná a v lince ohybu nepraská. Z hlediska potøeb výrobní praxe dobøe vyhovoval pøístroj PATRA (obr. 127), nebo reprodukuje podmínky rýhování planžetovými nástroji, které jsou ve výrobì kartonáží nejrozšíøenìjší. Pøístroj umožòuje zmìnu rozteèe rýhovacích hran, výmìnu rýhovacího nástroje (variaci šíøky i profilu), zmìnu hloubky vtlaèení lepenky do rýhy, hloubky drážky matrice i rychlosti pohybu rýhovacích nástroje.

8 7

6 5

1 3 2

4

Obr. 127 Schéma principu pøístroje na zjišování rýhovatelnosti 1 - rýhovací nástroj, 2 - základní deska, 3 - ocelové desky, 4 - vložka (podložka), 5 - vymìnitelné vložky, 6 - blok, 7 - výstupek, 8 - rotující kotouè

132

TVAROVÁNÍ

Postup pøi zjišování rýhovatelnosti Na zkušebním pøístroji se nastaví urèitá rozteè hran matrice, napø. v šíøce ma = 1,7s + n (obr. 126), a úmìrnì k ní nejmenší hloubka stlaèení h. Na zkoušené lepence se provede rýha a posuzuje se její chování pøi ohýbání. Hodnota m se nemìní a postupnì se zvìtšuje hloubka stlaèení h. Pøi kažé zmìnì hloubky stlaèení rýhovaná lepenka mìní pøi ohýbání své chování. Pøi malé hloubce h se lepenka v ohybu láme a praská ve vrchních vrstvách. Pøi zvìtšování hloubky h se chování lepenky zlepšuje, až se dosáhne ohybu, pøi nìmž vnìjší vrstvy nepraskají. Šíøka ma a hloubka h jsou v tom pøípadì mezní hodnoty rýhovatelnosti (hmin pro ma). Pøi dalším zvìtšování hloubky h se lepenka v lince ohybu ohýbá snadnìji a síla potøebná k ohybu se pøi stoupající hloubce zmenšuje. Pøi dalším zvìtšování hloubky se však projeví známky praskání lepenky již pøímo pøi tvorbì rýhy. Pøi této hloubce, tj. když zaèínají praskat vnìjší vrstvy již pøi rýhování, se zjistila druhá mezní hranice rýhovatelnosti lepenky pøi dané šíøce matrice ma (hmax pro ma). V dalším zkušebním postupu se mìní šíøka m (na mb, mc, md ...) a zajištují se pro ni stejným zpùsobem obì mezní hranice rýhovatelnosti hodnoty h. Lze rovnìž postupnì mìnit šíøku m pøi zachování hodnoty h èili zajišovat mmin a mmax pro ha, hb ... atd. Vyznaèením mezních hodnot hmin a hmax na souøadnicích hodnot m na grafu vznikne mezi køivkami plocha charakterizující oblast rýhovatelnosti zkoušené lepenky. (obr. 128).

1,5

h [mm]

horní hranice hmax pro ma 1,0 podélnì pøíènì 0,5 dolní hranice hmin pro ma 1,0

1,5

ma

2,0

2,5

m [mm]

Obr. 128 Oblast rýhovatelnosti zkoušené lepenky h - hloubka zatlaèení lepenky do matrice, m - šíøka matrice Rýhovatelnost se zjišuje pro pøíèné i podélné rýhování lepenky. Rozsah rýhovatelnosti je pøi rýhování soubìžnì se smìrem výroby menší než ve smìru pøíèném.

RÝHOVÁNÍ

133

Rýhovatelnost je tím lepší, èím vìtší je rozmezí, v nìmž se dosahuje vytvoøení rýhy a ohybu bez poškození lepenky v lince ohybu. V laboratoøích se rýhovatelnost zjišuje pøi standardních podmínkách, pøedevším pøi stejném obsahu vlhkosti. Lepenka mìní své fyzikální a mechanické vlastnosti zmìnou obsahu vlhkosti. Pro výrobní praxi tedy laboratorní zjištìní rýhovatelnosti nestaèí. Je tøeba zjišovat rýhovatelnost pøímo ve výrobì, kdy stoh potištìných archù je pøipraven k vysekávání u vysekávacího stroje pøi rùzných teplotách a relativní vlhkosti výrobního prostøedí. Tento požadavek dobøe splòuje pøenosný rýhovací pøístroj (obr. 129), kterým si rýhovatelnost ovìøuje pøípraváø stroje pøi provádìní nástrojové (matricové) pøípravy.

h

m

Obr. 129 Pøístroj ŠTOLZ / VÚPC Bratislava m - rozteè rýhovacích hran, h - hloubka zatlaèení lepenky Na pøístroji lze mìnit proporce m a h a jejich hodnoty se odeèítají na stupnicích. Zjišováním rýhovatelnosti lepenky v daných výrobních podmínkách umožòuje urèení reprodukovatelných rozmìrových proporcí nástrojù, jimiž se dosáhne kvalitního rýhování. Pøi zjišování mezních hodnot rýhovatelnosti je patrné, že lepenka rýhovaná nástroji, jejichž proporce se pohybují v rámci mezních hodnot rýhovatelnosti své chování pøi ohýbání mìní. Chování lepenky v ohybu a kvalita linky ohybu jsou tedy rùzné pro rùzné hodnoty m a h. Pøi posuzování rýhované lepenky se sleduje rovnìž symetrie ohybu, která ovlivòuje rozmìrovou pøesnost kartonáží. Posuzuje se vizuálnì pomocí polygrafické lupy. Je-li rýha kvalitní, dochází k ohybu v ose soumìrnosti vytvoøené rýhy. Pøi nekvalitní rýze (zpravidla pøi nízké hodnotì h) dochází k ohybu mimo osu soumìrnosti. Tím se zhoršuje kvalita linky ohybu. Kvalita linky ohybu se hodnotí nejen bezvadným symetrickým ohybem o 180° bez praskání vnìjších vrstev, ale i dalšími kvalitativními ukazateli, které je možno zjišovat laboratorními pøístroji a urèovat míry jejich hodnot v pøíèném i podélném smìru výroby.

134

TVAROVÁNÍ

Jsou to: 1. Zbytková odolnost v lince ohybu, tj. síla potøebná k ohybu lepenky v lince ohybu vymezené rýhou. Kvalitativní mírou zbytkové odolnosti je procentní podíl síly pro ohnutí v lince ohybu a síly potøebné pro ohyb téže lepenky mimo rýhu:

Z0 =

F1 100 (%) F2

kde Z0 - zbytková odolnost v ohybu (%), F1 - síla potøebná k ohybu rýhované lepenky (N), F2 - síla potøebná k ohybu nerýhované lepenky (N). Zkouší se na zkušebních pøístrojích Lorentzen-Wettres. Zbytková odolnost v ohybu pøímo ovlivòuje pøi dalším zpracování pøíøezù na slepovacích strojích rozmìrovou pøesnost kartonáží. Je jednou z dùležitých vlastností hotových kartonáží uplatòující se pøi mechanickém rozkládání a uzavírání naplnìných kartonáží na balicích automatech. Z hlediska funkce automatù je výhodnìjší, je-li procento zbytkové odolnosti v ohybu co nejnižší. 2. Síla zpìtného pružení, tj. síla, která vzniká pøi ohybovém momentu tažným napìtím vnìjších vrstev lepenky a odporem stlaèovaných vnitøních vrstev lepenky v lince ohybu pøi ohýbání v rýze. Je charakterizována úhlem, o který se zpìtnì odchýlí lepenka ohnutá v lince ohybu o 180°, je-li uvolnìna z ohybového pøítlaku (obr. 130). Z hlediska dalšího zpracování a použití lepenkového pøíøezu jsou dùležitá síla a rychlost, pøi nichž zpìtné pružení probíhá. Uplatòují se pøi slepování krabic na slepovacím stroji i pøi slepování klop uzávìru na balicích automatech. Zpìtné pružení deformuje geometrii tvaru krabic, vydouvá boèní stìny a zaobluje sousední plochy linek ohybu, což èiní znaèné potíže pøi rozkládání a dopravì krabic v mechanizovaném procesu plnìní a uzavírání. Míra zpìtného pružení je ovlivnìna množstvím vazeb, které zùatávají mezi jednotlivými vrstvami i pøi setrvalé deformaci lepenky vytvoøenou rýhou. Zpìtné pružení lze zmenšit slisováním lepenky v ohybu. Tím dochází k omezení, nebo i ke zrušení pnutí a odporu vrstev lepenky, které zpìtné pružení vyvolávají. Dochází však také k deformaci vláknité struktury v pøehybu, a tím k výraznému zhoršení mechanické pevnosti lepenky v lince ohybu. 3. Mechanická pevnost lepenky v lince ohybu, tj. pevnost lepenky v rýhované lince ohybu po provedeném ohybu o 180°, se vyjadøuje zbytkovou pevností v prùtlaku nebo zbytkovou pevností v tahu. Rýhováním se vždy zhoršují mechanické vlastnosti lepenky v lince ohybu. Je to dùsledkem mechanického zásahu do lepenky, protažením vrstev pøi tvarování reliéfu rýhy i uvolnìním vazby mezi jednotlivými vrstvami. Pøi ohybu o 180° potom dochází k vìtšímu nebo menšímu napínání vnìjších vrstev a ke strukturální deformaci vrstvené soustavy vypouknutím vnitøních vrstev do linky ohybu. V lince ohybu vzniká nejslabší místo mechanické pevnosti lepenky. Mimo oblast rýhovatelnosti dochází ke zhoršení

RÝHOVÁNÍ

135

mechanických vlastností praskáním vrstev lepenky nedostateènì rýhované nebo pøímo poškozené rýhovacími nástroji. Ztráty na mechanické pevnosti v oblasti rýhovatelnosti jsou menší, nebo zde dochází k ohybu bez poškození lepenky.

a

b

Obr. 130 Geometrie ohybu lepenky a - ohnutí lepenky o 180°, b - samovolné zpìtné odchýlení Ztráty na mechanické pevnosti pøi rýhování jsou rozdílné. Bylo by možno usuzovat, že k nejmenším ztrátám dochází nìkde uprostøed rozsahu rýhovatelnosti, kde je hranice mezi obìma smìry vlivù zhoršujících mechanické vlastnosti. Potvrzují to i nìkteré zkoušky provádìné ve výzkumných laboratoøích. Charakterizující kvantitativní mírou pevnosti lepenky v lince ohybu je zbytková pevnost v prùtlaku, která udává procentuální podíl pevnosti v prùtlaku lepenky rýhované a ohnuté o 180° a pevnosti lepenky nerýhované.

Zp =

P1 P2

.100

(%)

kde Zp je zbytková odolnost v prùtlaku (%), P1 - pevnost v prùtlaku rýhované a ohnuté lepenky o 180° (kPa), P2 - pevnost v prùtlaku nerýhované lepenky (kPa) Mechanická pevnost linky ohybu ovlivòuje konstrukèní stabilitu krabice, její vzpìrovou pevnost a urèuje odolnost proti tlaku pùsobenému naplnìným zbožím pøi pádu a manipulaci, pøi vibracích bìhem dopravy i proti tlaku zpùsobenému stohováním baleného zboží.

136

TVAROVÁNÍ

Na základì rozboru pøíèin ovlivòujících kvalitu linek ohybu lze dobøe odvodit celou øadu vlivù pùsobících na rozmìrovou pøesnost, další zpracovatelnost a funkènost lepenkových pøíøezù i hotových krabic. Jednoduché laboratorní zkušební pøístroje se používají v menších kartonážních závodech. V souèasné dobì, kdy se výraznì rozšiøuje automatizace balících procesù do kartonážních obalù, stoupají nároky na kvalitu a bezproblémovou funkènost linek ohybu rýhované lepenky. Na výrobu sdružených vysekávacích a rýhovacích nástrojù se zamìøují specializovaní, technicky dobøe vybavení výrobci nástrojù. Jen v rámci jejich vybavení lze optimálnì ekonomicky využít investiènì nároènou moderní techniku. (viz kapitola - výroba sdružených planžetových nástrojù). V tìchto specializovaných nástrojárnách, ale i ve velkých kartonážních závodech, které si vyrábí nástroje na vlastních moderních výrobních zaøízeních se dnes používají moderní víceúèelové laboratorní pøístroje pro hodnocení rýhovatelnosti lepenek a pro urèování optimálních rozmìrových proporcí nástrojù, zejména matrice. Pøístroje jsou øešením, které laboratornì vykonává funkci vysekávacího lisu, pøi parametrech odpovídajících podmínkám, pøi kterých se linky ohybu rýhováním pøi výrobì vytváøí. Umožòují rychlou zmìnu zkušebních matric s rozdílnou geometrií jejich rozmìrù. Ohýbacím zaøízením rýhované lepenky mìøí sílu a rychlost zpìtného pružení, nutnì ovìøovanou pro bezproblémovou funkci slepovacích strojù a balících automatù. Podle nich se volí nejvhodnìjší varianta pro geometrii vyrobených nástrojù. Zjištìné hodnoty jsou zaznamenány na monitoru ovládacího poèítaèe, který prostøednictvím tiskárny zaznamenává graficky prùbìhy jevù, pøi zkoušení rýhovatelnosti lepenek. Podle jejich vyhodnocení se volí nejvhodnìjší geometrie rýhovacích nástrojù pro zkoušený druh rýhované lepenky. Pro posuzování kvality linek ohybu po ohybu, jsou k dispozici optické pøístroje, kterými se snadno zjistí závady na povrchu linky ohybu. Ty jsou pøíznakem zhoršené mechanické pevnosti linky ohybu a markantnì ovlivòují kvalitu potisku pøi rýhování potištìné lepenky.

Zpùsoby rýhování Podle zpùsobu, kterým je rýha na lepence tvarována, se rozlišují tyto principy rýhování: ! pøítlakové, ! rotaèní.

Pøítlakové principy rýhování Rýhování nástrojem proti ploché podložce (obr. 131 a) Pøi tomto zpùsobu dochází k reliéfnímu vytvarování rýhy vylisováním, resp. stlaèením vrstev lepenky (vytlaèením vzduchu). Tento zpùsob je úèinný pouze pøi rýhování materiálù s velmi malou objemovou hmotností a používá se jen zøídka. Ohyb lepenky bez deformací linky ohybu a praskání vnìjších vrstev je možný pouze do úhlu 90°.

RÝHOVÁNÍ

137

Rýhování planžetovým nástrojem proti matrici (obr. 131 b) Tento velmi rozšíøený zpùsob se volí pøi kombinovaném vysekávání a rýhování planžetovými nástroji ve vysekávacích lisech (používá se soustava plocha - plocha: pøíklopové lisy, horizontální lisy, plocha - válec, rotaèní vysekávací stroje). Používá se planžetových rýhovacích linek, které jsou vestavìny do sdruženého planžetového vysekávacího nástroje. Tlouška planžet je 0,7 mm. Výška se upravuje broušením podle tloušky a druhu lepenky a podmínek vhodné rýhovatelnosti. Je vždy menší než výška vysekávacích nožù. Bìžnì dodávané linky mají výšku 23,3 mm. Tvar profilu hran nástroje ovlivòuje kvalitu rýhy. Rýhovací drážka (matrice) se umísuje na protitlakové vysekávací desce vysekávacího (rýhovacího) stroje. Úprava matricových drážek ve stroji se nazývá matricová pøíprava.

Matricová pøíprava Pro kvalitní provedení linky ohybu rýhováním, se používaly a dodnes používají rùzné metody, materiály a pomocné prostøedky, které pøinesl vývoj technologie vysekávání a tvarování lepenek. Od tìch nejjednodušších, øemeslných, až po nejmodernìjší zpùsoby, používající elektroniky a poèítaèové techniky. Ty umožòují zkvalitnìní a pøesnost rýhovaných linek ohybu, prodloužení životnosti nástrojù pøi pøítlakovém rýhování a vysekávání (naøezávání) sdruženými planžetovými nástroji pøi výrobì lepenkových pøíøezù jako polotovarù pro výrobu rùzných druhù kartonáží. Matricovou pøípravu na protitlakové desce lze provádìt nìkolika zpùsoby.

a

b Obr. 131 Pøítlakové principy rýhování a - rýhování nástrojem proti ploché podložce, b - rýhování planžetovým nástrojem proti matrici

138

TVAROVÁNÍ

a. Vylepováním proužkù z kartónu, prešpánu, fólie z plastických hmot nebo plechu na vysekávací desku Deska se polepí bílým papírem a pomocí vloženého karbonového papíru a pøítlaku planžetového nástroje (pøesnì upnutého ve vysekávacím stroji) se na ní obtiskne kresba nástroje. Proužky z uvedených materiálù 7 mm široké se vylepí vždy v páru paralelnì podle pøedznaèených linek rýhování. Šíøka drážky (rozteè rýhovacích hran) se upraví podle zjištìných hodnot vhodné rýhovatelnosti (pøibližnì 1,5s + tlouška rýhovacího nástroje). Pøitom se pøihlíží k tomu, jakou polohu zaujímá rýha ke smìru výroby lepenky. Také tlouška materiálù použitých k pøípravì musí být volena tak, aby splòovala podmínky pro tvorbu správné hloubky rýhy (volí se materiály rùzné tloušky). b) Vyøezáváním drážky do prešpánu Arch prešpánu o tloušce odpovídající vhodné hloubce matrice se pøilepí lepidlem (na bázi plastických hmot) na vysekávací desku. Po zaschnutí lepidla se linky rýhování vyznaèí pøítlakem nástroje pøes karbonový papír a podél nich se provedou øezy ostrým nožem ve vzdálenosti odpovídající šíøce drážky matrice. Proužek prešpánu uvolnìný øezy se nožem vyloupne a odstraní se. Rýhovací hrany se mírnì zabrousí do oblého tvaru. Ve srovnání s proužkovou metodou je zde podstatnì vìtší spotøeba prešpánu. Také pracnost pøípravy bývá zpravidla vìtší. Pouze pøi velkých rozmìrech vysekávaného a rýhovaného archu a pøi malých rozmìrech pøíøezù je tato metoda ménì pracná. Nevýhodou je, že pøi chybném øezu musí být arch vymìnìn nebo vadná èást vyøíznuta a opatøena novým výlepem. c. Frézováním matricových drážek Arch tlustšího prešpánu, pertinaxu nebo fólie z plastické hmoty nebo i plechu se pøilepí na vysekávací desku. Pomocí karbonového papíru se obtisknou linky rýhování pøítlakem planžetového nástroje. Potom se v pøedznaèených linkách frézují matricové drážky pomocí speciální frézky. Frézka je usazena na vodicím pravítku, pøesnì vedeném v pøíèném i podélném smìru vodící soustavou. Frézky mají digitální ukazatel souøadnicové polohy na desce, takže lze pracovat pøesnì podle výkresu a souèasnì kontrolovat rozmìry. Frézovací nástroj (ozubená fréza) je vymìnitelný. Do vybavení frézky patøí kotouèky rùzné šíøky, pomocí nichž lze šíøku i hloubku matricové drážky provést pøesnì v požadovaných rozmìrech (pro linky ohybu v pøíèném nebo podélném smìru výroby rýhované lepenky). Seøízená fréza, pracující na plné obrátky, je vedena po pravítku a vyvozuje se takový tlak, aby se pøi frézování dosáhlo optimální nastavené hloubky. Postup je velmi rychlý a pøesný. Hlavní výhodou je možnost frézovat houževnaté materiály, zajišující dlouhou živnost matricové pøípravy, která je dùležitým ekonomickým èinitelem pøi výrobì velkých sérií. d. Vylepování hotových matric (obr. 132) V kartonážní výrobì se rozšíøilo používání rùzných druhù hotových matric, které se vylepují na protitlakovou desku vysekávacího stroje. Matrice jsou vyrobeny z kovu (bronzu, mìdi), z plastù nebo z kombinovaných materiálù a rýhy na nich mají rùzné šíøky i hloubky, které se

RÝHOVÁNÍ

139

v bìžné praxi nejèastìji vyskytují. Jednotlivé druhy, lišící se šíøkou a hloubkou matricové drážky mají pro rozlišení rùznou barvu. Vyrábìjí se i speciální druhy, urèené pro rýhování vlnitých lepenek. Velmi se osvìdèuje matrice z prùhledných plastù; prùhlednost umožòuje zajistit pøesnou polohu pøi lepení na pøedznaèenou linku rýhování. Z hlediska životnosti se však nejlépe osvìdèují matrice z barevných kovù. 1

1 2 3

2 3 4

4

b A

B a

D

C

A B

B

C

C

E

c A 1

2

3

4

d e

a.

b. c.

d.

e.

Obr. 132 Rùzné druhy matric, které se vylepují na protitlakovou desku kovové matrice, A - standartní profil, B, C - profily dodávané souèasnì s planžetovými rýhovacími nástroji (profil C je používán pro obrácené ohýbání) plastové matrice pro rýhování vlnitých lepenek, 1 - rýhovací nástroj, 2 - lepenka, 3 - matrice, 4 - podložka matrice se samolepící spodní vrstvou, A - profilové lišty, B - vinylový samolepící film, C - papírové ochranné vrstvy, d - výška matricových lišt matrice se samolepící vrstvou a fixaèní šablonou, A - matricová lišta, B - fixaèní šablona z plastické hmoty, C - antiadhezivní ochranná vrstva, E - dvojstrannì lepicí páska, 1 - nasazení matricové lišty šablonou na rýhovací nástroj, 2 - odstranìní antiadhezivní vrstvy a pøítlak k protitlakové desce, 3 - pøilepení na desku, 4 - odstranìní šablony a dvostrannì lepicí pásky, rùzné hloubky a rùzné rozteèné vzdálenosti hran rýhovacích lišt

140

TVAROVÁNÍ

U nìkterých druhù matric je vylepování usnadnìno tím, že matricové pásy jsou opatøeny samolepící vrstvou a antiadhezivní krycí podložkou. Staèí pøistøihnout pøíslušné délky, sejmout antiadhezivní podložku a pøiložit matrici na pøedznaèené místo. Nìkteré druhy jsou zase vybaveny pøilepenou fixaèní šablonou se záøezem pro nasazení na rýhovací nástroj. Odstranìním antiadhezivní podložky a pøítlakem nástroje se matrice pøistøižená na potøebnou délku pøilepí na protitlakovou desku. Fixaèní šablona, která je na matrici pøilepena, se sejme, a tím je pøíprava hotova. e) Frézami, které jsou øízeny procesory Moderní zpùsob zhotovení protitlakové pøípravy, který navazuje na výrobu nástrojových desek laserem, je postup øízený procesorem. Jedná se o frézování rýhovacích matric do speciální fólie nebo plechu, soustavou fréz, které jsou vedeny souøadnicovým zpùsobem øízeným procesorem podle programu, který navazuje na program zhotovení nástrojové desky. Frézka má dvì až ètyøi programovì ovládané hlavy. V každé z nich jsou upnuty frézy rùzných šíøek pro frézování rýhovacích drážek, podle pøístrojovì zjistìné rýhovatelnosti rýhované lepenky v pøíèném, podélném nebo šikmém smìru, ke smìru její výroby. Shodnost polohy nástroje a matricové pøípravy se zajišuje rejstøíkovými kolíèky, jejichž polohu, stejnì jako polohu otvorù na nástrojové desce, do nichž kolíèky zapadají, pøesnì vymezuje procesor. Pøíprava se provádí na celé sestavì archu, nebo se zhotovují matricové pøípravy pro jednotlivé pøíøezy, které se pak umisují do sestavy, kde se pomocí šroubù pøipevní. Rejstøíkové kolíèky a otvory na desce se uplatòují i u protitlakových pøíprav pro jednotlivé pøíøezy. Pøíprava provádìná tímto zpùsobem je velmi pøesná, provádí se rychle a vlivem houževnatosti fólie, do které se frézuje, má dlouhou životnost. f. Dalším zpùsobem je tzv. fotopolymerní matricová pøíprava. Fotopolymerní matricové desky umožòují pøesnou a rychlou pøípravu. Protitlaková matricová deska se zhotovuje mimo stroj. Výchozím podkladem pro zhotovení je pøesný výkres pøíøezu a sestava pøíøezù na archu, které budou vysekávány a rýhovány. Jde o výkres, který byl použit pro výrobu sdruženého planžetového nástroje, zhotovený buï konvenèním zpùsobem nákresu, nebo nákresem na souøadnicovém kreslicím stole ovládaném procesorem pøi øezání pøekližkové desky laserem. Pro zhotovení matricové pøípravy se používá speciální vrstvená fólie (nylonprint) (obr. 133), podle druhu a tloušky rýhované lepenky. Pro rýhování skládaèkových lepenek, kde se tato fólie používá nejèastìji, se výška vrstvy pohybuje mezi 1,2 až 1,4 mm, pro rýhování mikrovlných lepenek mezi 2 až 2,5 mm. Matricové drážky ve fotopolymerní vrstvì vzniknou osvitem a vrstvením vrstvy pøes pozitiv (výkres linek ohybu) a vymýváním neosvìtlených míst až k matovému laku, který je nanesen na plechové podložce. Tímto zpùsobem se zhotoví velmi pøesná, nástroji rozmìrovì odpovídající protitlaková deska s matricovou pøípravou. Desky mají zásluhou houževnatosti polymerní vrstvy dlouhou životnost a mohou být opakovanì používány. Zhotovení nylonprintové desky vyžaduje pøesnì a peèlivì dodržovat postup v celém procesu pøípravy. Nejprve se zhotoví pøesný obraz protitlakové pøípravy jednoho pøíøezu. Ten se pøipraví na speciální, na transparentním podkladì natírané vyøezávací fólii. Linky ohybu se na tomto obraze frézují nebo vyøezávají nožem. Transparentní podložka umožòuje pøi montáži sestavy na

RÝHOVÁNÍ

141

archu postupovat pøesnì podle montážního výkresu, který byl použit pro zhotovení nástroje. Usnadòuje rovnìž kontrolu shodnosti rozmìrù všech pøíøezù na sestavì. Šíøka linek je upravena podle rýhovatelnosti lepenky. Obraz protitlakové pøípravy na transparentní podložce je stranovì správným pozitivem. Kontaktním kopírováním lze pozitiv podle potøeby rozmnožit. Z jednotlivých pozitivù se zhotoví montáž celkové sestavy na transparentní, rozmìrovì stálé fólie. Montáž se sestavuje pøesnì podle montážního výkresu (obr. 134). Montáž pozitivních obrazù matricové pøípravy se kontaktnì vykopíruje na film. Vznikne negativní kopie, která slouží pro osvit nylonprintové desky. Deska se po osvitu vyvolá - vymyje se - a vytvrdí. Plochy, na které pùsobily svìtelné paprsky, polymerizují a ztvrdnou. Neosvìtlená místa zùstanou v rozpouštìdle rozpustná a vymyjí se až na lakovou vrstvu. Tím vznikne reliéf matricové pøípravy pøesnì odpovídající výkresu sestavy a nástroji. Po vysušení a dalším vytvrzení je deska pøipravena k použití. Pøesný rozmìrový rejstøík mezi výkresem, nástrojem, montáží a hotovou deskou je zabezpeèen kolíkovým vedením nástrojù, podle kterého je v místech kolíkù perforována podložka montáže i negativní film.

A B C

Obr. 133 Schematické znázornìní nylonprintové fólie v øezu a - fotopolymerní reliéfni vrstva, b - matový lak, c - odolný ocelový plech Hlavním kladem fotopolymerní pøípravy je její provádìní mimo stroj, krátké pøípravné èasy a rovnìž její vynikající pøesnost, která umožní splnit požadavky, jež na pøesnost rozmìrù kartonážních obalù kladou balicí automaty.

Požadavky na matricovou pøípravu Pøi provádìní matricové pøípravy se musí dbát na její pøesnou polohu proti rýhovacím nástrojùm. Svislá osa nástroje se musí pøi vysekávání krýt se symetrickou osou matrice. Jinak se rýhy deformují a v krajním pøípadì mùže dojít ke støihu. Odchylky od pøesného nastavení nástrojù zpùsobují, že lepenka ztrácí pevnost v ohybu a je tedy obtížné dodržet pøesný tvar kartonáží. Peèlivá pøíprava je základní podmínkou pro kvalitní rýhování. Zjistí-li se, že kvalita lepenky v ohybu není dostateèná, lze bìhem pøípravy provést ještì dodateènì její úpravu pøelepením matric, popø. podložením rýhovacích linek podlepením na zadní stranì rýhovacích nástrojù, aby se zvìtšila jejich výška, tj. hloubka pùsobení nástroje. Životnost matricové pøípravy je tím delší, èím pøesnìji je provedena a èím houževnatìjší jsou materiály, z nichž jsou matrice zhotoveny.

142

TVAROVÁNÍ

A

B

C Obr. 134 Znázornìní postupu zhotovení fotopolymerní matricové pøípravy a - montáž pozitivù dílèích matric, b - kontaktní negativ, c - zhotovená reliéfní pøíprava

Rýhování tlustých lepenek Pøi rýhování tlustých lepenek pøítlakovým zpùsobem se nìkdy používají nástroje skládající se ze dvou tlustších planžetových rýhovacích nástrojù vsazených do pøekližky ve vzdálenosti odpovídající šíøce rýhy. Tyto nástroje plní funkci matrice. Na protitlakové desce je provedena patricová úprava (drát nebo lišta jsou pøilepené lepicí páskou). Tento zpùsob se plnì osvìdèil. Rýhovací nástroje mohou být vyztuženy návleèkami (obr. 135).

RÝHOVÁNÍ

143

2

1

5 3

e

4

Obr. 135 Rýhování tlustých lepenek dvìma rýhovacími nástroji proti patrici e - tlouška lepenky, 1 - rozteè nástrojù, 2 - tlustší rýhovací nástroj, 3 - výztužné návleèky, 4 pøelep sulfátovým papírem, 5 - výška patrice, Æ - prùmìr patrice

Rotaèní principy rýhování Rýhování rýhovacím kotouèem proti válci (obr. 136 a)

a

b

Obr. 136 Rotaèní zpùsoby rýhování a - rýhování kotouèem proti válci, b - rýhování kotouèem proti drážce ve válci Podobnì jako pøi pøítlakovém zpùsobu dochází i zde k vytlaèení rýhy do lepenky. Tento zpùsob se uplatòuje napø. pøi povrchové úpravì textilních dutinek a pøi pøíèném rýhování dvouvrstvých vlnitých lepenek. Pøi ohýbání dvouvrstvé vlnité lepenky je tøeba pøekonat odpor vlny tím, že se v lince ohybu poruší její reliéf a dutina vlny se stlaèí rýhovacím nástrojem ke krycí vrstvì. Takto rýhovaná lepenka se mùže ohýbat jen v úhlu do 90°. Ohyb ve vìtším úhlu je obtížný pro odpor, který klade dutina vlny, dochází k deformaci vlny nebo i k praskání vnìjší

144

TVAROVÁNÍ

krycí vrstvy. Rýhuje se rýhovacím kotouèem proti válci nebo i proti ploché desce, po níž je lepenka tažena tažnou soustavou.

Rýhování rýhovacím kotouèem proti drážce na válci (obr. 136 b) Lepenka se rotujícím kotouèem vtlaèuje do drážky, a tím se vytváøí rýha. Rýhovací kotouè mùže rýhovat proti návleèce, která je opatøena drážkami rùzné šíøky. Podle druhu a tloušky lepenky se volí vhodná drážka (obr. 137). Používají se nástroje, na nichž lze nastavovat rùznou rozteè rýhovacích hran a hloubku rýhy.

Obr. 138

Obr. 137

Obr. 137 Rýhovací nástroje snastavitelnou rozteèí rýhovacích hran a hloubkou vtlaèení lepenky mezi hrany Obr. 138 Patentní rýhovací nástroj

Rýhování dvìma šikmými kotouèi proti válci svýstupkem (obr. 138) Tento princip rýhování strojních lepenek byl patentován vroce 1894. Pøi vytváøení linky ohybu je lepenka vedena rotujícím válcem a výstupkem, proti nìmuž je pøitlaèována dvìma diskovými, pod urèitým úhlem šikmo k sobì pøistavenými kotouèi. Je tak vytvoøen široký nábìh do postupnì se zužující rýhy. Tzv. patentní rýhovací nástroj byl dále zdokonalen tím, že šikmá poloha diskových kotouèù k horizontální rovinì byla šikmo sklonìna též k rovinì vertikální. Výstupek ve válci je obložen pryžovým prstencem (obr. 139). Tím se zlepšily podmínky pro vytváøení rýhy a zlepšila se i její stabilita.

Obr. 139 Patentní rýhovací nástroj se šikmým sklonem rýhovacích kotouèù k vertikální rovinì

RÝHOVÁNÍ

145

1 9 2

3 4 5 6 7

8

Obr. 140 Soustava rýhovacích nástrojù, 1 - Seøízovací šroub pro hloubku rýhy, 2 - pøipevòovací šroub nástroje k bøevnu, 3 - stupnice na nastavení šíøky rýhy, 4 - rýhovací kotouè, 5 - seøizovací šroub šíøe rýhy, 6 - gumové obložení, 7 - rýhovací nástroj, 8 - høídel nástroje, 9 - nástrojové bøevno Patentní rýhovací nástroj byl dále vybaven seøiditelnou rozteèí hran šikmých rýhovacích kotouèù, kterou lze odeèítat na ukazateli (obr. 140). Vzdálenost hran od návleèky je rovnìž seøiditelná otáèením šroubu na temeni nástroje. Rýhovací nástroje se upínají na nástrojové bøevno kombinovaných kruhových øezaèek v rozteèích odpovídajících rozmìrùm umístìní. Pøi sestavì nìkolika nástrojù, tj. pøi provádìní nìkolika rýh na archu lepenky souèasnì, je tøeba dbát, aby všechny nástroje byly pøesnì seøízeny. Rozdíly v rozmìrovém seøízení zpùsobují pøi tvarování rýh nestejnì velké tøení u jednotlivých nástrojù, a tím zbržïování prùchodu archu strojem, èímž dochází k jeho uchylování a ke vzniku zmetkù. Prùmìr rýhovacích kotouèù bývá zpravidla 60 mm, prùmìr válcù s výstupkem (návleèek) 98 nebo 43mm, ale používají se i úzké rýhovací nástroje, jimiž lze dosáhnout dvou rýh v rozteèi 30 mm. Patentními rýhovacími nástroji se mùže rýhovat lepenka do tloušky 0,8 mm. Lepenka má mít dlouhá vlákna a musí být dostateènì pružná, zejména zhotovuje-li se souèasnì více rýh vedle sebe. Kombinované stroje, na nichž je rýhování provádìno, mají zpravidla dvì nástrojová bøevna, výjimeènì i tøi. Vícebøevnový stroj dovoluje vhodným rozložením nástrojù na bøevnech umisovat rýhy blízko sebe. Umožòuje také rozmisování nástrojù v rùzné vzdálenosti úmìrné

146

TVAROVÁNÍ

protažení lepenky, která je potøebná pro vytvoøení dvou nebo více rýh v malých rozteèných vzdálenostech. Rýhování kolmým a šikmým rotujícím kotouèem proti rýhovacímu nástroji (obr. 141) 8

7

4

6 5

3

2

1

Obr. 141 Rýhování kolmým a šikmým rotujícím kotouèem proti rýhovacímu nástroji 1 - høídel stroje, 2 - kolmý kotouè, 3 - šikmý kotouè, 4 - lepenka, 5 - pøítlaèný vodící váleèek, 6 - rýhovací nástroj, 7 - seøízení polohy rýhovacího nástroje, 8 - seøízeni tlaku vodícího váleèku Tento princip se zpravidla uplatòuje pøi rýhování tlustších lepenek, a proto se také nìkdy øadí k drážkování. Kolmý rotující kotouè (válec) s vroubkovaným pláštìm vede lepenku pøítlaèný váleèkem (s nastavitelným tlakem) a vytváøí jednu rýhovací hranu. Druhou rýhovací hranu vytváøí šikmý rotující kotouè. Rozteè hran je seøiditelná. Proti hranám rýhovacích kotouèù je pøistaven vymìnitelný a také seøiditelný rýhovací nástroj, upnutý v držáku. Na pevnì vedeném archu lepenky se vytváøí rýha; šikmá plocha rýhovacího kotouèe umožòuje široký nábìh materiálu do vzniklé úzké rýhy. Profil boèního tvaru rýhovacího nástroje je rùzný, podle druhu zpracovávané lepenky. Jeho tvar ovlivòuje nábìh do vrcholu rýhy (nábìh mùže být buï pozvolný, nebo pøíkrý). Správnou volbou tvaru nástroje se zabrání nejen praskání vrstev lepenky, ale i ztrátì jejích mechanických vlastností. Rýhovací nástroje musí být vyrobeny z velmi kvalitních ocelí, protože se znaèným tøením pøí rýhování rychle opotøebovávají. Tento zpùsob se používá pøedevším pro rýhování tlustších lepenek (nad 400 g m-2), u nichž je stahování lepenky do rýhy velmi znaèné. Stahování materiálu mùže probíhat pouze z jedné strany (ze strany šikmého kotouèe). Na druhé stranì je lepenka pevnì držena tlakem vodícího váleèku proti kolmému rýhovacímu kotouèi. Proto lze v jedné soustavì zhotovit pouze dvì rýhy. Na vytvoøení ètyø rýh se musí použít sestava dvou rýhovacích jednotek za sebou.

RÝHOVÁNÍ

a

b

c

d

147

e

Obr. 142 Profilové nástroje pro rýhování vlnité lepenky a, d, e, - pro rýhování pøíèné ke høbetu vlny c - støíškový zpùsob rýhování b, c - pro rýhování soubìžnì se høbetem vlny

Rýhování profilovými válci (obr. 142) Používá se výhradnì pøi zpracování tøívrstvých a vícevrstvých vlnitých lepenek. Vlnitá lepenka se pøi ohýbání chová jinak než lepenky plné. Tlouška lepenky je dána souètem výšky vlny (vln) a tloušky krycích vrstev. Zvlnìná vrstva vyplòuje prostor mezi krycími vrstvami, dává lepence vzpìrovou pevnost, tlumící schopnost a tuhost, ovlivòující pevnost v ohybu. Ohýbá-li se nerýhovaná lepenka soubìžnì se høbetem vlny, je ohyb celkem snadný a linka ohybu je pomìrnì rovná. Pøi ohybu pøíènì k profilu vlny však lepenka klade houževnatý odpor. Dochází k praskání vnìjších vrstev a linka ohybu je velmi nepravidelná. Pøi rýhování vlnité lepenky je tøeba pøedznaèit linku ohybu a slisovat k sobì vrstvy, z nichž je lepenka zhotovena. Zmenšením tloušky profilu (deformací profilu) se zmenší odpor pøi ohýbání. Lepenka pøi ohýbání nepraská a lze ji dobøe ohýbat v úhlu až 180°. K rýhování se používají rotující profilované válce. Jejich profil se volí tak, že jeden válec plní funkci patrice, a druhý, protilehlý, funkci matrice. Profily jsou rozdílné podle polohy rýhy k profilu vlny nebo podle druhu vlnité lepenky. Pøi rýhování pøíènì ke høbetu vlny jsou používány soustavy, které stlaèují vrstvy vlnité lepenky do rýhy tak, že vrchní nástroj vytváøí svými hranami dvì linky. Ploška mezi tìmito linkami tvoøí pøi ohybu hranu. Pøi ohybu v úhlu 180° je lepenka ohnuta ve dvou hranách v úhlu 90°. Používají se také soustavy nástrojù rýhující lepenku tøemi hranami nástrojù do støíškového útvaru, který vytvoøí urèitou rezervu ve vnìjších vrstvách, jež se pøi ohýbání napínají. K rýhování lepenky soubìžnì s høbetem vlny slouží nástroje, které pøedznaèují linku ohybu a stlaèují vrstvy lepenky. Pøitom je lhostejné, zda ke stlaèení dochází na vrcholu vlny nebo mimo nìj. Sousední vlny jsou rýhováním deformovány natolik, že nekladou pøi ohýbání odpor. Vzdálenost mezi horním a dolním nástrojem je na stroji seøiditelná podle druhu a tloušky rýhované vlnité lepenky. Pevnost lepenky v lince ohybu zpravidla klesá pod úroveò hodnot, které v souètu vykazují

148

TVAROVÁNÍ

všechny vrstvy papíru, znichž je lepenka vyrobena. Rýhování vlnitých lepenek se provádí ve zvlòovacím stroji, na kombinovaných rýhovacích a øezacích, tiskových a vysekávacích strojích. Rozteèná vzdálenost rýhovacích nástrojù je u moderních strojù na výrobu a zpracování vlnité lepenky seøizována mechanickým posuvem na høídelích stroje, podle rozmìrového programu. Ten se nastavuje na ovládacím panelu stroje, nebo u strojù na výrobu vlnité lepenky dálkovým ovládáním, podle poèítaèem ovládaného výrobního programu stroje. Stejnì tak rozteèná vzdálenost os rýhovacích nástrojù je seøíditelná, podle tloušky a druhu zpracovávané vlnité lepenky. Jsou používány modulové systémy kombinovaných nástrojù u kterých jsou na horním i dolním høídeli stroje upnuty dvì soustavy rozdílných profilù. Jedna nebo druhá soustava se nastavuje do pracovní polohy ve velmi krátkém èase; cca 5 vteøin (obr. 142A). U kombinovaných strojù na výrobu vlnité lepenky se používají v koneèné èásti zpùsoby rýhování seøiditelnými nástroji upnutými na høídelích stroje, na kterých jsou rovnìž upnuty seøiditelné kruhové øezací nože. Sestava umožòuje provádìní rýhování lepenky pøi souèasném podélném øezání. Tyto sestavy nástrojù v pracovní šíøi stroje používají dvou- nebo tøíramenné jednotky, u kterých se pøeklopení ramene do pracovní polohy provede ve velmi krátkém èase. Jednotlivá ramena mají sestavy rùzných profilù nástrojù a jejich pøemístìní a upnutí (stejnì tak i øezacích nožù), lze provádìt na ramenech, která nejsou právì v provozu. (obr. 142B)

a

b

c

Obr. 142A Modulové pøestavby rýhovacích nástrojù rùzných profilù na rýhovacím stroji a - soustava nástrojù pøed nastavením do pracovní polohy, b - nastavení soustavy do jedné polohy, c - nastavení druhé soustavy do pracovní polohy

RÝHOVÁNÍ

c

a

149

c

b

Obr. 142B Schéma podélné rýhovaèky a øezaèky a - dvouramenná, b - tøíramenná, c - pracovní poloha Vliv rýhování na rozmìr pøíøezu Pøi rýhování se rozmìry rýhovaného pøíøezu zmenšují v dùsledku stahování lepenky pøi vytváøení reliéfní rýhy. Zmenšení rozmìru se obtížnì zjišuje u tenkých lepenek, protože závisí na øadì vlivù, které se v rùzných podmínkách projevují rozdílnì. Pod pojmem tenké lepenky se rozumí skládaèkové lepenky do plošné hmotnosti 400 g m-2. U tlustších lepenek (nad 700 g m-2), zejména pøi použití zpùsobu rýhování kolmým a šikmým rotujícím kotouèem proti rýhovacímu nástroji, je tøeba poèítat s pøídavky u rozmìrù pøíøezù na stažení pro vytvoøení rýhy. To platí pøedevším u rýhování lepenky nad 1000 g m-2, kde se poèítá s rozmìrovými pøídavky jako u drážkování. Pøídavky na rozmìr pøíøezu lepenky pro rýhování jsou uvedeny v konstrukèních pravidlech a normách. Rozmìry pøíøezu lepenky jako výchozího polotovaru pro rýhování jsou zvìtšovány o pøídavky na linky ohybu, aby vnitøní rozmìry hotových krabic odpovídaly rozmìrùm požadovaným. Ke zmìnì rozmìrù lepenky dochází pøi rýhování, a nikoliv pøi skládání pøíøezu z tenkých lepenek do prostorového útvaru krabice. Rozmìr rýhování pøíøezu je shodný s vnitøními rozmìry krabice, která bude z pøíøezu složena do prostorového útvaru. To znamená, že rozmìr rozteèné vzdálenosti dvou rýhovacích linek ohybu vymezujících vnitøní rozmìrové proporce krabice bude shodný s vnitøními rozmìry krabice. (obr. 143).

a

a

Obr. 143 Znázornìní vlivu rýhování na rozmìry pøíøezu u tenkých lepenek a - rozmìr rýhování, shodný s vnitøním rozmìrem krabice

150

TVAROVÁNÍ

5.1.4. Sdružené nástroje pro vysekávání a vytváøení linek ohybu Rùzné druhy výsekù a pøíøezù lepenek, z nichž se pak spojováním (slepováním, sešíváním, skládáním) zhotovují skládací nebo prostorové krabice rùzného tvaru (zpravidla s pøímoèarými linkami ohybu), se vyrábìjí vysekáváním sdruženými vysekávacými nástroji na vysekávacích strojích. Pøi tomto zpùsobu vysekávání se linky ohybu vytváøejí souèasnì, a to buï naøezáváním, nebo rýhováním, popø. i perforováním. Používají se speciální vysekávací stroje a èasto se práce na nich kombinuje s nìkterými dalšími pracovními postupy, jako je podélné i pøíèné øezání, potiskování a vylupování odpadu. Pro tento zpùsob vysekávání se používá dvojí druh nástrojù: ! planžetové vysekávací nástroje ! blokové nástroje Liší se od sebe v podstatì tím, že planžetové nástroje vysekávají na principu øezu, takže odpad (tvarový rozdíl) se musí odstraòovat dalším pracovním postupem, tzv. vylupováním odpadu, kdežto blokové nástroje vysekávají pøevážnì na principu støihu a souèasnì odstraòují odpad. Oba zpùsoby jsou ve výrobní praxi bìžnì používány. Vzhledem k rozdílným výrobním podmínkám mají své výhody a nevýhody.

Planžetové vysekávací nástroje O vysekávání, které je hlavní operací, již planžetové nástroje vykonávájí, bylo pojednáno v kapitole Vysekávání planžetovým nožem (Kap. 4.2,3.2). Princip vytváøení linky ohybu naøezáváním je popsán v kapitole Naøezávání planžetovým nožem (Kap. 5.1.2). Popis rýhování a pøípravy rýhovacích matric na protitlakové desce lisù, které jsou nedílnou souèástí soustavy rýhovacích nástrojù, je uveden v kapitole - Rýhování lepenek planžetovým nástrojem (Kap. 5.1.3). O perforování planžetovým nožem (které se od vysekávání liší pouze tím, že linka bøitu nože je pravidelnì pøerušována mezerami, takže výsledný øez je pravidelnì pøerušovaný), je pojednáno v kapitole Perforování planžetovým nožem (Kap. 5.1.8). Ražení lepenek na vysekávacích lisech je popsáno v kapitole Ražení papíru a lepenek (Kap. 5.2.2) Planžetové vysekávací nástroje jsou: ! ploché - pro vysekávání na strojích pracujících soustavou plocha - plocha, nebo plocha válec (obr. 144a) ! válcové - pro rotaèní vysekávání soustavou rotujících válcù (obr. 144b)

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

n

151

o

t t p

s n

m

o

q e

e

s

m

a

q

b Obr. 144 Vysekávání sdruženými planžetovými nástroji a - ploché, b - válcové (rotaèní), s - tlouška vysekávaného materiálu, e - výška matricové pøípravy, m - rozteè rýhovacích hran matrice, n - vysekavací nùž, o - rýhovací nástroj, p - gumové vyhazovaèe, q - protitlaková deska, t - pøekližková deska, válec.

Výroba plochých nástrojù Poznámka: Protože pøíprava výroby a vlastní výroba sdružených planžetových nástrojù je dnes pøevážným podílem zajišována specializovanými výrobci nástrojù, kteøí jsou vybaveni moderními, poèítaèovými systémy (CAD/CAM) a jimi øízenými stroji, (které by ekonomicky efektivnì nemohli využít výrobci lepenkových obalù), stává se technologie výroby sdružených planžetových nástrojù, jak pro ploché tak i pro rotaèní vysekávání - specializovanou profesí. Pøesto však je nutné ve znalostech technologie vysekávání vycházet ze základních postupù a principù, kterými procházel vývoj a které se dodnes napø. v øemeslné praxi používají. Jen tak lze získat potøebné základy informací, pro zvládnutí a odborné využívání moderní, dnes používané výrobní techniky. Podkladem pro výrobu nástrojù je pøesný výkres tvaru výseku nebo sestavy výsekù na archu. Pro tvar jednotlivého výseku (pøíøezu na krabici), pokud nebyl konstruován podle ovìøených konstrukèních pravidel a norem, je tøeba zhotovit pøesný vzorek, na nìmž se pøezkoušejí a ovìøí

152

TVAROVÁNÍ

funkèní èásti pøíøezu, jako je zasouvání klop, pøesná rovnobìžnost a vzdálenost spojovacích hran, správná poloha linek ohybu vzhledem k obrysùm apod. To je zvl᚝ dùležité pøi výrobì kartonáží z tlustších lepenek a z lepenek vlnitých, kde je tøeba dodržet øadu konstrukèních pravidel, která zaruèují pøesný tvar hotového výrobku, jeho správnou funkci a potøebné mechanické vlastnosti (vzpìrovou pevnost, stabilitu apod.). Jednotlivé pøíøezy se rozmisují na formát archu tak, aby se jeho plocha co nejlépe využila (aby se dosáhlo optimální výtìžnosti lepenky) a aby styèné obrysy dvou sousedních výsekù byly vysekávány jedním nožem (viz kapitola - 2. 4. - výmìr pøíøezu do archu). Pøi vypracování sestavy pøíøezù na nástroji (obr. 145) se pøihlíží také k tomu, aby vyloupání odpadu, pokud se provádí ruènì, nebylo pøíliš obtížné - dìlení stohù a snadné odstraòování drobných odpadù. Dále se pøihlíží k systému nakládání archu u vysekávacích strojù, podle kterého se urèuje potøebná šíøka nakládacích okrajù. Vnìjší linky vysekávaných obrysù nesmìjí sahat až k okrajùm archu, musí být od nich vzdáleny nejménì 5 mm. f

a

f, h

g h h h h

b Obr. 145 Sestava pøíøezù na nástroji a - s plným využitím plochy, f - nakládací okraj, b - s plochami odpadu mezi pøíøezy pro usnadnìní vylupování odpadu (g, h)

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

153

Pøi vysekávání sestavy pøíøezù na krabice z potištìných archù, je tøeba zajistit, aby grafická úprava u všech pøíøezù na archu, byla správnì a pøesnì umístìna na geometrických plochách pøíøezu, po jejich rozložení do prostorového stavu. Proto musí být zajištìn pøesný rozmìrový rejstøík mezi potiskem a výsekem, který je geometricky vázán na nakládací strany potištìného archu. Výkres sestavy pøíøezù na archu se stává základem pro pøípravu a výrobu tiskových forem, Podle výkresu sestavy na archu se provádí montáž kopírovacích podkladù pro výrobu tiskových forem. Zajištìní pøesnosti registru mezi potiskem a výsekem je nároèné u tradièních zpùsobù pøípravy, kdy se výkres sestavy na archu zpracovává ruènìtechnickým kreslením. Výkres musí být zpracován tak, aby šíøka èar jimiž se vyznaèují vysekávané obrysy i linky ohybu, odpovídaly pøesnì tloušce planžetových nástrojù. Peèlivá kontrola všech rozmìrových proporcí je velmi dùležitá nebo zjištìní a odstranìní jakýchkoliv nepøesností pøedchází ztrátám ze zmetkové výroby. Pøitom je tøeba mít na zøeteli, že výkres je výchozím podkladem a že v dalších postupech výroby nástroje i tiskových forem mohou vznikat další nepøesnosti, které násobí všechny nedostatky výchozího výkresu. Problémy ve výrobní praxi vznikají zejména ve výrobì potištìných malorozmìrných skládaèkových pøíøezù, u nichž odchylky v desetinách milimetrù se poèetnou sestavou pøíøezù na archu násobí, èiní potíže pøi dalším zpracování a zejména pak pøi plnìní slepených skládaèek zbožím na balících automatech. Jako bìžný pøíklad lze uvést výrobu skládacích krabièek pro balení léèiv. Na arch lepenky 70 x 100 cm lze umístit 80 pøíøezù na skládaèky. Jeden pøíøez sestává ze 13-ti ploch, vymezených planžetovými - vysekávacími a rýhovacími nástroji. Na nástroji je pak 1.040 geometrických ploch, z nichž 80, resp. 480 (prostorových šestistìn), musí mít shodné rozmìry. Pro tyto úèely se postupnì zavedlo kreslení výkresù sestav pøíøezù na archu na souøadnicových stolech, ovládaných procesory. Programátor zpracuje podle konstrukèních pravidel a návodù pøesnì rozmìrové proporce jednoho pøíøezu na krabici. Program je zadán ovládacímu procesoru, který provede rozkresbu celé sestavy pøíøezù na archu a vyznaèuje pøesné rozmìry. Pøi jejich kontrole se pak zjištìné diference upøesòují rozmìrovou redukcí nefunkèních útvarù skládaèkového pøíøezu. Zpracovaný program mùže být pro opakovanou výrobu uložen do pamìti øídícího procesoru. V souèasné dobì zajišuje pøesnost konstrukce pøíøezu na krabice program na poèítaèi v systému CAD/CAM a to velmi rychle a pøesnì. V pamìti poèítaèe jsou uloženy konstrukèní programy na nejrùznìjší druhy a tvary skládaèek a skládaných krabic z lepenek o rùzných tlouškách. Podle zadaných základních rozmìrových proporcí poèítaè automaticky odvozuje a na obrazovce kreslí všechny kótované rozmìrové proporce pøíøezu. Programy poèítají s vlivy tloušky lepenky na rozmìrové zmìny v dùsledku vytváøení linek ohybu. Mohou znázoròovat na obrazovce složení pøíøezu do prostorového stavu a ovìøovat tak jeho konstrukèní pøesnost. Zpracované a ovìøené konstrukèní výkresy mohou být nakresleny na poèítaèové tiskárnì, nebo je program zadán kreslícímu ploteru. Ploter souøadnicový zpùsobem vykreslí pøesnou sestavu pøíøezù na archu pro zhotovení nástroje. Sestava je pak pøedávána do øídícího programu strojù na výrobu nástrojù. Jako výkres, nebo program na disketì, je pøedáván do poèítaèové pøípravy a výroby tiskových forem, jejich výrobcùm.

154

TVAROVÁNÍ

Tím se dokonale zajišuje registr geometrických tvarù pøíøezù s geometrickými tvary tištìných ploch na jejich stìnách a souhlasnost geometrie potisku s geometrickými plochami lepenkových obalù, v prostorovém stavu.

Tradièní výroby sdružených vysekávacích nástrojù Výroba planžetových nástrojù má svoji dlouholetou tradici. Poèátkem devatenáctého století se pro tvarování linek ohybu a pro vysekávání používaly typografické (linkové) sázecí materiály, kterými se bìžnì pøi tisku z výšky provádìla souèasnì perforace linek oddìlování. Perforaèní linky se nahradily vysekávacími a pro rýhování se vytvoøily protitlakové matrice z linkových sázecích materiálù. Z tohoto pùvodu zùstal dlouhodobì název nástroje - linkové raznice, který se v bìžné mluvì ve výrobní praxi zachovává. Postupnì vznikly speciální planžetové, rýhovací, naøezávací a perforovací nástroje, které se v rùzných zdokonalováních používají dodnes. Vysekávání se provádìlo na pøíklopových tiskových lisech, které potøebu tlakových sil vždy nezvládly. Ty se postupnì tlakovì zdokonalily ve vysekávací pøíklopové lisy, které se v hojné míøe používají ve výrobní praxi. Pro nì se tradiènì vyrábìly sdružené vysekávací nástroje za použití základové desky z pøekližky konvenèními zpùsoby, které se v malosériových výrobách používají dodnes. V pováleèných letech byla zavedena výroba horizontálních vysekávacích lisù (Bobst 1946). Jejích rozšíøením ve výrobì kartonáží se postupnì, zejména v sedmdesátých letech výraznì modernizovala výroba planžetových nástrojù (viz další kapitoly). Základní deskou tradièního planžetového nástroje byla pøekližková deska o tloušce 15 - 18 mm (klížená ze sedmi až devíti vrstev, ložených støídavì v pøíèném a podélném smìru vláken). Deska musí být rovná a nesmí mít vnitøní dutiny. Pøekližka se na potøebné rozmìry pøiøezává na kotouèové pile. Planžetové nože a rýhovací nástroje jsou vsazovány do prùøezù provedených v pøekližkové desce tak, že jejich základny jsou v rovinì desky a vrcholy (tj. bøity nožù a vrcholy rýhovacích nástrojù) vyènívají nad desku a tvoøí tvarovací a oddìlovací nástroj. Úlohou pøekližky je jednak tvoøit formu pro sestavu nástrojù, jednak usnadnit výrobu nástroje i manipulaci s ním. Zhotovení prùøezù v pøekližkové desce pro vsazení vysekávacích nožù a rýhovacích (naøezávacích, perforovacích) nástrojù se provádí buï konvenènì na dekupírovacích pilách, v moderní technologii laserem nebo vodním paprskem.

Zhotovení základní desky nástroje konvenèním zpùsobem Výchozím postupem pøi zhotovení nástroje je nákres sestavy nástroje, který je vždy stranovì pøevrácený vzhledem k potištìnému archu. Zhotovuje se rùznými zpùsoby: a. Pøímým nákresem na pøekližkovou desku Tento zpùsob je používán pøi výrobì jednoduchých nástrojù s malým poètem výsekù. Nákres usnadní a upøesní pravoúhlost pøekližkové desky a použití rýsovacích pøíložníkù a trojúhelníkù.

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

155

b. Nákresem pomocí šablon Tento nákres se používá pøi výrobì opakovaných nástrojù. Pøesné šablony vyrobené z transparentních fólií v rùzných rozmìrových variantách umožòují pomìrnì rychlý nákres a pøesné dodržení tvaru výsekù i jejich dílù (pøíklad: zaoblení stran zásuvných klop, tvary ouškových závìrù apod.). c. Kopií pøes uhlový papír Stranovì pøevrácený výkres podložený uhlovým kopírovacím papírem se napne na pøekližkovou desku. Obtahem kontur se kresba pøenese na desku. d. Pøímou kopií Deska se natøe bílou emailovou barvou, která uzavøe povrch pøekližky. Po náležitém zaschnutí se na desku nanese svìtlocitlivá vrstva. Výkres se zhotoví na transparentní fólií buï montáží sestavy rozmnožených pozitivù výkresu jednotlivého výseku, nebo kopií negativu kresby jednoho výseku na násobícím kopírovacím stroji (provedenou na filmovou fólii). Ale postaèí i výkres na pauzovacím papíru. Výkres se obvyklým kopírovacím zpùsobem vykopíruje na pøipravenou desku. Po vyvolání se z linek, které byly pøi kopii kryty proti svìtelným paprskùm vytvoøí pozitivní kresba. Tento zpùsob umožòuje pøesné vedení pily pøi øezání a zvýrazòuje eventuální nepøesnosti. e. Kopií pomocí pauzovacího papíru Pøi tomto jednoduchém a rychlém zpùsobu se na pøekližkovou desku nalepí svìtlocitlivý papír a na desku se napne stranovì pøevrácený výkres nástroje. V kopírovacím rámu se zhotoví kopie a pak se vyvolá.

Po pøenesení výkresu zapoène vlastní práce nástrojaøe. Pøekližková deska se ve všech pøedznaèených linkách kolmo proøízne tak, aby do prùøezu mohly být vsazeny planžetové nože a rýhovací nástroje. Proøezává se na speciální dekupírovací pile vybavené manipulaèním stolem a vodícími pøíložníky, odsáváním pilin, vrtaèkou (k vrtání dìr pro nasazení pily), samoèinným (spodním) upínáním pilky a zvìtšovací lupou pro pøesné sledování prùbìhu øezu. Tlouška pásu pily je 0,6 až 0,65 mm (pro nože tlusté 0,7 mm). Prùøez musí být vždy o nìco užší, aby vsazené nože byly pevnì svírány. Šíøka pily je 2,5 mm. Aby vyøezané díly pøekližky nevypadly, musí se mezi jednotlivými plochami ponechávat neproøíznuté díly, které zajišují jejich vzájemné spojení. Tyto spoje se provádìjí dvojím zpùsobem (obr. 146). a) Na pøedznaèené lince se ve zvolených místech vyvrtají díry prùmìru 3 mm v rozteèi 7 mm. Linka se proøezává na obì strany od tìchto dìr tak, že mezi nimi zùstává materiál neproøíznut a spojuje oba sousední díly pøekližky. Spoj mezi dírami se pak opatrnì nasekne dlátem do jedné tøetiny až do poloviny. Planžetové nože jsou ve vhodném místì opatøeny prùsekem, který umožòuje zachování spoje (obkraèuje ho). b) Na pøedznaèené lince se ve zvolených místech vyvrtají díry o prùmìru 3 až 5 mm do hloubky asi 10 mm. Prùøez pøekližky pro vsazení nožù se pak provádí až k okrajùm vyvrtaných dìr.

156

TVAROVÁNÍ

3 mm

3-5 mm

7 mm

4 a

1

2 1 b

3

1

3

c

Obr. 146 Zpùsob spojování vyøezávaných dílù pøekližky a - zpùsob obkroèení vyvrtáváním dvou dìr, b - zpùsob obkroèení pomocí èásteènì navrtaných dìr, c - znázornìní spojných míst na pøekližce 1 - øez, 2 - prùsek, 3 - šíøka prùseku, 4 - rozteè dìr Rozdíl mezi hloubkou díry a tlouškou pøekližky tvoøí spojovací místo, které se obkroèí prùsekem provedených na planžetovém noži. Nevýhodou konvenèního zpùsobu zhotovení základní nástrojové desky je obtížné zabezpeèení pøesnosti nástroje. Vedení listu pily na vibrující dekupírovací pile podle pøedkreslených èar nedovoluje dodržet absolutní pøesnost pøi sebevìtší snaze a peèlivosti nástrojaøe. Dosáhnout identických rozmìrù napø. 80, resp. 320 obdélníkových ploch na pøekližkové desce - podle zmínìného pøíkladu, je nad lidské síly, a ani nejdokonalejší vybavení dekupírovací pily rùznými optickými zvìtšovadly nebo televizní kamerou a obrazovkou nemohou problém požadované pøesnosti vyøešit.

Zhotovení základní desky nástroje laserem (øízeným poèítaèem) Efektivní využití této moderní techniky, soustøeïuje technologii výroby nástrojù i podkladù pro výrobu tiskových forem do specializovaných závodù, které se stávají dodavateli výrobcùm lepenkových obalù. Zajišují jím tak uplatnìní nejmodernìjší výrobní techniky, navazující na požadavky optimálního využívání technických parametrù moderních vysekávacích i kombino-

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

157

vaných tiskových a vysekávacích strojù. Systémy umožòují vzájemnou komunikaci mezi výrobci a uživateli prostøednictvím poèítaèových modemù. Výrobci lepenkových obalù tak mohou v pøípravì výroby, ve vzorkování nových obalù i v pøípravì tiskových forem, operativnì využívat moderní techniku dodavatelù nástrojù a tím ji výraznì zefektivnit. Pøestože pøekližková deska zùstává a jistì zùstane pøevážnì používaným materiálem na výrobu planžetových vysekávacích nástrojù, jsou její nìkteré negativní vlastnosti, jako je rozmìrová nestálost v mìnìných klimatických podmínkách, nìkdy dùvodem, že se nahrazuje jinými, rozmìrovì stabilnìjšími materiály. Zaèínají se používat speciální desky z plastù, armovaných skelnými vlákny, lamináty na bázi termosetických pryskyøic, hliníkové desky, i speciální ocelové desky spojované epoxydovými pryskyøicemi, které dokonale fixují vsazené planžetové nástroje a jsou rozmìrovì v rùzných podmínkách stálé. Hlavní výhodou tìchto desek není jen rozmìrová stálost, ale také možnost opakovaného osazení planžetovými nástroji, pøi jejich opotøebení. To je velmi významné ekonomické øešení pøi využívání nástrojù pro opakované výroby, což je u zavedených výrobcù lepenkových obalù pravidlem. Jsou používány upravené desky, které umožòují výmìnu opotøebovaných planžetových nástrojù nìkolikrát (vyjímeènì i desetkrát). Výroba sdružených planžetových nástrojù pøedstavuje v technologii výroby vysekávaných lepenkových obalù, samostatnou a specializovanou kapitolu, která v posledních letech soustavnì vykazuje nové a dokonalejší zpùsoby. Zaškolení na odborné zvládnutí této profese zajišují dodavatelé moderních technických zaøízení, nebo modernì vybavení výrobci vysekávacích a tvarovacích nástrojù. Správné využití technologických principù bude však i v budoucnu nacházet pouèení v základních postupech zpracování kartonù a lepenek na obaly pùvodními technologickými zpùsoby a jejich principy. Pøi práci s laserem se prùøez zhotoví termickým "vypálením" - tj. odpaøením døevní hmoty. Správnì stimulovaný laserový paprsek provede geometricky pøesný prùøez v desce bez jakýchkoliv doprovodných mechanických jevù, které by nepøíznivì pùsobili na pøesnost jeho funkce. Tato vlastnost laserového principu umožnila automatické programovatelné vedení, které bylo u dekupírovací pily neproveditelné. Vedení laserového paprsku øídí u moderní jednotky na výrobu nástrojových desek poèítaè podle stanoveného programu. Princip vedení spoèívá v souøadnicovém urèení dráhy laseru, ve vymezení a povelování jeho funkcí, tj. nasazení, èinnost, pøerušení èinnosti, odstavení, zmìna èinnosti apod. Deska je upevnìna na souøadnicovém stole, který je ovládán poèítaèem. Jsou používány rovnìž systémy, kdy je podle øízeného programu souøadnicovì vedena hlava laseru proti desce. Pøesný výkres jednoho pøíøezu krabice (skládaèky) je matematicky determinován do souøadnicového systému, který je zabudován po pamìti poèítaèe. Poèítaè umožòuje naprogramování celé sestavy pøíøezù na nástroj podle zadaných rozmìrových proporcí jedno pøíøezu. Program pracuje velmi pøesnì, protože v sestavì sèítá èíselné údaje, a nikoliv mìøené hodnoty, které nemohou být úplnì pøesné. Pokud se v matematických souètech rozmìrových proporcí sestavy vyskytnou diference, umí je poèítaè odstranit tím, že koriguje nefunkèní èásti konstrukèního øešení pøíøezu, napøíklad zkracuje šíøku spojovacích záložek, jejichž rozmìr pøesnost konstrukce skládaèek neovlivòuje. Do pamìti poèítaèe lze zaznamenat výkresy více nástrojù, které závod používá, a podle potøeby je z pamìti vyvolávat pro pøímé použití. Pro odpaøení urèitého množství døevní hmoty nebo plastu je zapotøebí urèité specifické energie. Rychlost, jakou laser provádí prùøezy v pøekližce, je závislá na jeho energetické

158

TVAROVÁNÍ

kapacitì. Konstantní výkon laseru vyžaduje stejnomìrný posun pøekližky, jinak vzniká nekvalitní prùøez s otøepenými stìnami, který je ve své geometrii nepøesný. Proto musí být rychlost èinnosti laseru upravena v pøesné relaci s jeho energetickou kapacitou vzhledem k tloušce a druhu zpracované desky. Souøadnicový stùl laseru mùže být vybaven zaøízením, které souèasnì se zhotovením prùøezu na desce kreslí paralelnì na pomocném stole pøesný výkres identický s prùøezy nástrojové desce. Tento výkres se použije jako základní dispozièní výkres pro montáž filmových pøedloh pøi výrobì tiskových forem. Jak již bylo uvedeno v úvodu této kapitoly, mùže být program pøesné sestavy pøíøezù na nástroji zpracovaný na øídícím poèítaèi, nakreslen na kreslícím plotru, nebo pøedán na disketì pro poèítaè, který bude øídit tiskovou pøípravu ve výrobì tiskových forem pro potisk vysekávaných archù. Tìmito zpùsoby se zajišuje pøesný rejstøík mezi geometrii potisku a geometrických tvarem obalu. To je jedno ze základních kritérií hodnocení kvality potištìných obalù. Pro tento zpùsob výroby pøekližkových nástrojových desek se musí používat speciální druhy pøekližek, slepovaných lepidly, která vyhovují principu odpaøování laserovým paprskem. Další postup zhotovení nástrojù je shodný bez ohledu na to, zda základní pøekližková deska byla proøezána konvenèním zpùsobem (dekupírovací pilou) nebo laserem (vodním paprskem). Pro zhotovení desky se nastøíhají planžetové nože a nástroje pøíslušné délky. K tomu se používá støihaèka s pøíložníkem na nìmž je vyznaèeno mìøítko. Planžetové nástroje se potom tvarují. Rýhovací nástroje jsou až na vyjímky rovné. Vysekávací nože jsou tvarovány do potøebných tvarù na malém ruèním pákovém lisu s vymìnitelnými ohýbacími nástroji. Sada vymìnitelných nástrojù obsahuje tvarovací matrice a patrice pro rùzné druhy hranatých, špièatých, oblých a obloukovitì zahnutých tvarù, které usnadòují tvarování planžetových nožù. U výrobcù planžetových nástrojù se využívají programy, které sestavil øídící poèítaè pøi øešení konstrukce pøíøezu a sestavy pøíøezù na archu. Program urèí poèty a pøesné délky planžetových nožù a rýhovacích nástrojù, potøebné na zhotovení sdruženého vysekávacího nástroje. Program je zadán øídícímu procesu stroje na øezání planžetových nástrojù, který naøeže potøebné poèty jednotlivých délek automaticky. Tento automatizovaný postup výraznì zkracuje èasy potøebné zejména na mìøení a ovìøování správnosti délek rùznì tvarovaných vysekávacích nožù. V poslední dobì se zaèínají používat i stroje, které podle zadaného programu tvarující vysekávací nože. Øídící program tìchto strojù tvaruje všechny druhy a poèty tvarù vysekávacích nožù, které jsou pro sestavu nástroje potøebné. Výška naøezávacích nožù i rýhovacích nástrojù pro rozdílnou tloušku naøezávané, resp. rýhované lepenky se upravuje pøesným zbroušením paty nožù a nástrojù na speciální brusce, vybavené vodicím pøíložníkem se seøiditelným nastavením míry zbroušení. Na speciálním pákovém prosekávacím pøístroji se pak provedou v pøíslušných místech prùseky obkroèující spoje v pøekližce. U nožù, které k sobì kolmo pøiléhají a mají dvoustranné zbroušení bøitu, musí být provedeno zbroušením èela nože tak, aby jeho bøit lícoval s bøitem nože kolmo pøistaveného (obr. 147), jinak by zùstala mezi nelícujícími bøity nedoseknutá mezera, která je nežádoucím spojným mùstkem, ztìžuje vylupování odpadu a zaviòuje neèisté, otøepané výseky. Zbroušeny musí být rovnìž dva

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

159

vysekávací nože (s dvoustranným bøitem), které vysekávají pravoúhlý tvar a které k sobì pøiléhají šikmo nebo se køíží nebo pøiléhají k oblému výseku. Pro zbroušení se používají rùzné speciální brousicí stroje, jimiž se provádí pøesné lícování nožù v sestavách.

Obr. 147 Zpùsoby zbrušování nožù pro lícování v rùzných sestavách I tento postup zaèíná být automatizován na strojích, které podle procesorem øízeného programu, zbrušují a tvarují hrany nožù pro pøesné lícování a navazování jejich bøitù v sestavì na nástroji. Upravené nože a nástroje se pak vsazují do prùøezù v základní desce. Používá se k tomu døevìná palièka (nebo palièka z bizoní kùže). Sestavený sdružený vysekávací nástroj musí být dále upraven pro vysekávání na vysekávacích lisech. Musí být vytvoøeny podmínky pro udržení vyseknutého archu vcelku, aby se nerozpadl na jednorlivé pøíøezy a odpadové díly. Vyseknutý arch se mechanicky vykládá, nebo se vede pod vylupovací nástroje, které provádìjí vylupování odpadu. Udržení vyseknutého archu vcelku umožòují takzvané "spojné mùstky" mezi vysekávanými díly. Spojné mùstky vzniknou otupením bøitu nožù ve vymezených místech, v šíøce 0,8 až 1 mm. Otupení bøitu se provádí buï pilníkem nebo speciální frézkou. Tvar otupení je trojúhelníkový, ètvercový nebo zaoblený. V místech otupení (vybrání) bøitu nože vzniknou v archu lepenky nevyseknutá místa, která udržují jednotlivé díly vyseknutého archu pohromadì. Spojovací mùstky se umísují na všech linkách spojujících sousední výseky i plochy odpadu. Jejich umístìní se volí tak, aby se pokud možno nevyskytovaly na viditelných místech hotové krabice. Na spojné mùstky jsou u vysoce výkonných vysekávacích strojù kladené vysoké nároky. Musí být dostateènì pevné, aby zabránili rozpadnutí pøíøezù z vyseknutých archù i pøi odstraòování odpadu. Na pevnost spojných mùstkù má vliv jejich tvar, druh a zpùsob jejich provedení a jejich poloha ke smìru výroby vysekávané lepenky.

160

TVAROVÁNÍ

V koneèné úpravì nástroje se podél vysekávacích nožù na pøekližku vylepují pryžové vyhazovaèe. Jsou to hranolky z pìnové nebo z plné pryže, jejichž výška je 6 až 7 mm, takže mírnì pøevyšují bøity nožù. Nìkdy jsou rovnìž používány pružinové vyhazovaèe. Úlohou vyhazovaèù je vytlaèit vysekávanou lepenku zpod bøitu nožù a uvolnit vyseknutý arch pro další manipulaci. Použitý druh pryže a její umístìní vedle výsekového nože má vliv na správnou funkci nástroje. Pùsobení tlaku se pryž deformuje - rozšiøuje se. Proto je dùležité zachovat mezi pryží a nožem meziprostor, nejlépe 2 mm na obou stranách. Pøi menší vzdálenosti pryže od nože pùsobí pøi stlaèení stranová síla, která od sebe oddìlí vyseknuté èásti na obou stranách nože. Mùže pøetrhnout i spojné mùstky a zpùsobit rozpadnutí archu. Vylepení pryžových hranolkù je tøeba uspoøádat tak, aby na všech stranách obvodu vysekávaného archu vznikly mezery ve velikosti pøibližnì 10 mm. Pøi vylepení hranolkù bez mezer by došlo k vakuovému efektu, který se projevuje tím, že vyseknutý arch pøilne k vysekávacímu nástroji a zùstane v nìm. Vedle popsaných zpùsobù zhotovení vysekávacích nástrojù se ojedinìle používají zpùsoby, kdy se pøekližková deska nahrazuje vylehèenou hliníkovou deskou nebo se sestavuje ze stavebnicových dílù, které jsou pøesnì opracovány tak, aby byly zachovány rozmìry sestavy. Mezi tyto díly jsou vsazovány vysekávací nože a rýhovací nástroje, které jsou po opotøebování vymìnitelné. Hotový nástroj se upíná do rámu, který je souèástí vysekávacího stroje. Zpùsoby upínání jsou rùzné - osvìdèené je upínání pomocí rozvíracích šroubù, na jejichž vrcholech jsou nasazeny fixaèní lišty. O správné funkci nástroje se lze pøesvìdèit teprve po jeho použití ve vysekávacím stroji a po provedení výseku. Nedostatky, jako je nedosekávání, nedostateèné rýhování nebo naøezávání, se upravují peèlivou pøípravou pøítlakové desky (tvz. zadní pøípravou). Mezi desku stroje a rám se sdruženým vysekávacím nástrojem se vkládá ocelová deska, na jejíž zadní stranu se v místech vykazujících nedostatky ve vysekávání vylepují podložky (úzké proužky lepící pásky nebo tenkého papíru), jimiž se vyrovnávají nerovnosti v tlaku. Tak se postupnì odstraòují nedostatky ve funkci nástroje, až se dosáhne uspokojivého výsledku. Moderním zpùsobem vyrovnávání rozdílù ve funkci vysekávacích nožù je použití fotopolymerních desek (v nevytvrzeném stavu jsou plastické). Pøikládají se na zadní stìnu nástroje upnutého ve stroji; v opakovaném pøítlaku se diferencovanì reliéfnì tvarují. Reliéfní tvar vyrovnává místní rozdíly ve funkci nožù a jejich èástí. Zdeformovaná deska se osvìtlením vytvrdí a vsazena do stroje nahrazuje pracnou diferencovanou pøípravu nástroje ke kvalitnímu vysekávání. Pøíprava protitlakové desky pro rýhování je popsána v kapitole - Rýhování planžetovým nástrojem (kap. 5.1.3). Pøi vysekávání a rýhování sdruženým planžetovým nástrojem je nutné matricovou pøípravu provádìt tak, aby neovlivòovala kvalitu vysekávání. V okolí vysekávacích nožù se fólie použitá pro matricovou pøípravu vyøezává do oblouku nebo ve tvaru trojúhelníku tak, aby nùž nemìl v okolí pøekážky, které by ovlivòovaly prùbìh øezu (obr. 148a). Úprava matricové pøípravy na protitlakové desce stroje nesmí nikde pøekážet øezu a pøitom musí zabezpeèovat podmínky pro rýhování. Pro vysekávání vlnité lepenky se se zøetelem k její tloušce (pøibližnì 3, 5, 6, a 9 mm) používá pøekližka tlustá 15 mm a normální vysekávací nože o výšce 23,8 mm až do tloušky lepenky 6 mm. K vysekávání pìtivrstvých lepenek se používají planžetové nože o výšce 28,6 mm.

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

161

Pryžové špalíèky plnící funkci vyhazovaèù musí být tak mìkké, aby se daly stlaèit až na polovinu výšky a nedeformovaly okraje výsekù. Mají pøeènívat nad bøity nožù 2 mm. Pøi vysekávání vlnité lepenky ve velkých sériích se místo pryže, která se snadno opotøebuje a ztrácí pružnost, používají ocelové pružiny.

a

b

Obr. 148 Matricová pøíprava linek ohybu na protitlakové desce a - úprava okolí vysekávacích nožù, b - úprava matricové pøípravy pro rýhování

Síly potøebné pro vysekávání sdruženými nástroji (Vysekávání v soustavì plocha - plocha) Prùbìh a potøeba sil pøi samotném vysekávání byly probrány v kapitole - Vysekávání planžetovými noži (kap. 4.2.3.2). K poklesu síly dochází ve tøetí fázi, kdy stranovì pùsobící složky sil pøekonají pevnost v tahu zbývajících vrstev lepenky a pøetrhnou je. Pøi vysekávání sdruženém s rýhováním potøebná síla v této fázi neklesá, nýbrž dále stoupá a dosahuje maxima až v poslední fázi tvoøení rýhy. K rýhování je zapotøebí vìtší mìrné síly než pro výsek, a to v závislosti na tloušce lepenky, šíøce a hloubce matrice. Mìøením sil potøebných pro vysekávání sdruženými planžetovými nástroji byly zjištìny údaje, které lze použít pro výpoèty vysekávacích sil ve výrobní praxi (tab. 9a).

162

TVAROVÁNÍ

Mìrné síly lepenek pro vysekávání sdruženým planžetovým nástrojem pro vysekávání (N mm-1) dvojitý bøit

jednoduchý bøit

pro naøezávání (N mm-1) (od 400 g m-2)

26 - 31

21 - 28

29 - 30

40 - 60

36 - 48

31

26

30

37

60

28 - 41

24 - 34

29 - 38

40 - 60

37 - 47

32

28

32

68

48

50 - 60

50 -58

-

45 - 70

60 - 75

Lepenka

Chromonáhrada 250 až 500 g m-2 Chromokartón 450 g m-2 Strojní lepenka 300 až 700 g m-2 Hnìdá lepenka 0,7 mm Bednová lepenka 1 až 2 mm

Tabulka 9a

pro rýhování (N mm-1)

pro perforování (N mm-1)

Celková síla potøebná k vysekávání sdruženými planžetovými vysekávacími nástroji se vypoèítá tak, že se vynásobí délka všech nožù naøezávacích, rýhovacích, popø. perforovacích nástrojù mìrnou silou pøíslušející vysekávanému druhu materiálu. Pøíklad: Vysekávání šedé strojní lepenky pøi souèasném rýhování a èásteèném perforování. Plošná hmotnost lepenky je 700 g/m-2. Celková délka vysekávacích nožù na raznici, nože s dvojitým bøitem: 6 270 mm. 6 270 mm x 41 N mm-1 = 257 070 N Celková délka rýhovacích nástrojù : 3 240 mm. 3 240 mm x 60 N mm-1 = 194 400 N Celková délka perforovacích nožù: 320 mm. 320 mm x 47 N mm-1 = 15 040 N Celková potøebná síla:

466 510 N

Materiál lze s uvedenými délkami nástrojù vysekávat na stroji, jehož maximální výkon je vìtší než 470000 N. V tabulkových údajích pro praktické použití se poèítá se zvýšenými hodnotami síly, úmìrnými prùmìrnému otupení nožù a stlaèení pružných vyhazovaèù. Životnost planžetového nástroje a kvalita výsekù závisí na: a) pøesném provedení nástroje, b) kvalitì planžetových nožù,

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

163

c) kvalitì protitlakové pøípravy, d) pøesnosti matricové pøípravy na protitlakové desce, e) správném nastavení pøítlaku vysekávacího stroje, f) mechanických vlastnostech vysekávaného materiálu.

Výroba válcových nástrojù Základní deskou nástroje pro rotaèní válcové vysekávání je ohnutá pøekližková nebo ocelová deska pøipevnìná rùzným zpùsobem na èást (maximálnì polovinu) pláštì vysekávacího válce. Vnitøní polomìr ohybu desky je shodný s polomìrem válce. Pøi použití ohnuté pøekližkové desky je obdobný i zpùsob výroby nástroje i uložení nožùm jako pøi výrobì plochých nástrojù. Válcový tvar však vyžaduje jiný zpùsob pøenášení kresby na pøekližku, jiné ohýbání nožù pro podélný a šikmý výsek do polomìru ohybu válcového tvaru desky a speciální provedení dekupírovací pily nebo vybavení laserového stroje.

l2 l1

r2

a

b

r1

c

a

d

Obr. 149 Rotaèní vysekávací nástroje a - geometrie polomìru nástrojové desky a bøitù nožù, b - nože vsazené do pøekližkové desky, c - nože vsazené do nožových držákù, d - detail držáku nástrojù

Pøi kreslení výkresu válcového nástroje se musí pøihlížet k tomu, že se kreslí na desku o polomìru ohybu r1 (r1 = polomìr nástrojového válce + tlouška pøekližky), kdežto bøity nožù, které vysekávají, vyènívají nad

pøekližkovou desku a jejich bøity vymezují polomìr r2, který

je vìtší právì o vyènívající èást nožù (obr.149). Proto se musí délky linek kolmých na osu vysekávací válce krátit redukèním koeficientem:

KR =

r1 r2

Délky linek soubìžných s osou válce se rozdílem polomìrù nemìní, a proto se na výkresu nebo na pøekližce kreslí bez redukce.

164

TVAROVÁNÍ

Šikmé linky jsou zpravidla spojnicemi bodù na redukovaných i neredukovaných linkách, takže úhel jejich polohy se zmìní jejich zakreslením do upraveného výkresu. Pøi nepravidelném tvaru linek výseku se podobným zpùsobem sestrojí nìkolik bodù na zakøivené lince (které se redukují redukèním koeficientem) a spojí se spojnicí. Takto upravený výkres se pøenese nekterým již známým zpùsobem na válcovou plochu pøekližky. Výrobci rotaèních vysekávacích strojù dodávají speciální kreslící pøístroj, který pøenášení nákresu na pøekližkovou desku válcového tvaru znaènì zjednodušuje. Pøístroj pøenáší nákres pomocí tzv. pantografické soustavy, která upravuje proporce snímané z výkresu sestavy nástroje a zakresluje je na pøekližku již v redukovaných úpravách. Pøi využití laseru ovládaného poèítaèem provádí redukce rozmìrù a urèování délek vsazovaných nástrojù program poèítaèe. Pøekližka se vyøezává speciální pilkou s dutou válcovou vodicí plochou (polomìr ohybu vodicí plochy je shodný s polomìrem ohybu pøekližky). Pomocí vodicí plochy je pila vedena po plášti válce a v pøedznaèených linkách provádí výøez. Planžetové nože, které mají vysekávat ve smìru kolmém na osu válce se musí ohýbat do blokù o pøesném polomìru, shodném s polomìrem vysekávacího válce. K tomu slouží ohýbací strojky, které ohýbají nože soustavou rotujících váleèkù, jejichž poloha je seøiditelná (napø. pro ohyb nožù o vìtším polomìru pro šikmé linky). Používají se bìžné planžetové nebo speciální ozubené nože, které jsou opatøeny prùseky usnadòujícími ohýbání. Nástroje, jejichž základní desku tvoøí ocelový plech, se zhotovují svaøováním. K tomu úèelu dodává výrobce speciální svaøovací stroj, vybavený pomocným válcem (o prùmìru odpovídajícím prùmìru vysekávacího válce stroje). Na okrajích válce jsou vyznaèeny míry redukované koeficientem pro úpravu délky nožù kolmých na osu válce. Soubìžnì s osou válce je umístìno vodicí pravítko opatøené milimetrovou stupnicí, urèené k vedení svaøovací hlavice. Pomocí tohoto pøístroje se pøivaøují na ocelovou desku fixaèní kovové špalíèky opatøené prùseky pro uložení planžetových nožù (obr. 149d). Špalíèky mají buï prùsek pro jeden nùž nebo køížový prùsek pro uložení dvou pravoúhle se køížících nožù. Na výkresu sestavy nástroje se pøedem vyznaèí body, v nichž se umístí fixaèní špalíèky, aby uchycení nožù bylo spolehlivé. Odmìøováním tìchto bodù kótami ve svislém a podélném smìru se zjištìné míry nastaví na mìøidlech pøístroje, a tím se vymezí místo pro pøivaøení špalíèku. Špalíèek se vloží do hlavice, která ho pøisadí a bodovì pøivaøí na základní desku nástroje (špalíèek má kontaktní výstupek). Tak se postupuje bod od bodu, až je deska pøipravena pro osazení planžetovými noži a rýhovacími nástroji. Postup je velmi rychlý a pøesný. Životnost nástroje je velká (otupené nože se dají snadno vymìnit). (Patent Deritend). Rotaèním zpùsobem se vysekávají vlnité i tlustší plné lepenky. Pro vysekávání tenkých skládaèkových lepenek jsou uvedené zpùsoby pro nedostateènou pøesnost zatím nepoužitelné. Pokud se rotaèního zpùsobu vysekávání skládaèkových lepenek pøece jen používá (napø. pøi velkosériové výrobì krabièek na cigarety - na kombinovaném tiskovém a vysekávacím stroji jsou vysekávací válce vyrobeny pøímo výrobcem stroje nebo specializovanými výrobci nástrojù, jako pøesné celkové nástroje, sestavené z obrobených dílù, nožù, matric a výplní kruhového, válcového tvaru), jsou velmi drahé a vyplatí se jen pøi hromadné a opakované výrobì.

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

165

Výrobci kombinovaných tiskových a vysekávacích strojù hledají možnosti zdokonalení rotaèního vysekávání, zejména zdokonalení a zjednodušení výroby vysekávacích nástrojù. Pøi rotaèním vysekávání jsou nože rovnobìžné s osou válce znaènì namáhány a vlivem své pružnosti vychylovány z pùvodní polohy. Vychýlení vzniká stranovým pùsobením sil, které se projevuje zejména pøi vysekávání tlustých lepenek a je zpùsobeno tím, že odvalování protilehlého válce je shodné s rotaèní plochou vymezenou vrcholy bøitù nožù, kdežto lepenka, teènì vedená mezi nimi se spodní stranou odvaluje po kružnici, jejíž polomìr je o tloušku vysekávaného materiálu menší. Nože zaseknuté do lepenky jsou až do okamžiku pøítlaku (tj. v bodì ležícím na spojnici støedù obou válcù) vychylovány a po provedení výsekù se vracejí do pùvodní polohy. Zmenšení jejich námahy napomáhá pružný povrch protitlakového válce (z pryže, plastické hmoty) a použití ozubených nožù, které vnikají do lepenky snadnìji než nože s rovným bøitem. Protitlakové a vysekávací válce mívají rozdílný prùmìr; tím se pøedchází vzniku jizev zpùsobených bøity nožù. Pøi rozdílných prùmìrech se jizvy rozkládají po celém plášti protitlakového válce, èímž se prodlužuje životnost jeho potahu. Pøi sdruženém vysekávání a rýhování lze tímto zpùsobem rýhovat pouze vlnité lepenky, a to principem tvoøení rýhy proti rovné podložce. Pøi rýhování vyžadujícím matricovou pøípravu (zejména pøi vysekávání plných lepenek) musí mít oba válce shodný prùmìr. V tom pøípadì je tlakový válec ocelový. Rotaèní vysekávání se provádí na speciálních vysekávacích strojích nebo jednotkách, které jsou souèástí kombinovaných tiskových a vysekávacích strojù.

Vylupování odpadu Jednotlivé výseky na archu provedené sdruženým planžetovým vysekávacím nástrojem se udržují pohromadì s odpadem (s tvarovým rozdílem) spojnými mùstky, které umožòují vyseknuté archy vykládat z vysekávacích strojù, a to buï ruènì, nebo mechanicky. Pøed dalším zpracováním se výseky musí od sebe oddìlit a zbavit odpadu. Tato operace se nazývá vylupování odpadu. Provádí se buï ruènì, popø. pomocí rùzných nástrojù, v celých stozích vysekaných archù, nebo mechanicky u jednotlivých archù po provedení výseku automaticky ve vylupovacích stanicích vysekávacích strojù. Ruèní vylupování, pøi nìmž se stohy pøíøezù vysoké 3 až 10 cm od sebe oddìlují pøi souèasném odstraòování odpadu, se provádí na upravených stolech s dopravníky pro odkládání odpadu (popø. s transportéry, které jej dopravují do balírny odpadu). Pracovištì má být vybaveno zaøízením pro odsávání prachu, který vzniká z uvolnìných vláken a plnidel. Vylupování usnadòují rùzné nástroje (palice, kladiva) nebo pøístroje. Známá jsou speciální pneumatická kladiva vybavená úderníky rùzného tvaru nebo speciální ruèní frézka, jejíž funkèní hlavice rotaèním pohybem uchycuje jednotlivé plochy odpadu a vyhazuje je mimo stoh. Tyto pøístroje lze použít u dobøe vyrovnaných stohù (vykládaných stohovými vykladaèi vysekávacích strojù). Vylupování se nìkdy provádí na vylupovacích lisech. Beran lisu je vybaven møíží, na kterou se podle tvaru výseku a odpadu pøipevní vylupovací trny, jež pøítlakem proti møížovému stolu

166

TVAROVÁNÍ

(s otvory nastavitelnými podle velikosti ploch odpadu) vylupují odpad pod stùl lisu. Zpùsob se používá pro vylupování velkých pøíøezù, napø. vysekaných archù z vlnité lepenky. Vylupují se stohy po 5 až 10 arších. 3

2

3 1

29 mm 4

a 2 - 3 mm

2 - 3 mm

5

5 3

2

2

3 1

29 mm

4

b

3 - 4 mm

3 - 4 mm

5

5

1

c

10 mm 20 mm

30 mm

2

3

2

23-25 mm

3

Obr. 150 Vylupovací nástroje a - nástroje pro vylupování lepenky na horizontálních vysekávacích lisech 1 - vylupovací patrice - deska s odpruženými pøidržovaèi a vylupovacími šrouby 2 - vylupovací kolíky - šrouby, 3 - odpružené pøidržovaèe, 4 - vylupovací matrice, 5 - odpad b - nástroje pro vylupování vlnité lepenky na horizontálních vysekávacích lisech (legenda k prvkùm jako u a) c - vylupovací patrice - deska s kolíky (høebíky) a pøidržovaèi z pìnové gumy (vylupovací útvary patrice mohou být obvodovì tvarovány z planžetových nožù, zaražených do døevìné desky patricového nástroje) (legenda k prvkùm jako u a)

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

167

1 výøez v matricové desce

e

odpad - obrys

d

2

f

Obr. 150 Vylupovací nástroje d - soustava vylupovacích kolíkù, 1 - polohovì seøiditelný horní patricový kolík, 2 - polohovì seøiditelný spodní pøidržovací kolík, e - doporuèené tvary výøezù v matrici pro zpùsob vylupování a. (otvory zvìtšené na obvodu o 2 - 3 mm, u vlnité lepenky o 3 - 4 mm) f - doporuèené tvary výøezù pro vylupování (vhodné pøesahy hran - pružení pro snadnìjší vylupování) Pro trvale se opakující výseky lze zhotovit vhodné nástroje (sestávající z matrice a patrice), kterými lze vylupovat na lisech, popø. i na univerzálních vysekávacích strojích. Horizontální vysekávací lisy jsou vybaveny automatickým vylupováním, pøi kterém je každý jednotlivý arch po provedení výseku ve vylupovací stanici zbaven odpadu a výseky spojené spojnými mùstky s plochou nakládacího okraje jsou vyloženy vykládaèem do stohu. Vylupování se provádí tlakem patrice proti vyseknutému archu ležícímu na protilehlé matrici (obr. 150). Patrice je pøekližková deska nebo deska z plastu, organického skla apod., na které jsou pøipevnìny vylupovací kolíky (trny) rozmístìné proti ploškám odpadu. Jsou to buï šrouby, nebo speciální kolíky. Proti plochám výsekù jsou umístìny odpružené pøidržovaèe, které pøidržují, resp. pøitlaèují arch k matricové desce. Pøi vylupování vyseknutých archù z vlnité lepenky se používá pøidržovaèù z pìnové pryže nebo z polyuretanu.

168

TVAROVÁNÍ

Nìkdy je vylupovací patrice pøímo souèástí stroje a je sestavena z posuvných lišt, na nichž jsou pøipevnìny posuvné vylupovací razníky. Razníky jsou pøipevnìny na ramenech, která jsou otoèná v èepech, takže jimi lze vymezit libovolnou polohu a nastavit je proti ploškám odpadu. Poloha razníku se upravuje buï ve stroji, nebo mimo stroj na montážním stole, který patøí k vybavení vysekávacího stroje. Matricí je zpravidla pøekližková deska, v níž jsou podle sestavy vysekávacích nožù na nástroji vyøezány otvory tvarovì shodné s ploškami odpadu, zvìtšené na obvodu o 2 až 3 mm, pøi vysekávání vlnité lepenky o 3 - 4 mm, aby vylupovaný odpad snadno propadl. Vylupovací nástroje, tj. patrice i matrice, se vyrábìjí souèasnì s planžetovými vysekávacími nástroji, pøi použití shodných výkresù i strojního zaøízení. Matrice je upnutá v rámu a zdvihá se v rytmu vysekávání proti patrici. Nìkteré stroje jsou ještì vybaveny spodní patricí, jejíž svislý pohyb je vázán na pohyb matrice. Poloha kolíkù spodní patrice je seøiditelná. Lze je nastavit proti kolíkùm horní patrice, èímž dojde k sevøení plošky odpadu mezi kolíky, a matrice provede pøi svislém pohybu “vyloupnutí" (obr. 150b). Tento kombinovaný zpùsob se používá zejména pøi vylupování výsekù složitìjších tvarù. Vylupovací stanice je umístìna mezi vysekávacím lisem a vykladaèem. Každý jednotlivý arch naložený do svorek dopravního systému je nejprve dopraven do vysekávacího lisu, potom do vylupovací stanice a nakonec vyložen uvolnìním svorek do vykladaèe. Tím je zajištìn pøesný rejstøík mezi vysekáváním a vylupováním. 13

12

11

10 9 8 7 6

5

4

3

2

1

Obr. è. 151a Funkèní schema horizontálního vysekávacího lisu s vylupováním odpadu (jednostupòovým) 1 - stoh archù lepenky na paletì nebo na stohovacím vozíku, 2 - non stop nakladaè 3 - odebírání a nakládání archù, 4 - nakládací stùl 5 -pøední a boèní nakládací zaøízení, 6 - chytaèové tyèe na dopravních øetìzech 7 - vedení archù do vysekávací èásti, 8 - vysekávací lis 9 - kloubový tlakový princip, 10 - upínací rám na nástroje 11 - zásuvné rámy pro vylupovací nástroje, 12 - oddìlování nakládacího okraje 13 - stoh vysekaných archù na paletì

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

169

Vysekávací stroje jsou vybaveny kombinovanými zpùsoby vylupování odpadu. Rùzné kombinace se volí podle druhu, tvaru a velikosti vysekávaných pøíøezù, podle velikosti plošek odpadu i podle druhu vysekávaného materiálu. Kombinované zpùsoby umožòují vkládat ze stroje vysekané pøíøezy zbavené odpadu. Pøíøezy se vykládají ve stozích, které jsou prokládány archy lepenky. Pøi kombinovaném zpùsobu se v první vylupovací stanici vylupují a odstraòují dílèí odpady, ve druhé vylupovací stanici se vylupují a od sebe oddìlují jednotlivé výseky a nakonec se vykládá møíž odpadu s nakládacími okraji, které umožnily vedení vyseknutého archu strojem. Tyto zpùsoby vylupování, jejichž poøadí mùže být uspoøádáno i jinak, se oznaèují jako dvoustupòové nebo tøístupòové, podle poètu vylupovacích stanic (obr. 151a, 151b, 151c, 151d).

18

17 16 15 14

11

10 9 8 7 6

5

4

3

2

1

Obr. 151b Funkèní schema horizontálního vysekávacího lisu s vylupováním odpadu oddìlováním a vykládáním a stohováním vysekaných pøíøezù 1 - 13 legenda viz obr. 151a, 14 - zásuvné rámy na pøipevnìní nástrojù na oddìlování pøíøezù, 15 - vykladaè oddìlených pøíøezù, 16 - zaøízení na automatickou dopravu stohu a na výmìnu palety, 17 - nakladaè prokládacích archù na vyztužení stohu, 18 - oddìlování zbytkù odpadu

Obr. 151c Stoh pøíøezù zbavených odpadu prokládaný výztužnými archy

170

TVAROVÁNÍ

4

3

1

2

archy

Obr. 151d Schéma znázoròující na archu postupy: 1 - vysekávání a vytváøení linek ohybu, 2 - vylupování odpadu, 3 - oddìlování pøíøezù jejich stohování a prokládání stohu výztužnými archy, 4 - vykládání zbytkù odpadù (nakládacích okrajù archu)

Stroje na vysekávání lepenek odvíjených z kotouèù i stroje, které vysekávají rotaèním principem, jsou vybaveny rotaèním vylupovacím zaøízením (obr. 150e). V praxi se zatím uplatòují dva principy. První z nich používá univerzální soustavy nástrojù, které lze nastavit podle tvaru a rozmístìní odpadu na vyseknuté lepence. Páry kotouèù upnutých na horním høídeli vymezují štìrbiny proti nastavitelným spodním kotouèùm, na jejichž plášti jsou podle potøeby pøipevnìny napichovací trny se zpìtnými háèky. Lepenka se po výseku teènì vede mezi kotouèi. Nastavené trny se zapichují do plošek odpadu, rotaèním pohybem je vyloupnou z archu a dopraví je proti vyhacovacímu zaøízení (vidlici), které je z trnu uvolní. Odpad padá na dopravník, jímž je dopraven do sbìrné komory. 4

2 1

3 5

Obr. 150e Rotaèní zpùsob vylupování odpadu 1 - napichovací trny, 2 - vysekané lepenky, 3 - zaøízení na vyhazování odpadu, 4 - pøítlaèné kotouèe, 5 - odpad

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

171

Otáèky kotouèù jsou synchronizovány s rytmem èinnosti vysekávacích lisù. Dané rozmìry vylupovacích nástrojù nedovolují vždy postihnout všechny plošky odpadu. To se daøí jen u vìtších a jednodušších vysekávaných pøíøezù. Druhý princip se používá u rotaèních vysekávacích strojù s vylupovací stanicí. Skládá se ze dvou válcù: horní válec je opatøen vylupovacím nástrojem (patricovým), vyrobeným obdobnì jako nástroj pro vysekávání (tj. polopláštìm z pøekližkové desky, do níž jsou zaraženy vylupovací kolíky, nebo z ocelové desky s pøivaøenými kolíky, popø. nástrojem, jehož profil odpovídá tvaru odpadu). Spodní válec je opatøen matricovým nástrojem nebo matricovou pøípravou s vybráním upraveným podle tvaru odpadu a s odpruženými vyhazovaèi odpadu. Dobøe se osvìdèuje soustava patricového válce proti válci potaženému v celé ploše mìkkou pryží. V tom pøípadì je svislá osa spojující støedy obou válcù mírnì vychýlena ve smìru pohybu vylupovaného archu. Tato soustava napomáhá vyloupnutí odpadu trnem patricového válce proti mìkkému povlaku spodního válce tím, že ho vytlaèuje šikmo z vodorovné polohy, v níž je vylupovaný arch pevnì veden. Tímto zpùsobem lze vylupovat i velmi malé a èlenité plošky odpadu. Prùmìry nástrojových válcù jsou shodné s prùmìry vysekávacích válcù a jejich otáèky jsou synchronizovány spoleèným pohonem. Mechanické vylupování je stále ještì ve vývoji a lze oèekávat jeho další technické zlepšení. V pokusném stadiu jsou vylupovací stroje pracující na principu vibrace a pneumatiky.

Pøíprava sdružených vysekávacích, rýhovacích a vylupovacích nástrojù ve vysekávacích lisech. Nejednodušší vysekávací lisy na kterých se používají vysekávací a rýhovací nástroje jsou pøíklopové lisy v rùzných pracovních formátech (ve výrobì obalù zpravidla 70 x 100 cm až 140 x 100 cm), jsou vybaveny pro ruèní, nebo pro mechanické nakládání a vykládání archù. Pøíprava stroje k vysekávání sdruženými planžetovými nástroji sestává: - z vymontování nástroje pro pøedcházející výrobní serií a odstranìní jeho protitlakové pøípravy, - z upnutí nástroje pro další výrobní serie, - z provedení protitlakové pøípravy na pøíklopové desce stroje, - z odzkoušení kvality øezù a linek ohybu zkušebními výseky na materiálu, který bude zpracováván, - z úpravy odstraòující zjištìné závady a z pøípravy pro výrobu výrobní serie. Na všechny tyto pøípravné práce, je zapotøebí urèitý èas, který je rozdílný podle formátu nástroje, podle èlenitosti sestavy pøíøezù na vysekávaném archu, jakož i podle kvality vysekávacího nástroje, zpùsobu a provedení protitlakové pøípravy. Pohybuje se v desítkách minut (až do 100 minut). Po tuto dobu je vysekávací lis mimo provoz. Pøípravné èasy, jejichž poèet urèuje prùmìrná velikost výrobních serií, zkracují výrobní èasy vysekávacího stroje a zmenšují jeho celkový výkon.

172

TVAROVÁNÍ

Zpùsob pøípravy nástrojù ve stroji, který si vyžaduje znaèné èasové ztráty na provozu a výkonu stroje, je možný u jednoduchých vasekávacích lisù s ruèní obsluhou, jejichž výkony jsou v porovnání k výkonùm horizontálních vysekávacích lisù, podstatnì nižší (nesrovnatelnì nižší jsou i jejich výrobní náklady spojené s jejich provozem). Horizontální vysekávací lisy vybavené mechanickým nakládáním a vykládáním, dnes již zpravidla s mechanickým vylupováním odpadu, jsou ve srovnání s jednoduchými lisy investiènì nákladné a výrobní náklady na jejich provoz za èasovou jednotku jsou nepomìrnì vyšší. Náklady na provádìní pøípravy ve stroji pøi pøerušení výroby by byly velmi znaèné a výroba na nich by byla neefektivní (zejména pøi výrobì støedních a menších výrobních sérií). Proto jsou používány zpùsoby pøípravy nástrojù pro vysekávání sdruženými vysekávacími a rýhovacími nástroji provádìním na pomocných - pøípravných lisech mimo vysekávací stroj. Pomocný pøípravný lis (Easy-press, obr. è. 152a) je vybaven stejným upínáním nástrojù do stroje a seøiditelnými tlakovými podmínkami, kterými je vybaven vysekávací lis, pro který se seøízení a úprava nástrojù pøipravuje.

1

2

3

4 5 6 7 8 9

10

Obr. 152 a Schéma funkèního systému pøípravného lisu 1 - horní bøevno lisu, 2 - registraèní desky, 3 - vysekávací nástroj upnutý v rámu, 4 - registraèní upínací lišty, 5 - vysekávaný potištìný arch, 6 - svorka se seøizováním polohy archu, 7 - vysekávací nástroj s protitlakovou pøípravou, 8 - nosná deska se zaøízením pro centrování, 9 - zavádìcí stùl, 10 - spodní èást lisu. Všechny uvedené pøípravné práce se pak provádí mimo vysekávací lis za jeho plného provozu. Pro vestavìní pøipravené soustavy nástrojù do stroje je pak zapotøebí podstatnì kratší èas (èasové úspory pøedstavují 40 - 60 min na jednu pøestavbu). Tím se výraznì zkracuje fond èasu pøípravy ve prospìch èasu výroby stroje. To má výrazný vliv na optimální využití stroje a na ekonomickou efektivnost jeho výroby (moderní horizontální vysekávací lisy dosahují výrobní výkony až 10 000 archù za hodinu). U kombinovaných horizontálních vysekávacích lisù s vylupováním odpadu se na pøípravných lisech sestavují a upravují rovnìž vylupovací nástroje. Stejnì tak, je-li stroj vybaven oddìlováním

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

173

vyseknutých pøíøezù z vyseknutého archu a jejich vykládáním do stohu, s prokládáním výztužnými archy se provádí pøíprava nástrojù pro tyto funkce mimo stroj. Zajištìní pøesné rozmìrové návaznosti funkcí soustav vysekávacích a oddìlovacích nástrojù s nakladaèem a vykladaèem stroje je zajišováno centralizaèním systémem (zvaným Centerline). Tímto zpùsobem jsou kombinované vysekávací lisy vybaveny a pro vestavìní nástrojù do stroje je upravena i pøipravovací soustava. Systém je založen na registraènì pøesném upínání nástrojových rámù, jak do pøípravného lisu mimo stroj, tak i do stroje. (obr. 152b, 152c)

2

3

7

4

7

5

7

6

Obr. 152 b (vlevo) Registrèní systém - (Centerline) 1 - øídící osa soustavy nástrojù, 2 - nakladaè, 3 - vysekávací lis, 4 - vylupovací nástroje, 5 - oddìlovací a vykládací nástroje, 6 - vykladaè, 7 - registraèní výøez v rámech pro upínání nástrojù do registraèní soustavy ve stroji. Obr. 152 c (dole) Úprava vysekávacího stroje a stojanu, pro výmìnu vysekávacích nástrojù ve stroji 1 - otoèný držák rámu s upnutým nástrojem, 2 - pojízdné nosníky otoèného upínacího rámu, 3 - ramena stroje pro zasunutí sestavy nástrojù do vysekávacího stroje.

1

3

2 1

174

TVAROVÁNÍ

Kontrola pøesnosti provedené pøípravy, upnutí nástrojù do nástrojových rámù s registraèním vybavením pro centralizaèní systém stroje se provádí na kontrolním lisu, který je vybaven seøiditelnì pojízdným bøevnem (i pojízdným stolem s upnutým nástrojem). Kontrolní lis umožòuje provedení nátisku soustavy nástrojù (i jednotlivých polí nástrojù) pøi pøesnì nastaveném tlaku, který bude použit u vysekávacího lisu. Kontrolní systém stroje je vybaven optickými kontrolními èidly, videokamerou a monitorem (obr. 153). Pomoci tìchto zaøízení lze velmi pøesnì bodovým zpùsobem urèit kterýkoliv bod na nástroji, na monitoru odeèíst jeho kótovanou polohu. Stejným zpùsobem lze kontrolovat polohu definovaných bodù na protitlakové pøípravì a seøízením zajistit jejich pøesnou identitu. Kontrolovat a upøesòovat lze rovnìž geometrii vylupovacích nástrojù proti vylupovací desce. Optickými èidly lze pøes videokameru snímat a na monitoru sledovat výraznì zvìtšený stav lepenky v linkách ohybu, vliv na strukturu lepenky, jakož i vliv rýhování na potisk archu. Kontrolní metoda se uplatòuje zejména pøi seøizování sdružených vysekávacích nástrojù u výsekù, které jsou souèasnì reliéfnì raženy, nebo u nástrojù na pøípravu samostatné reliéfní ražby (nebo u tisku ražebními fóliemi). V tìchto pøípadech jde zejména o pøesnou pøípravu reliéfní matrice proti patrici (viz. kapitola - reliéfní ražba). Na kontrolním stroji lze rovnìž provádìt pøesnou protitlakovou pøípravu, vylepováním matricových materiálù, zpracovat nátisk pøípravného archu, obtisky pro zhotovení vylupovacích nástrojù (matrice a patrice), zhotovovat vysekávaný vzorek pro testování a pro pøedkládání zákazníkùm. Kontrolní lis rovnìž umožòuje pøesnì promìøit souhlasnost rejstøíku potisku s tvary potisku na dílèích pøíøezech, jakož i pøesnou pøípravu matric a patric pro reliéfní ražbu. Tyto ovìøené kontrolní metody pøivedly výrobce vysekávacích strojù ke konstrukènímu øešení systémù pro rychlou výmìnu nástrojù ve stroji (obr. è. 153), jakož mechanizaèních zaøízení pro zpùsoby ukládání nástrojù pro jejich pøepravu od pøípravných lisù k vysekávacím strojùm i pro ukládání a skladování všech na sebe navazujících nástrojù pro opakované použití. Pro tyto systémy jsou dodávána rùzná zaøízení upravená pro pracovní formáty vysekávacích strojù, které dále racionalizují celý proces pøípravy nástrojù mimo vysekávací stroj, systém výmìny nástrojù ve stroji a další manipulaci, skladování a evidenci nástrojového vybavení stroje. 7

5

4

2

6

1 3

Obr. 153 Kontrolní lis s videokamerou a monitorem 1 - øídící automatizované pracovištì s monitorem, 2 - seøizování výšky razníku, 3 - zásuvné prostory, 4 - masivní litinový stùl s lícovacími otvory pro upnutí registraèních rámù s nástroji, 5 - ruènì obslužné pracovištì, 6 - posuvné bøevno, 7 - otoèné rameno jeøábu s upínaèem nástrojù.

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

175

Blokové nástroje Blokové nástroje (obr.154) se zpravidla používají u kombinovaných vysekávacích strojù, které potiskují lepenku odvíjenou z kotouèe a vysekávají výseky nebo pøíøezy opatøené linkami ohybu. Tyto nástoje se výrábìjí ve speciálních nástrojáøských dílnách. Nástroje se skládají ze základní desky, v níž jsou zakotveny vodicí sloupky. Jimi je pomocí vodicích pouzder vedena vodící deska horního nástroje. Lepenka je krokovým posunem vedena po základní desce mezi nástroje, které ji vysekávají a tvarují (zdvihové vysekávání dvoudílnými nástroji). Základní deska plní funkci prùstøižnice a má matricovou úpravu pro rýhování i podložky z mìkèích kovù pro vysekávání výsekovým nožem (na principu øezu). Na vodící desce jsou pøipevnìny prùstøižníky, jimiž se v lepence na principu støihu proti støižným hranám prùstøižnice vysekává plocha odpadu, který padá pod stroj. Pøesné tvary profilù prùstøižníkù vysekávají obrysové tvary výsekù. Støižné hrany prùstøižníkù mohou být šikmé, aby se zmenšila okamžitá støižná síla.

f b

e

c h

a

g

d

Obr. 154 Schéma blokového nástroje a - vysekávací nùž, b - rýhovací nástroj, c - prùstøižník, d - prùstøižnice s matricovou úpravou, e - vodicí pouzdro, f - vodicí sloupek horního nástroje, g - vysekávaná lepenka, h - odpad Jestliže se plocha lepenky dìlí bez prùsekù tak, že oddìlované èásti se navzájem dotýkají, použije se vysekávací nùž, který vysekává na principu øezu proti podložce. Mùže mít pøerušovaný bøit, požaduje-li se perforování. Životnost nožù, které v této soustavì vysekávají na principu øezu, je relativnì krátká. Rýhování je obdobné jako pøi použití planžetového nástroje. Matricové drážky jsou vyfrézovány do základové desky. Lepenka je pøi vysekávání pøidržována odpruženými pøidržovaèi. Optimální okamžitá støižná síla potøebná pro sdružené vysekávání se vypoète (je-li dána pevnost lepenky ve støihu) stejným zpùsobem jako pøi vysekávání dvoudílnými nástroji. Pøipoèítává se síla potøebná pro rýhování, popø. pro vysekávání a perforování, podle údajù

176

TVAROVÁNÍ

platných pro sdružené vysekávání planžetovými nástroji. Celková potøebná síla pøi vysekáván principem støihu je podstatnì menší než pøi vysekávání stejných tvarù a rozmìrù planžetovým nástrojem. Lze ji ještì dále zmenšit odstupòováním prùstøižníku. Soustava nástrojù se upíná do vysekávacího stroje. Pøestavba stroje na jiný druh vysekávání je velmi rychlá. Použitím pøesných nástrojù vznikají velmi pøesné tvary výsekù a životnost nástrojù je velmi dlouhá, jelikož pracují na principu støihu a nože se po otupení mohou pøebrušovat. Poøizovací cena nástrojù je však vysoká, a jejich použití se proto vyplácí jenom pøi výrobì velkých a opakovaných sérií výrobkù.

Porovnávání výhod a nevýhod planžetových a blokových vysekávacích nástrojù

a) Životnost nástrojù Blokové nástroje mají v dùsledku dokonalého provedení, vysekávání na principu støihu a menších vysekávacích sil nesrovnatelnì vyšší životnost než nástroje planžetové. Snesou 2,5 milónu až 5 miliónù tlakù a po pøebroušní nožù další 3 milióny tlakù, kdežto planžetový nástroj vydrží jen 300 tisíc až 500 tisíc tlakù. b) Pøesnost výsekù Tvarová pøesnost výsekù je pøi pøesném provedení blokového nástroje lepší než pøi použití nástroje planžetového. Rozmìry souèasnì vysekávaných pøíøezù jsou pøesné a jejich okraje rovné (nepoškozené spojnými mùstky). Proto jsou pro vysekávání pøíøezù na skládaèky plnìné na balících automatech vhodnìjší blokové nástroje, i když výroba planžetových nástrojù vyrobených pomocí laseru øízeného procesorem tuto pøesnost blokových nástrojù vyrovnává a je ekonomicky vzhledem k cenì nástrojù efektivnìjší (zejména u støednì velkých a malých výrobních sérií). c) Pøíprava nástrojù Pøíprava blokových nástrojù k vysekávání vyžaduje pomìrnì krátkou dobu na výmìnu celé soustavy nástroje, která už potom nepotøebuje další upravy. Pøíprava trvá 30 až 50 minut. Pøi vysekávání sdruženými planžetovými nástroji, kdy se matrice upravuje ve stroji, trvá pøíprava 2 až 4 hodiny, ale i více hodin; tato doba zavisí na rozmìrech nástrojù a na velikosti vysekávaných pøíøezù. Pøíprava, která se provádí mimo stroj (využívá se speciálního pomocného lisu, v nìmž se provádí pøíprava jako ve vysekávacím stroji, a pøipravené nástroje se vestavují do vysekávacího lisu) zkracuje dobu pøípravy na desítky minut.

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

177

d) Výkony strojù Stroje s blokovými nástroji dosahují maximálního výkonu 150 až 200 zdvihù za minutu. Stroje s planžetovými nástroji mají výkon maximálnì 200 zdvihù za minutu. Zatímco drahé bloková nástroje mívají nejvìtší rozmìry 500 x 700 mm, jsou pracovní rozmìry strojù, které vysekávají planžetovými nástroji až 1 650 x 1 158 mm a pro vysekávání vlnité lepenky až 2 000 x 1 400 mm. e) Vylupování odpadu Blokové nástroje zbavují výseky odpadu souèasnì pøi vysekávání, kdežto pøi vysekávání planžetovými se odpad vylupuje v samostatné operaci ruènì, nebo mechanicky (pro tuto operaci musí být zhotovovány vylupovací nástroje). f) Poøízovací cena Blokové nástroje jsou velmi drahé. Vyrábí je specializované nástrojáøské dílny. Planžetové nástroje si kartonážní podnik buï vyrábí ve vlastních dílnách - velmi rychle a operativnì podle potøeby výroby, nebo si je objednává u výrobcù, kteøí jsou vybaveni nejmodernìjší technikou pro jejich výrobu. Tito výrobci dodávají s nástrojem i matricovou desku pro protitlakovou pøípravu. Relace mezi cenou blokového nástroje a mezi cenou planžetového vysekávacího a vylupovacího nástroje se podle rozmìrù pohybuje mezi 50 : 1 až 30 : 1; tato relace je závislá na rozmìrech výsekù nebo pøíøezù a na zpùsobu, kterým se planžetové nástroje a vylupovací nástroje vyrábìjí.

5.1.5. Drážkování Drážkování je technologický postup, jímž se vytváøí na tlustších plných lepenkách linka ohybu ponìkud jiným zpùsobem než pøi rýhování (nesprávnì nazývaném bigování, podle nìmeckého biegen - ohýbat). Pøi drážkování se lepenka tvaruje dvìma drážkovacími lištami po celé délce linky ohybu souèasnì - proti spodnímu lištovému výstupku do reliéfního útvaru s drážkou na spodní stranì a lištovým výstupkem (høbetem) na stranì vrchní (obr. 155).

a c

b d

Obr. 155 Schéma drážkovacích nástrojù a - bøevno, b - drážkovací lišta, c - lepenka, d - drážkovací výstupek

178

TVAROVÁNÍ

Lištový výstupek nad drážkou nevzniká pouhým reliéfním tvarováním, nýbrž stlaèením (napìchováním) vrstev lepenky. V tom se drážkování liší od rýhování, a proto se také drážkovaná lepenka dobøe ohýbá na obì strany (až o 180°). Pøi stlaèování (pìchování) vrstev do lištového výstupku (høbetu) se jednotlivé vrstvy lepenky v dùsledku smykového napìtí uvolòují tak, že pøi ohýbání drážkou ven nekladou houževnatý odpor a snadno se vyboulí do lištovitého výstupku, který se vytvoøí na vnitøní stranì ohybu. Drážkou tvarované vnìjší vrstvy se pøi ohybu napínají a nepraskají. Hranu ohnuté lepenky tvoøí šikmá ploška (obr. 156a). Napìchované vrstvy vytváøejí urèitou "rezervu" umožòující ohýbání lepenky drážkou dovnitø (obr. 156b). Tato rezerva kompenzuje napínání vnìjších vrstev, takže pøi ohybu nepraskají. Tento zpùsob drážkování je znám jako "systém Remus" a byl patentován v roce 1892. Jednoduché drážkovací stroje jsou bez podstatných zmìn používány dodnes. a

b

Obr. 156 Drážkování lepenky a - drážka vnì, b - drážka uvnitø Tímto zpùsobem se dobøe vytváøí linky ohybu na všech lepenkách, a to i na krátkovláknitých, které jsou lámavé. Drážkování se používá pøi výrobì hrubých tìžkých kartonáží, pøi zpracování lepenek o tloušce 1 až 4 mm. Používá se obou zpùsobù ohybu. Ohyb drážkou dovnitø se volí pøi výrobì lepenkových beden. Drážkování je provádìno na periodicky pracujících zdvihových strojích nebo na rotaèních drážkovacích strojích.

Drážkování na periodicky pracujících zdvihových strojích Lepenka se ruènì nakládá na stùl drážkovacího stroje pod drážkovací lišty. Poloha archu je vymezena nakládacím pøíložníkem. Lištový výstupek vyènívající ze stolu lepenku nadzdvihuje.

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

179

Drážkovací bøevno se pohybuje proti lepence a drážkovací lišty dosednou v celé délce na lepenku. Pøi dalším pohybu bøevna se odpružené lišty v pøítlaku proti lepence klopí smìrem nahoru. Rozteè mezi hranami lišt a hranou lištovitého výstupku se pøitom zmenšuje podle vztahu

b = r + a - r2 - y2 kde b - rozteè mezi hranou lišty a svislou stìnou výstupku, r - polomìr oblouku, který opisuje hrana lišty, a - minimální rozteè mezi hranou lišty a svislou stìnu výstupku, y - výška sklonu spodní hrany lišty ve výchozí poloze, (obr. 157). x

a

r

y

B A

b

Obr. 157 Geometrie drážkovacích nástrojù A - drážkovací lišta, B - drážkovací výstupek, a - minimální rozteè mezi hranou lišty a svislou stìnou výstupku, b - rozteè mezi hranou lišty a svislou stìnou výstupku, r - polomìr oblouku, který opisuje hrana lišty, y - výška sklonu spodní hrany lišty ve výchozí poloze, x - rozteè mezi hranou a støedem oblouku, který opisuje hrana lišty Se zmenšujícím se sklonem lišty se zmenšuje rozteè b, èímž se lepenka stlaèuje (pìchuje) do lištového výstupku pøi souèasném uvolòování vzájemné vazby jednotlivých vrstev. Mimoto se v koneèné fázi slisuje do výstupku, který tvaruje drážku. Potom se drážkovací bøevno zvedne nahoru, drážkovací lišty se vrátí do výchozí polohy a uvolní vytvarovaný reliéf drážky. Drážkování se provádí pouze v jedné lince ohybu. Více drážek lze vytváøet jen postupnì, jednu po druhé, nikoliv souèasnì. Rozmìry drážky se upravují podle vlastností a tloušky drážkované lepenky. Pro lepenky rùzných druhù a tlouštìk jsou doporuèovány tyto ovìøené proporce drážek (vztaženo na tloušku lepenky): Drážka

Lepenka

šedá døevitá slamìná hnìdá

šíøka høbetu

výška høbetu

4,0 - 5,2 5,1 - 6,0 4,8 - 4,9 3,3 - 5,2

1,8 - 2,4 1,6 - 2,1 1,8 - 1,9 1,6 - 2,1

180

TVAROVÁNÍ

Pro hrubou orientaci se uvažuje s tìmito proporcemi (obr. 158): ! šíøka høbetu - 4,5 tloušky lepenky ! výška høbetu - 2 tloušky lepenky ! šíøka drážky (výstupku) - 2 tloušky lepenky. Výška výstupku se upravuje proporcionálnì podle elasticity lepenky. Funkèní nástroje drážkovacích strojù lze seøídit podle potøeby. Nastavuje se spodní úvra drážkovacího bøevna, vzdálenost mezi hranami drážkovacích lišt, výšková poloha drážkovacího výstupku a šíøka výstupku (jeho výmìnou).

2s

4,5s

2s

Obr. 158 Rozmìrové proporce drážky na lepence s - tlouška lepenky

Kvalitní drážky musí být ostrohranné a musí umožòovat snadný ohyb bez popraskání lepenky. Drážkovací lišty nesmìjí poškozovat høbet drážky. Drážkováním se vlastnosti lepenky v lince ohybu zhoršují. Zkouškami bylo zjištìno toto zhoršení vlastností lepenek po provedeném drážkování a ohnutí (viz. tabulka). Vlastnosti lepenek v lince ohybu se zhoršují pøi nesprávnì volených proporcích drážky, pøi špatném seøízení drážkovacího stroje a pøi neúplném provedení drážky, kdy hodnoty drážkované lepenky jsou sice dobré, ale pøi ohybu o 180° se podstatnì zhoršují (dochází k praskání vnìjších vrstev). Smìrodatnými ukazateli jsou hodnoty namìøené po ohnutí lepenky.

Nedrážkovaná lepenka

Drážkovaná lepenka

Drážkovaná a o 180° ohnutá lepenka

220 220

200 190

180 160

2560 1140

2430 1050

2140 940

Pevnost v prùtlaku (kPa) pøíèná drážka podélná drážka

Pevnost v tahu (kPa) pøíèná drážka podélná drážka

SDRUŽENÉ NÁSTROJE PRO VYSEKÁVÁNÍ...

181

Rotaèní drážkování U principu rotaèního drážkování (obr. 159) se používá soustavy dvou rotujících válcù. Na horním válci jsou soubìžnì s jeho osou zabudovány odpružené drážkovací lišty. Drážkovací výstupek je na dolním válci. Pøítlak drážkovacích nástrojù probíhá pøi rotaci válcù po celé délce drážky souèasnì. Sklon drážkovacích lišt je však rozdílný, nebo nezabírají na obou stranách výstupku souèasnì. Druhá lišta má strmìjší polohu, která pøi rotaci drážkovacích nástrojù vyrovnává rozdíl v zábìru pøi postupném vytváøení drážky. Tento zpùsob drážkování se používá u kombinovaných tiskových a drážkovacích strojù (slotrù) na výrobu kartonáží z plných lepenek. Funkci drážkovacích nástrojù lze seøídit podle druhu a tloušky drážkované lepenky.

b

c a

Obr. 159 Rotaèní drážkování a - rotující drážkovací výstupek, b - rotující drážkovací lišty, c - drážkovaná lepenka

Vliv drážkování na rozmìr pøíøezu Pøi stanovení rozmìrù pøíøezu se musí pøihlížet k tomu, že drážkováním se jeho velikost zmenší. Toto zmenšení je závislé na rozmìrových proporcích drážky a na tloušce lepenky.

182

TVAROVÁNÍ

Na vytvoøení jedné drážky se v praxi poèítá s pøídavkem odpovídajícím jedné polovinì až tøem ètvrtinám tloušky lepenky:

z = 0,5 s až 0,75 s, kde z - je pøídavek na drážku, s - tlouška lepenky

Rozmìry vymezující polohu drážek na krabicovém pøíøezu se pak urèí (obr. 160): osa první drážky (zleva)

-

n3 + 0,5 z,

osa druhé drážky

-

n1 + z .

n1 - vnitøní délka (mm) n3 - vnitøní výška (mm)

b

n3

n2

n3

Stejným zpùsobem se urèí poloha pøíèných drážek na pøíøezu.

n3

n1

n3

a

Obr. 160 Drážkovaný pøíøez a - délka pøíøezu, b - šíøka pøíøezu, n1 - vnitøní délka krabicového dílu, n2 - vnitøní šíøka krabicového dílu, n3 - vnitøní výška krabicového dílu

5.1.6. Žlábkování Jak bylo již uvedeno, naøezávání se používá pøi vytváøení linek ohybu na tenèích lepenkách (do plošné hmotnosti 900 g m-2). U tlustších lepenek, které budou dále zpracovávány na potaženou kartonáž nebo na pouzdra, se používá žlábkování. Pøi žlábkování se do lepenky v lince ohybu vyøízne žlábek do hloubky 0,5 až 0,65 tloušky lepenky. Žlábkováním se posunuje støed ohybu lepenky pøibližnì do poloviny zbývajících vrstev, tj. pøibližnì do ètvrtiny tloušky lepenky. Tím se pøi ohýbání zmenší namáhání vnìjších vrstev v tahu, a zabrání se tak jejich praskání. Na rozdíl od naøezávání se žlábkovaná lepenka ohýbá žlábkem dovnitø ohybu a lze ji ohýbat v úhlu maximálnì 90°.

ŽLÁBKOVÁNÍ

183

Vnìjší hrana zùstává neporušena a její pevnost je vìtší. Tento zpùsob se dnes uplatòuje velmi zøídka, a to pøi výrobì luxusní potažené kartonáže, zejména pøi zpracovávání ménìhodnotných lepenek, pøi výrobì pouzder na hudební nástroje apod. Používá se kombinovaných kruhových øezaèek (jako pøi naøezávání nebo rýhování) se speciálními žlábkovacími nástroji, které mohou provádìt dvojí žlábkování: a) Žlábkování s trojúhelníkovým profilem žlábku (obr. 161) Nejvhodnìjší je hloubka žlábku 0,5 tloušky lepenky a šíøka žlábku rovna dvojnásobku hloubky. b) Žlábkování s obdélníkovým profilem žlábku (obr. 162) Nástroj naøezává lepenku dvìma kolmými noži proti válci. Mezi nimi je nastaven odstraòovaè lepenkové tøísky ve tvaru dláta. Nejvhodnìjší rozmìry profilu obdélníku žlábku jsou: hloubka - 0,5 až 0,65 tloušky lepenky, šíøka - 1,57 až 2 hloubky žlábku.

a c d b Obr. 161 Schéma žlábkování s trojúhelníkovým profilem žlábku a - žlábkovací nástroj, b - válec, c - žlábkovaná lepenka, d - žlábkovaná lepenka v ohybu

a b d

c Obr. 162 Schéma žlábkování s obdélníkovým profilem žlábku a - žlábkovací nástroj, b - odstraòovaè lepenkové tøísky, c - válec, d - žlábkovaná lepenka

184

TVAROVÁNÍ

5.1.7. Pøehled rùzných druhù tvorby linek ohybu (kdy a které se uplatòují, podle druhu a tloušky lepenky) Oznaèení druhu tvorby linek ohybu: Rýhování:

A

- patentním rýhovacím nástrojem

B

- šikmým a kolmým kotouèem

C

- planžetovým nástrojem

C1 - dvìma planžetovými nástroji proti výstupku Drážkování: Naøezávání: Perforování: Žlábkování:

D

- profilovými válci

E

- zdvihové èelisové

F

- rotaèní èelisové

G

- rotaèní

H

- planžetovým nástrojem

I

- planžetovým nástrojem

J

- rotujícím nástrojem

K

Druh tvorby linek ohybu

Druh lepenky

Plošná hmotnost

šedá strojní lepenka

600 až 900 g m

døevitá strojní lepenka

do 1.000 g m-2

G, H

skládaèková lepenka

230 až 600 g m-2

A, C, H, I

potravináøský kartón

180 až 300 g m

šedá ruèní lepenka

nad 1.000 g m

-2

B, C1, E, F, K

hnìdá ruèní lepenka

nad 1.000 g m-2

B, C1, E, F, K

døevitá ruèní lepenka

nad 1.000 g m-2

G, H, K

slepovaná lepenka

do 2.000 g m

slepovaná lepenka

nad 2.000 g m

vlnitá lepenka

E (tøívrstvá)

C, I

vlnitá lepenka

tøívrstvá A, C, B

D, C, C1

vlnitá lepenka

pìti a sedmivrstvá

D

-2

-2

A, C, C, C1, F, G, H

C, I

B, E, F, K, C1

-2

-2

E, F, K

PERFOROVÁNÍ

185

5.1.8. Perforování Pøi perforování se v papíru nebo v lepence vysekávají v rovných linkách, ale i v køivkách uspoøádané malé prùseky nebo otvory. Perforováním se provádí pøíprava linek oddìlení nebo ohybu. Pøi pøípravì linek oddìlení se vymezí linka pro oddìlení èástí, èímž se souèasnì zmenší pevnost papíru (lepenky) v natržení, resp. pøetržení ve vymezené lince. Tyto požadavky musí být splnìny pøi perforování papíru a lepenky používaných napø. k pøípravì rùzných výsypných otvorù na krabicích nebo k oddìlování èásti (pásu) papíru odvíjeného z kotouèe pøi výrobì sáèkù, papírových pytlù, papírových tašek apod. V tom pøípadì je pøímá nebo èastìji tvarovaná linka oddìlení (napø. klopy u taškových pøíøezù) pøedznaèena perforováním a potom tažným napìtím oddìlena (tažné napìtí zpùsobující pøetržení v perforované lince je vyvoláno zvìtšením obvodové rychlosti následné soustavy tažných válcù). Perforováním se pøedznaèují linky oddìlení u holeritových kotouèù, toaletních papírù, listù blokù apod. V polygrafické a knihaøské výrobì se perforováním vymezují linky oddìlení pøi výrobì etiket, známek, vstupenek, jízdenek, kalendáøù apod. Perforováním se linky ohybu na lepence provádí v pøípadech, kdy se lepenka bude ohýbat na opaènou stranu než u ostatních linek ohybu, které se pøipravují rýhováním nebo naøezáváním. Perforování je založeno na stejném principu jako vysekávání papíru a lepenky, Používá se øezu i støihu planžetovými nástroji nebo na speciálních perforovacích strojích.

Perforování na principu støihu (obr. 163) a) Zdvihové perforování Používá se nástrojù dvoudílných (obr. 163a) - horní nástroj zvaný “perfovací høeben” je vlastnì øada prùstøižníkù. Profil prùstøižníkù je zpravidla kruhový nebo obdélníkový. Spodní nástroj je prùstøižnice s øadou otvorù tvoøících pøesnì proti prùstøižníkùm støižné hrany. Nástroje jsou proti sobì pøesnì vedeny strojem, nebo jsou vybaveny sloupkovým vodicím zaøízením. Tímto zpùsobem lze perforovat nìkolik archù papíru najednou.

a b

Obr. 163 Perforování a - zdvihové peforování støihem, b - rotaèní perforování na pøincipu støihu

186

TVAROVÁNÍ

Pøi perforování se musí nástroj udržovat v èistotì, aby se tenké prùstøižníky nepoškodily. Doporuèuje se obèas perforovat arch papíru napuštìného mýdlem nebo olejem, èímž se odstraní neèistoty a zmenší se tøení mezi nástroji a papírem. b) Rotaèní perforování Je provádìno rotujícími nástroji (obr. 163b) jako rotaèní prosekávání lepenek. Perforovací kruhový nástroj má po obvodu pravidelné výstupky (vysekávací nožíky) s obloukovitì zbroušenými bøity. Nožíky vysekávají do papíru otvory proti støižným hranám spodního nástroje. Otvory mají tvar obdélníkù. Princip støihu se uplatòuje na boèních stranách otvorù. Èelní strany jsou vysekávány zbroušenými èelnými bøity nožù (pøi malé rozteèi spodních støižních hran se papír o nì opírá a na èelech støíhá pouze horním nožem). Pøi rotaèním perforování se používá perforovacích strojù se seøiditelnými soustavami nástrojù podle tloušky perforovaného materiálu a podle polohy perforace na archu.

Perforování na principu øezu (obr. 164) Je provádìno pøítlakem planžetového nože, rotaènì nebo rotujícími nástroji.

b

a

1

2

1

c

Obr. 164 Perforování na principu øezu a - perforovací planžetový nástroj, b - rotaèní zpùsob, c - perforování rotujícím nožem (1 - perforovací nùž, 2- perforovaný materiál)

VRTÁNÍ

187

Perforování planžetovými nástroji (obr. 164a) Planžetový nùž s pravidelnì pøerušovaným bøitem vysekává pøerušovanou linku prùsekù proti rovné podložce. (Nùž je vsazován do sdruženého planžetového vysekávacího nástroje, jehož výroba a funkèní princip byly popsány v pøedcházejících kapitolách. Výška nožù je shodná s výškou vysekávacích nožù (23,8 mm). Tlouška je 0,7 mm. Perforovací nože se vyrábìjí s rùznou délkou prùseku na bøitu a s rùznì velkou mezerou mezi nimi. Oznaèují se 2/4 mm, 2/10 mm, 2/20 mm apod., pøièemž první èíslo znaèí délku mezery a druhé èíslo délku prùseku. Specifické síly potøebné pro perforování jsou uvedeny v tabulce doplòující kapitolu Vysekávání sdruženými planžetovými nástroji (Tab. 9a)

Rotaèní perforování na principu øezu (obr. 164b) Rotaèní princip perforování je stejný jako pøi øezání kruhovým nožem (diskový nùž øeže papír tlakem bøitu proti rotující podložce - válci). Bøit perforovacího nože je na obvodu pravidelnì pøerušovaný. Nože mohou být vestavìny v držáku naøezávacích nástrojù a perforování se mùže provádìt na kombinovaných kruhových øezaèkách. Pøi použití rùzných držákù kruhových nožù s pøerušovaným bøitem lze na kruhových kotouèových øezaèkách papír perforovat prùbìžnì.

Perforování rotujícím nožem proti podložce (obr. 164c) Podobnì jako pøi rotaèním vysekávání planžetovými nástroji je na plášti horního válce pøipevnìn rovný nebo tvarovaný perforovací nùž (zpravidla paralelnì s osou válce), který pøi rotaci válce vytváøí na papíru perforovanou linku, a to tlakem proti dolnímu válci. Povrch dolního válce je buï pryžový, nebo z plastické hmoty, nìkdy též ocelový. Vzdálenost mezi linkami perforace na papíru lze mìnit buï výmìnou válce, jehož prùmìr (vèetnì výšky nože), resp. obvod urèuje vzdálenost mezi dvìma linkami, nebo úpravou obvodové rychlosti v pomìru k rychlosti pohybu pásu papíru (pøitom platí stejnì jako pøi øezání rotujícím nožem, že v okamžiku perforace musí být obvodová rychlost bøitu perforovacího nože shodná s rychlostí posunu pásu papíru). Perforování rotujícím nožem se používá u sáèkových, taškových a pytlových strojù pøi dìlení pásu papíru na tvarované pøíøezy, z nichž se pak slepováním zhotovují koneèné výrobky.

5.1.9. Vrtání Kruhové otvory a otvory vìtších prùmìrù ve stohu papíru nebo lepenek se mohou vrtat na speciálních vrtacích strojích. Dutý vrták (obr. 165) má vnìjší prùmìr 2 až 15 mm a 400 až 1 000 otáèek za minutu. Délka vrtáku se øídí výškou stohu, která se mùže rovnat až osminásobku prùmìru vrtáku.

188

TVAROVÁNÍ

a 0,6

20O

b

a

Obr. 165 Schéma vrtání stohu papíru a - dutý vrták, b - stoh papíru, c - stùl vrtacího stroje Úhel bøitu nože je 20° a tlouška stìny vrtáku 0,6 mm. Pøi tìchto parametrech vznikají vrtáním kvalitní hrany otvorù a odpad se snadno odstraòuje. Stoh papíru uložený na stole s otvorem proti vrtáku je zdvihán proti rotujícímu nástroji, který vyvrtává otvor. Odpad propadá pod stùl. U strojù s automatickým pøítlakem stolu se stùl pohybuje rychlostí 1 cm s-1 a celá operace trvá 3 až 10 sekund. Síla potøebná k vrtání je urèována toèivým momentem vrtáku (N cm-1) a je tím vìtší, èím menší je poèet jeho otáèek. Køivka charakterizující prùbìh sil dosahuje vrcholu zhruba ve tøetinì výšky vrtaného stohu, pak opìt klesá (asi na 150 N cm-1 pøi 460 otáèkách za minutu nebo 110 N cm-1 pøi 820 otáèkách za minutu). Øezným odporem, který klade papír, a tøením vrtákù se vyvíjí teplo. Aby se tøení zmírnilo, musí se vrták mazat (napø. mýdlem nebo lakem z teflonového prášku popø. z prášku používaného pøi sušení tisku). Tím se sníží síly potøebné pro vrtání i vznikající tepelná energie na jednu tøetinu až jednu polovinu.

5.1.10. Kosení Kosení je postup, pøi nìmž se ztenèuje okraj papíru nebo lepenky øezáním, frézováním nebo broušením. Kosením se získají pøedpoklady pro neznatelné spojování papíru a zároveò se zmenšuje zpìtné pružení slepovaného okraje papíru pøi vinutí. V dùsledku zdrsnìní povrchu papíru také lépe pøilne lepidlo, což má význam u papíru na výrobu vinuté kartonáže. Pøi vinutí papíru (kartónù) se zpravidla používá kosení broušením.

KOSENÍ

189

Šíøe zkoseného okraje závisí na: ! plošné hmotnosti a tloušce papíru, ! stupni klížení papíru, ! prùmìru navíjejícího vøetena (vnitøním prùmìru dutinky). Ke kosení se používá speciální brousicí stroj (obr. 166). Papír (kartón) se odvíjí z kotouèe a jeho kraj se vede mezi brusným válcem a pøidržovací lištou. Brusný válec je kónický, takže papír nabíhá do zábìru postupnì, èímž se zabraòuje jeho natrhávání. Brusný válec je potažen smirkovým papírem. Èím více je klížený papír, tím hrubší musí být zrno smirkového papíru (brusivem je sklo nebo korund). Pøidržovací lišta se vyrábí z bukového døeva. Šíøku obrusu, resp. zkosení lze nastavit úpravou polohy brusného válce. Zkosený papír se navíjí do kotouèe.

c

d a

b

e

Obr. 166 Schematické znázornìní kosení papíru (broušením) a - odvíjení papíru, b - navíjení papíru, c - brusný válec, d - pøidržovací lišta, e - šíøka zkoseného okraje

Kosení zpùsobem øezání šikmými kruhovými nebo plochými noži, popø. frézováním, se používá pøi úpravì hran lepenkových pøíøezù na výrobu desek na alba nebo na knihy a v pouzdraøské výrobì pøi kombinování lepenky se døevem.

190

TVAROVÁNÍ

5. 2. PRIMÁRNÍ TVAROVÁNÍ Do podskupiny primární tvarování se zaøazují technologické postupy, pøi nichž jsou papír nebo lepenka tvarovány z plochého tvaru do tvaru prostorového, který je zpravidla pouze polotovarem, nìkdy však hotovým výrobkem. Do primárního tvarování se øadí tyto technologické postupy: 5.2.1. tažení, 5.2.2. ražení, 5.2.3. vinutí, 5.2.4. skládání, 5.2.5. zvlòování, 5.2.6. krepování, 5.2.7. ohýbání, Postupy primárního tvarování jsou základními technologickými postupy pøi výrobì tažené a lisované kartonáže, pøi výrobì ražených papírù a lepenek, pøi výrobì vinuté kartonáže, pøi výrobì kombinovaných obalù, vyrobených vinutím papíru a jeho kombinováním s díly z plastických hmot nebo plechù. Technologický postup skládání se uplatòuje pøi výrobì skládatelných obalù, pøi spojování polotovarù do hotových kartonáží i pøi výrobì rùzných papírenských výrobkù, které se zpracovávají knihaøskou technologií. Ve skupinì ohýbání je významným technologickým postupem zvlòování, které je základní technologickou operací ve výrobì vlnitých lepenek. Postupy primárního tvarování jsou podmínìny specifickými vlastnostmi papíru a lepenky.

5.2.1. Tažení Tažení lepenek (nesprávnì nìkdy nazývané lisování) je postup, pøi kterém se pomocí nástrojù tvaruje plochý pøíøez lepenky do prostorového tvaru (vyrábìjí se tak víka nebo spodky krabic na sýry, víka a spodky lepenkových sudù apod.). Tažení lepenky nelze srovnávat s tažením (lisováním) kovù nebo s tvarováním plastù. Kovy jsou tažné a mezi jejich krystaly i pøi znaèných deformacích zùstává zachována dostateèná vazba. Makromolekulární látky (plasty) jsou pøi zvýšené teplotì plastické, dobøe se tvarují, a po vychlazení (po návratu do tvrdì elastického stavu) si zachovávají udìlený tvar. Takové vlastnosti lepenky nemají, a musí se proto tvarovat zcela jiným zpùsobem. Tažné nástroje ohýbají lepenku tvoøící boèné stìny prostorového polotovaru, pøi èemž se vìtší obvod pøíøezu zmenšuje tvorbou vrásní, které se v další fázi slisují (obr. 167). Pøíklad: r1 = 60 mm r2 = 80 mm v = 20 mm O1 = 376,8 mm O2 = 502,4 mm

TAŽENÍ

191

Rozdíl v délce obvodù se pøi ohýbání boèních stìn zvrásní a slisuje. Pøi lisování vrásní se využívá stlaèitelnost lepenek. Jejich objem se lisováním mùže zmenšit až o 40%. Lisovací tlaky jsou velmi znaèné (50 až 100 Mpa).

v

r1 r2

a

b

Obr. 167 Tvarování tažením a - znázornìní tvorby vrásní, b - stopy slisovaných vrásní, r1 - polomìr hotového polotovaru, r2 - polomìr pøíøezu na zhotovení polotovaru, v - výška polotovaru Slisované vrásnì jsou na boèních stìnách polotovaru viditelné jako tmavší skvrny klínovitého tvaru. První patent na tažení lepenek byl ohlášen v roce 1880. Jeho princip se používá (v nezmìnìné podobì) i u dnešních moderních technologických postupù. Výroba tažených kartonáží ve vìtších sériích je levnìjší než výroba z nìkolika dílù nebo skládání z pøíøezù. Nevýhodou však je, že tažená lepenka mìní tvar pøi zmìnì vlhkosti a že (rozmìrový) pomìr výšky k šíøce dna taženého polotovaru je omezený. Tažené výrobky mohou mít kruhový, oválný nebo hranatý pùdorys. Hranaté tažené výrobky mají neostré (zaoblené) hrany.

Tažné nástroje Tažení lepenek se provádí na lisech vybavených tažnými nástroji (obr. 168), jejichž horní díl se nazývá tažník a dolní tažnice. Tažník má konický tvar. Zmenšením jeho prùmìru pøi vrcholu vzniká mezi tažníkem a stìnou tažné komory prostor pro zvìtšený objem lepenky. V tažníku bývají kanály pro odvádìní vzduchu stlaèovaného mezi nástroji a lepenku, tím se zabraòuje ulpívání polotovaru na tažníku. Pøi vrcholu tažníku je støižný nùž, jehož bøit ostøihuje nepravidelný okraj tažného polotovaru proti hranì na tažnici. Tažník a støižný nùž jsou vyrobeny z nástrojové oceli. Spodní díl nástroje se skládá z pøidržovací desky, z pouzdra tažnice a z vlastní tažnice (tažné komory) a bývá vybaven protitlakovou deskou. Stìny tažnice jsou rovnìž vyrobeny z nástrojové oceli. Pro správný prùbìh tažení je velmi dùležitý tvar tažené hrany tažnice.

192

TVAROVÁNÍ

Je zaoblená, aby lepenka do tažnice lépe vnikala. Pouzdro vyrobené z šedé litiny tažnici vyztužuje, aby snesla tlaky, jimž je vystavena. Pøidržovací deska má velmi dùležitou funkci. Pøidržuje okraje tvarovaného pøíøezu pøi vytlaèování tažníkem do tažnice, èímž pøispívá k pravidelnému (rovnomìrnému) vytváøení vrásní. Pomocí distanèních vložek (popø. seøizovacích šroubù) se podle rozdílné tloušky lepenky (i podle její rozdílné kvality) upravuje vzdálenost mezi pøidržovací deskou a vrcholem tažnice. Nástroje s protitlakovou deskou mohou být konstruovány tak, že pøi tažení zároveò provádìjí reliéfní ražbu. Spodní díl nástroje je vyhøíván. Teplota tažnice se pohybuje mezi 120 až 160 °C. Tažník se ohøívá teplotou tažnice až na 2/3 její teploty. Podle provedení se rozlišují tažné nástroje (obr. 169): a. bez protitlakové desky (obr. 169a), b. s protitlakovou deskou (obr. 169b), c. s protitlakovou deskou a dvoudílnou tažnicí (obr. 168).

1 2

a 9 3 4 5 8

6 7

b

Obr. 168

Obr. 169

Obr. 168 Nástroje na tažení lepenky 1 - upínací stopka, 2 - držák tažníku, 3 - støižný nùž, 4 - tažník, 5 - pøidržovací deska, 6 - pouzdro tažnice, 7 - protitlaková deska, 8 - tažnice, 9 - vzduchový kanál Obr. 169 Druhy tažných nástrojù a - bez protitlakové desky, b - s protitlakovou deskou

TAŽENÍ

193

a) Nástroje bez protitlakové desky Pøi použití tìchto nástrojù je prostorový polotovar po vytvarování tažníkem protlaèen tažnicí. Pøi zdvihu tažníku je polotovar zadržen okrajem tažnice a potom pod ní propadne, protože jeho vnìjší prùmìr se v dùsledku zpìtného elastického pružení zvìtší (je tedy vìtší než vnitøní prùmìr tvarovací komory). Tyto nástroje se používají k tažení tenèích lepenek nebo kartónù a také tehdy, má-li být polotovar ještì dále zpracováván (napø. pøilepen k plášti kelímkù).

b) Nástroje s protitlakovou deskou Pøi použití tìchto nástrojù je tvarovaný polotvar bìhem tažení pøidržován odpruženou protitlakovou deskou, která zabraòuje vyklenutí dna, a tím umožòuje dobré slisováním boèních stìn. Odpružená protitlaková deska pøidržuje vytvarovaný polotovar na tažníku i pøi jeho zpìtném chodu a vysunuje ho z tažnice na pøidržovací desky, odkud se ruènì nebo mechanicky odstraòuje. Polotovary vyrobené tímto zpùsobem pomìrnì dobøe udržují svùj tvar.

c) Nástroje s protitlakovou deskou a dvoudílnou tažnicí Od pøedcházejících nástrojù se liší tím, že jejich tažnice je dvoudílná, pøièemž vnitøní prùmìr druhé tažnice je o nìco menší než prùmìr první. Tím se dosahuje dokonalého vytvarování a vìtšího slisování boèních stìn i vìtší pøesnosti rozmìrù. Hotový výrobek se odstraòuje z komory mezi dvìma tažnicemi, kam byl vysunut protitlakovou deskou. Téhož výsledku se dosáhne pomocí nástrojù z jednodílnou tažnicí a protitlakovou deskou tak, že tvarovaný polotovar je tažen (kalibrován) druhým postupem, pøi kterém se prùmìr tažnice zmenší.

Postup tažení Tažení má dvì fáze: ! utvoøení nového tvaru, ! slisování zvrásnìné lepenky na boèních stìnách. Rovnomìrné namáhání nástroje a pìkný vzhled polotovaru jsou podmínìny pravidelnou tvorbou vrásní, pokud možno drobných, stejnì jako jejich rovnomìrným rozdìlením po celém obvodu. Hrubé vrásnì, v nichž je nakupeno pøíliš mnoho lepenky, se jeví jako tmavé skvrny. Tvorbu vrásní ovlivòuje velikost mezery mezi pøidržovací deskou a vrcholem tažnice. Za normálních podmínek má odpovídat tloušce vlhèené lepenky zvìtšené o 0,2 mm. Tuhé lepenky vyžadují vìtší mezery. Dochází-li k prosekávání lepenky pøi tažení, musí se zvìtšit mezera i na úkor pravidelné tvorby vrásní. Nejvìtší namáhání lepenky je v místech proti tažné hranì tažnice a hranì tažníku (obr. 170).

194

TVAROVÁNÍ 194

TVAROVÁNÍ

pøidržovací deska pøidržovací deska

tažníktažník

lepenka lepenka

tažnice

a

tažnice

5,8

b

5s

5,8

b

5s

a

5s

5s Obr. 170 Namáhání lepenky pøi tažení a - namáhání lepenky v tažných hranách, b - geometrie profilu tažné hrany

Obr. 170 lepenky tažení 5,85 s (kde s je tlouška Správný profil tažné hrany (obr. Namáhání 170b) vymezuje obloukpøi o polomìru lepenky),a opsaný ze støedu vzdáleného 5 s od svislé stìny btažnice. - namáhání lepenky v tažných hranách, - geometrie profilu tažné hrany Namáhání lepenek se zmenšuje jejich preparací (mýdlem), která zmenšuje vnitøní tøení vláken, povrchovou úpravou nástrojù (klouzkem, voskem, mýdlem) a zaoblení hran tažníku (pokud se u finálního výrobku nepožaduje ostrá vnitøní hrana).

Správný profil tažné hrany (obr. 170b) vymezuje oblouk o polomìru 5,85 s (kde s je tlouška Dùležitým požadavkem pøi tažení lepenek je slisování vytvarované lepenky, zejména boèních lepenky), opsaný ze støedu vzdáleného 5 s od svislé stìny tažnice. stìn. Kvalitu slisování urèuje správná mezera mezi stìnami tažníku a tažnice. Šíøka mezery se

Namáhání jejich preparací (mýdlem), zmenšuje øídí tlouškoulepenek lepenky ase jejízmenšuje slisovatelností. Nelze použít jeden nástroj prokterá zpracování lepenekvnitøní tøení rozdílné tloušky nebo rozdílného vláknitého složení. voskem, Nástroje bývají úèelnì vláken, povrchovou úpravou nástrojù (klouzkem, mýdlem) a upraveny zaoblenípro hran tažníku výmìnu vìtšího nebo menšího prùmìru, jimiž lze upravovat (pokud se utažníkù finálního výrobku nepožaduje ostrá vnitøní hrana). šíøku mezery mezi tažníkem a tažnicí. To však je možné jen tehdy, jsou-li pøípustné menší rozdíly vnitøních rozmìrù tažených

Dùležitým požadavkem pøi tažení lepenek je slisování vytvarované lepenky, zejména boèních polotovarù. stìn. Kvalitu slisování urèuje správná mezera mezi stìnami tažníku a tažnice. Šíøka mezery se Na stupni slisování závisí, do jaké míry si tažený polotovar zachová tvar, který je mu udìlen. øídí tlouškou lepenky a její slisovatelností. Nelze použít jeden nástroj pro zpracování lepenek rozdílné tloušky nebo rozdílného vláknitého složení. Nástroje bývají úèelnì upraveny pro výmìnu tažníkù vìtšího nebo menšího prùmìru, jimiž lze upravovat šíøku mezery mezi tažníkem a tažnicí. To však je možné jen tehdy, jsou-li pøípustné menší rozdíly vnitøních rozmìrù tažených polotovarù. Na stupni slisování závisí, do jaké míry si tažený polotovar zachová tvar, který je mu udìlen.

TA TAŽENÍ

195

Stupeò slisování se odvozuje ze vztahu: Stupeò slisování se odvozuje ze vztahu:

sV = (1 - v ) . s kde sV - tlouška slisované lepenky,

kde sV - tlouška slisované lepenky,

s - tlouška neslisované lepenky, slisování

s - tlouška neslisované lepenky, v - faktor v - faktor slisování

Faktor slisování je u lepenek V literatuøe jsou udávány tyto V hodnoty faktorù slisování: Faktorrozdílný. slisování je u lepenek rozdílný. literatuøe jsou udávány

tyto hodnoty

slamìná lepenka ................................ 0,32

slamìná lepenka ................................ 0,32

døevitá lepenka ................................... 0,40 až 0,50

døevitá lepenka ................................... 0,40 až 0,50

šedá lepenka ...................................... 0,25 až 0,38

šedá lepenka ...................................... hnìdá lepenka .................................... 0,34 až 0,38

0,25 až 0,38

hnìdáselepenka 0,34 lepenky až 0,38a ztrátì tvaru Dokonalým slisováním zabrání .................................... zpìtnému pružení vytvarované taženého polotovaru.

Dokonalým slisováním se zabrání zpìtnému pružení vytvarované lepen

Stupeò slisování je také závislý na vlhkosti lepenky. Dobøe provlhèená lepenka má lepší taženého polotovaru. prùtažnost, a proto se snadnìji a lépe tvaruje. Pùsobením tepla pøi tažení dochází k èásteènému Stupeò taženého slisovánípolotovaru. je také závislý na vlhkosti lepenky. Dobøe odpaøování vody, a tím k vytvrzení

provlhèená prùtažnost, a proto se boèní snadnìji a lépe tvaruje. tepla pøi tažení doch Je-li mezera mezi nástroji pøíliš malá, stìny polotovarù se Pùsobením trhají a praskají. Pøi pøíliš velké mezeøeodpaøování je zase tvarování a polotovar si neudrží svùj tvar. vody,nedostateèné, a tím k vytvrzení taženého polotovaru. Nástroje se pøi tažení Je-li pohybují rychlostí mezi 20 - 120nástroji m min-1 . Vìtší být použita mezera pøílišrychlost malá,mùže boèní stìnyjenpolotovarù u kvalitnìjší lepenky (èas potøebný k vytvarování se zkracuje).

se t Pøi pøíliš velké mezeøe je zase tvarování nedostateèné, a polotovar si neudrží sv

Nástroje se pøi tažení pohybují rychlostí 20 - 120 m min-1 . Vìtší rychlost mù u kvalitnìjší lepenky (èas potøebný k vytvarování se zkracuje).

Vlastnosti lepenek urèených ke zpracování tažením Lepenky urèené k tažení se oznaèují jako tažné. Vyznaèují se dobrou tvárností, slisovatelností, tuhostí a schopností udržet si udìlený tvar (tj. po vytvarování musí být v lepence co nejmenší pnutí a musí se vytvoøit nové vazby mezi vlákny). Vlastnosti lepenek urèených ke zpracování tažením

Vrstvené lepenky z tenkých vrstev mají lepší tažnost než lepenky zplstìné z tlustých vrstev. Tažné lepenky mají být Lepenky nehlazené urèené (hlazenímk se zmenšuje slisovatelnost tažení se oznaèují jakoa tvarovatelnost). tažné. Vyznaèují se dobrou Slepované lepenky musí být slepovány lepidlem rozpustným ve vodì, které preparací pøechází vatelností, tuhostí a schopností udržet si udìlený tvar (tj. po vytvarování m do gelového stavu. Tím se umožòuje posunutí sousedních vrstev pøi tažení a jejich slepení co nejmenší pnutí a musí se vytvoøit nové vazby mezi vlákny). v novém útvaru.

Vrstvené lepenky z tenkých vrstev mají lepší tažnost Polepované lepenky musí být polepeny papírem vyrobeným z dlouhých vláken, nebo než vnìjšílepenky zplstìné lepenky mají Nejlépe být nehlazené (hlazením se jejichž zmenšuje vrstvy jsou pøi taženíTažné mimoøádnì namáhány. se pro tažení hodí lepenky, vnìjší slisovatelnost vrstvy jsou pevné, vyrobené z dlouhých vláken, a vnitøní vrstvy jsou mìkké a dobøe se zvrásòují.ve vodì, které p Slepované lepenky musí být slepovány lepidlem rozpustným Tažné lepenky nemají obsahovat stavu. více nežTím 10 % Pøi vìtším podílu sousedních plnidel se sicevrstev do gelového seplnidel. umožòuje posunutí zlepšuje tvarovatelnost , ale polotovary si špatnì udržují tvar.

pøi tažen

v novém útvaru.

Lepenky urèené k tažení nemají mít vìtší rozdíly v tloušce než 5 až 7 %.

Polepované lepenky musí být polepeny papírem vyrobeným z dlouhých vlá vrstvy jsou pøi tažení mimoøádnì namáhány. Nejlépe se pro tažení hodí lepe vrstvy jsou pevné, vyrobené z dlouhých vláken, a vnitøní vrstvy jsou mìkké a do

Tažné lepenky nemají obsahovat více než 10 % plnidel. Pøi vìtším podí zlepšuje tvarovatelnost , ale polotovary si špatnì udržují tvar. Lepenky urèené k tažení nemají mít vìtší rozdíly v tloušce než 5 až 7 %.

196

TVAROVÁNÍ

Objemová hmotnost má být: u døevité lepenky ................................. 600 až 700 kg m-3, u šedé lepenky .................................... 900 až 950 kg m-3, u hnìdé lepenky ................................. 650 až 720 kg m-3.

Preparace lepenek Preparací se snižuje vnitøní tøení v lepence i vnìjší tøení mezi lepenkou a nástroji. Tím se zlepšuje její tvarovatelnost. K preparaci se používá mýdlová voda (12 až 16 g jádrového mýdla na 1 litr vody). Mýdlo se ve vodì rozpouští a svaøí. Po vychlazení vznikne gelovitá hmota, která se po 12 hodinách stání opìt stane tekutou. Do uvedeného roztoku se pøidává glycerín, nikoliv však pøi preparování døevité lepenky (vznikají žluté skvrny). Preparaèní roztok se pøed nanášením na lepenku zahøívá, aby se snížila jeho viskozita. U tenèích lepenek se nanáší pouze na jednu stranu, u tlustších lepenek na obì strany. Preparací se má zvýšit vlhkost lepenky v prùmìru o 4 až 6 %, tj. na 12 až 16 %. Vìtší vlhkost zpùsobuje tvorbu puchýøù a zhoršuje udržení tvaru polotovaru. Preparovaná lepenka se zpracovává po 12 až 16 hodinách, aby se v ní preparace rovnomìrnì rozložila. Preparací se v dùsledku bobtnání vláken zvìtšuje tlouška lepenky, a to v závislosti na množství použitých preparaèních roztokù, na stupni klížení lepenky, na její objemové hmotnosti, na druhu vláken, z nichž je vyrobena, a na tom, jak dlouho preparaèní látka pùsobí. Tlouška lepenky po preparaci vzrùstá takto: døevitá lepenka ................................... o 19 %, šedá lepenka ...................................... o 14 %, hnìdá lepenka .................................... o 11 %.

Geometrie nástrojù Rozmìry nástrojù pro tažení cylindrických polotovarù se urèují podle prùmìru a výšky polotovaru, slisovatelnosti použité lepenky (faktoru slisování), tloušky lepenky a tepelné roztažnosti nástrojových ocelí (obr. 171). d1

Obr. 171 Geometrie nástrojù pro tažení d1 - prùmìr tažnice, d2 - spodní prùmìr tažníku,

d3

h

a

d3 - vrchní prùmìr tažníku, h - výška boèné stìny polotovaru,

d2

a - úhel sklonu tažníku

RAŽENÍ

197

Oznaèí-li se s

- tlouška lepenky pøed lisováním,

sv

- tlouška slisované lepenky,

v

- faktor slisování lepenky,

d

- prùmìr pøíøezu lepenky,

a

- šíøka odøezu (1 až 3 mm),

h

- výška taženého polotovaru,

pak geometrii nástrojù urèuje vztah:

pd 12 pd 32 4 4

<=> (d 1 + 2h)psV

který vyjadøuje plochu mezikruží mezi prùmìrem tažnice a vrchním prùmìrem tažníku. Ta musí být shodná s tlouškou zvrásnìné a slisované lepenky pøi vrcholu boèné stìny polotovaru. Z tohoto vztahu se odvodí vrchní prùmìr tažníku:

pd 12 - pd 32 = 4(d 1 + 2h) p sV

/ :p

d 12 - d 32 = 4(d 1 + 2h) sV d 3 = d 12 - 4(d 1 + 2h) sV Spodní prùmìr tažníku je d2 = d1 - 2 sv. Pomìr h : d1 mùže být 1:3 nebo nejvýše 1:2. Rozmìr pøíøezu dn = d1 + 2 h + 2 a, kde a = 1 až 3 mm na odstøižení okraje. Sklon tažníku k boèní stìnì tažnice se vypoèítá ze vztahu:

æ d2 - d3 ö d2 - d3 ç 2 ÷ ÷ tga = =ç 2h ç h ÷ è ø Pøi malém pomìru h : d1 mùže být tažník cylindrický, kdy d2 = d3. Vypoètené rozmìry se musí korigovat koeficientem roztažnosti použitých kovù podle provozní teploty tažnice a tažníku (který pøebírá 2/3 teploty tažnice). Nástroje pro tažení vyrábìjí specializovaní nástrojáøi.

5.2.2. Ražení Ražení je technologický postup, pøi kterém se papír nebo lepenka reliéfnì tvarují razícími nástroji. Vedle nejèastìjšího zpùsobu reliéfní ražby, pøi kterém se rovinný profil raženého materiálu reliéfnì tvaruje, se ojedinìle používají i ražby lisováním reliéfu na jedné stranì, nebo i rozdílnì na obou stranách raženého materiálu.

198

TVAROVÁNÍ

Ražbou se zlepšují užitnì funkèní vlastnosti papíru (napø. prùtažnost, tlumicí a fixaèní funkce) i vzhledové vlastnosti lepenkových výrobkù, zejména obalù (reliéfním zdobením). Hlubokou reliéfní ražbou - lisováním, se vyrábìjí z lepenek prostorové obalové prostøedky, jako jsou lepenkové tácky, misky, talíøe a obalové podložky. Tyto prostorové výrobky se liší od tìch, které jsou vyrábìny tažením tím, že se boèné stìny nevytváøí tvorbou vrásní a jejich slisováním, ale pøebytkový materiál výchozího pøíøezu se pøi prostorovém ztvárnìní na obvodu obloukovitì tvaruje. Reliéfní ražbou se vyrábí také obalovì funkèní materiály, u nichž reliéfní ztvarování zlepšuje jejich ochranné vlastnosti proti mechanickému poškození (napø. kulièková ražba papíru, ražba voluminézních papírù na výrobu rùzných vložek, proložek baleného zboží, balení cenných pøedmìtù i reliéfní tvarování papíru pro výrobu obalových fixaèních prvkù). Pro zlepšení vzhledových vlastností se ražba používá pøi výrobì luxusnìjších balících papírù a obalù z lepenek. (napø. pøi výrobì obalù na luxusní kosmetiku, potahových materiálù pro výrobu luxusních potažených kartonáží). Nejvíce se ražba uplatòuje ve výrobì spotøebitelských kartonáží, zejména u potištìných skládaèek, kde se reliéfní ražbou zvýrazòuje grafická úprava, nebo kdy je ražba výtvarnou reliéfní dekorací obalu. Ražba se využívá také u pøebalù na èokolády a mýdla, u etiket, u luxusnìjších sáèkù i znaèkovacích nálepek. Ražbou se také provádí tisk ražebními fóliemi, pøi kterém se na reliéfní útvar souèasnì pøi tvarování pøenáší film specielní barvy z ražební fólie, vedené mezi razícími nástroji. Tento druh ražby se øadí do technologie tisku. Ve zpracování papíru a lepenek se používá ražba desková na pøítlakových strojích v soustavì plocha - plocha (na razících lisech, pøíklopových lisech, horizontálních výsekových lisech). Ražba se na tìchto strojích provádí zpravidla souèasnì pøi vysekávání archù sdruženým planžetovým nástrojem na vysekávacích a tvarovacích lisech. Používá se rovnìž ražba válcová, pøi které pùsobí proti sobì soustava dvou válcù tlakem, kdy ražený materiál je zpravidla odvíjen z kotouèe a navíjen na kotouè. Ražba se provádí nástroji, které nejsou vyhøívány - studená ražba, nebo nástroji z nichž zpravidla jeden, nebo oba jsou vyhøívány - horká ražba. Podle provedení reliéfu na papíru nebo lepence podle výsledného efektu se rozlišují: a. ražba reliéfní

- desková (obr.172), - válcová (obr. 176 a),

b. ražba lisováním

- jednostranná

- desková (obr. 173),

- dvoustranná

- desková (obr. 174)

- válcová (obr. 176 b), (válcová se používá jen vyjímeènì) c. lisování (hluboká ražba) d. válcová ražba

(obr. 175).

RAŽENÍ

1 2 3 Obr. 172 Reliéfní ražba 1 - matrice, 2 - ražený materiál, 3 - patrice

1

2 Obr. 173 Jednostranná desková ražba 1 - patrice, 2 - ražený materiál

1 2 1

Obr. 174 Dvoustranná desková ražba 1 - razící deska - patrice, 2 - ražený materiál

1

2 3 Obr. 175 Lisování - hluboká ražba 1 - patrice, 2 - výlisek, 3 - matrice

199

200

TVAROVÁNÍ

1

1

2

2

3

a

b

Obr. 176 Válcová ražba a - reliéfní, b - jednostranná 1 - razicí válce, 2 - ražený materiál, 3 - protitlakový válec

Princip ražby Pøi ražbì se plocha papíru nebo lepenky reliéfnì tvaruje pùsobením tlaku nástrojù - soustavou matrice a patrice, patricí, nebo dvìma patricemi. Kvalita reliéfu ražby je ovlivnìna: ! razící silou (tlakem) a dosažením plného pøítlaku razících nástrojù, na tvaru a hloubce reliéfu ražby, ! kvalitou provedení a pøesnosti seøízení razících nástrojù ! vlastnostmi raženého materiálu, jeho tvarovatelnosti, obsahu jeho vlhkosti a stejnomìrnosti jeho tloušky, U horké ražby pak ještì: ! teplotou razících nástrojù, ! dobou, po kterou pùsobí razící nástroje (setrváním v pøítlaku) Kvalitní ražba mùže být dosažena správným pùsobením tìchto faktorù. Kvalitu ražby rovnìž ovlivòuje tlaková funkce razícího lisu, zejména nájezd do pøítlaku, setrvání v pøítlaku i odstup z pøítlaku. Rùzné druhy lisù a jejich tlakové principy, splòují tyto podmínky rozdílnì. Nìkteré lisy vybavené pro horkou ražbu, jsou vybaveny zpomalovacím zaøízením pøi setrvání v pøítlaku, vyhøívacím zaøízení zpravidla pro vyhøívání horní desky, ale i vyhøívacím zaøízením horní i dolní desky. Výkon vyhøívacích zaøízení dovoluje úpravy teploty pro každou výrobní rychlost. Zvolená správná teplota je udržována termostatem (pøi ražbì lepenek 110 až 130°C). Pøedností horké ražby je, že nedochází k deformací reliéfu pøi stohování a skladování a že zvyšuje lesk bronzovaného tisku. Razící lisy (zpravidla lisy pro kombinované vysekávání a tvarování lepenky), jsou vybaveny speciálním zpùsobem upínání matricových i patricových nástrojù do stroje.

RAŽENÍ

201

K ražení se nejlépe hodí papíry, kartóny a lepenky vyrobené z dlouhých vláken, tedy døevaprosté materiály z bunièin.

a. Reliéfní ražba Pøi reliéfním ražení se vytváøejí reliéfní útvary na papíru a lepenkách nikoliv stlaèením (slisováním) vláknité struktury, ale zmìnou linky profilu z rovného do reliéfního tvaru, pùsobením matrice a patrice. Pøi této deformaci dochází k protažení a pøeskupení vláken raženého materiálu. Výška raženého reliéfu vytváøeného matricí a patricí je vždy vìtší než tlouška raženého materiálu. Výška reliéfu a tvar jeho profilu musí být pøizpùsobeny vlastnostem materiálu. Èím je reliéf vyšší, strmìjší a èlenitìjší, tím víc se musí vláknitá struktura raženého materiálu protáhnout. Zvìtšená plocha reliéfu (zvìtšená délka linky profilu reliéfu) je pøi vhodném tvaru reliéfu utváøena také èásteèným stahováním materiálu z okolních ploch. Toto stahování má nejvhodnìjší prùbìh u útvarù podobných stupòování pyramid (obr. 177a). Jestliže tvar reliéfu zpùsobí "zablokování" materiálu stahovaného z okolních ploch, tj. když pøítlak matrice proti patrici v nìkterých místech materiál sevøe, zvìtší tlak tøení a znemožní posun raženého papíru (lepenky), tvoøí se reliéf mezi tìmito sevøenými místy pouze protažením vláknité struktury (obr. 177b). Vyžaduje-li tvar reliéfu vìtší prodloužení linky profilu, než je optimální protažení, praskají vnìjší vrstvy materiálu na vrcholcích reliéfu a nìkdy i na jeho úpatí.

1 a

2 c b

Obr. 177 Tvar reliéfu a - pyramidový reliéf - vhodný, b - nevhodný reliéf tvarovaný protažením materiálu, c - hloubka matrice (1) > výška reliéfu (2)

202

TVAROVÁNÍ

Pøi správné vlhkosti raženého materiálu se pøi dostateèném tlaku a teplotì nástrojù vytvoøí nová struktura, trhliny se zacelí a povrch raženého reliéfu se stává uceleným, nìkdy dokonce uzavøenìjším, než mìl papír pøed ražením. Pøi ražení barevných papírù nebo potiskù se v místech, kde došlo k "vylisování" nové vazby, koncentrují ve struktuøe materiálu barevné pigmenty, a proto mají tato místa tmavší odstín. Papír i lepenka se pøi ražení plnì pøizpùsobují tvaru reliéfu matrice a patrice. Pøesto výška reliéfu neodpovídá hloubce matrice, ale je o nìco menší (obr. 177 c). Pøesnost tvaru reliéfu (R) se vypoèítá ze vztahu:

R=

b ×100 a

(%),

kde R - pøesnost tvaru reliéfu, a - hloubka matrice, b - výška reliéfu na papíru (lepence). K pøesnému mìøení hloubky se používá speciálního mikroskopu, u kterého lze odeèítat nastavení výškové polohy pøi zaostøení na bod vrcholu a na bod úpatí reliéfu. Tímto mìøením se zjišují optimální podmínky pro kvalitní ražbu. Pokusy prokázaly, že pøi stejné ražební síle a stejné dobì ražení (5 sekund), se u lepenky chromonáhrady s rozdílným obsahem vlhkosti a pøi rozdílných teplotách nástrojù, vykázaly velmi rozdílné tvarové pøesnosti a kvality reliéfu. Èísla uvedená v tabulce vyjadøují procenta kvality reliéfù, která z pokusù vyplynula.

Teplota nástrojù (°C)

Obsah vlhkosti (v %)

20

60

100

5 8 12

60 65 80

65 90 95

75 95 97

Z údajù vyplývá, že tvar reliéfu provedený horkou ražbou, je tím pøesnìjší, èím vyšší je obsah vlhkosti raženého materiálu a èím vyšší je teplota razících nástrojù. Pøesnost tvarù ražby se také zlepšuje se zvìtšováním tlaku a prodlužováním ražení (èasu, po který nástroje zùstávají v pøítlaku). K ražení se nejlépe hodí papíry, kartóny a lepenky vyrobené z dlouhých vláken, tedy døevaprosté materiály z bunièin, s vyšším obsahem vlhkosti. Ražební síla závisí: ! na tvaru reliéfu a hloubce matrice, ! na pøesné poloze patrice proti matrici, ! na vlastnostech raženého materiálu, zejména na jeho tvarovatelnosti, na obsahu vlhkosti a na stejnomìrnosti jeho tloušky.

RAŽENÍ

203

Výsledek ražby do znaèné míry závisí také na meteriálu, z jakého jsou zhotoveny matrice a patrice. Mají být z rozdílných materiálù, jejichž kombinace mùže zajistit urèitou elasticitu ražebního systému.

Matrice a patrice Pro reliéfní ražbu se používá kovová matrice, která je buï ruènì rytá, nebo se ryje pomocí speciálních ryteckých fréz pracujících pantografickým zpùsobem podle reliéfního modelu. Originální matrice se zhotovuje z mosazi, bronzu nebo ze slitin horèíku a slouží k výrobì duplikátù. Duplikáty jsou z kovu, zhotovené galvanicky, nebo z plastù. Duplikáty z plastù jsou buï termosetické, vhodné pro horkou i studenou ražbu, nebo termoplastické, které se používají jen pro ražbu studenou. Mají velkou výdržnost, ale nemají dobrou vodivost tepla. Galvanické duplikáty se zhotovují z originální matrice, která se elektrolytickou cestou povlékne mìdìnou vrstvou. Sejmutá mìdìná vrstva se následnì zalije slitinou olova, antimonu a zinku. Ke zhotovení jednoduchých matric z kovù se používají speciální frézy, které ryjí trojrozmìrný reliéf, zpravidla negativnì, podle pozitivní pøedlohy. Tlouška matric je zpravidla 7 mm. Pro ražbu na horizontálních vysekávacích listech je zpravidla souèet výšky matrice a patrice 10 mm. Patrice se zhotovují buï pøímo ve stroji - z lepenkové podložky a pøídavné vrstvy speciální pasty, pøípadnì z patricové lepenky, nebo se zhotovují mimo stroj - zpravidla z plastù, které jsou upraveny pro okamžitou potøebu. Zhotovují se matricemi termoplastickým tvarováním.

1

a b

b

2

a

Obr. 178 Zpùsoby pøipevòování matric na tlakovou desku stroje 1 - matrice pøipevnìna na horní desce, 2 - matrice pøipevnìna na spodní desce (a - matrice, b - patrice)

204

TVAROVÁNÍ

Matrice pro ražbu v horizontálních lisech se montují buï na drážkovanou desku nebo na plástvovou desku (obr. 178). Pro pøesné nastavení matric do shodnosti reliéfu s tištìným obrazem se používají prùhledné filmové fólie, na nìž se zakreslí poloha jednotlivých matric podle pøedlohy potištìného archu. Nákres se kontroluje na více arších. Mùže se použít i potištìný arch, na kterém jsou vyøíznuty vymezující body pro umístìní matric. Nepokrývají-li matrice celou plochu stejnomìrnì, mùže se stát, že dojde k jednostrannì rozloženému tlaku, následkem èehož je ražba na jedné stranì archu tvarována výraznìji než na druhé stranì. Chyba se neodstraní zvìtšením tlaku, ale vylepením tzv. "slepých" matric a patric v pøíslušných místech, èímž se rozložení tlaku vyrovná.

Pøíprava patric Patrice musí mít tyto vlastnosti: ! ! ! !

pøesnou kresbu reliéfu, tvrdost pøizpùsobenou tvaru reliéfu a kvalitì raženého materiálu, její výroba musí být rychlá a jednoduchá, dlouhou životnost úmìrnou velikosti vyrábìné série.

Patrice se zhotovují z rùzných materiálù. Pùvodnì se slepovaly z vrstev papíru, kartónu nebo lepenky, vyøezávaly se do lepenky nebo se tvarovaly do zvlhèené kùže. Patrice se rovnìž vulkanizovaly z gumy pøímo do reliéfního útvaru. V moderní technologii se nejlépe osvìdèují patrice z lepenkové podložky a speciální patricové pasty, nebo z lepenkové podložky a patricové lepenky. Pøíprava lepenkové podložky je u obou postupù shodná. Používá se tvrdá šedá lepenka, prešpán nebo hnìdá lepenka, jejíž tlouška je 3 mm. Snadnìji se pracuje se dvìma vrstvami o tloušce 1,5 mm. Nastøíhané kousky lepenky se natøou lepidlem a rozloží nelepivou stranou k matrici. Pøiloží se nosná deska patric a soustava se zasune do stroje, kterým se pøitlaèí. Lepenkové podložky se pøilepí na nosnou patricovou desku. Potom se matrice nabarví nebo se pøiloží kopírovací papír, aby se získal obtisk na podložkách. Vytištìná místa se vyloží zhruba do výšky 1,5 mm lepenkou. Lepenka kolem motivu se na okrajích sešikmí. Podložky se navlhèí a pod tlakem se ve stroji razí reliéf. Pøi ražbì papíru se plochy mezi podložkami vyplní 2 mm tlustou lepenkou, nejlépe vlnitou. Tím se arch pøi ražbì nevlní a odstraní se pøípadné rozdíly v rejstøíku s potiskem. Pøi nepøesném reliéfu se vlhèení a ražba opakují. Po probìhnutí nìkolika archù strojem se znovu zkontroluje rejstøík s potiskem, nebo i v této fázi mohou ještì vzniknout rozdíly. Podložky se mohou zhotovit také mimo stroj, napø. v obtahovacím lisu. Zhotovení patric pomocí speciální patricové pasty, která dobøe nahrazuje døíve používanou sádru a klíženou sádru, je snadnìjší a rychlejší. Tato speciální pasta se zahøeje ve vodní lázni, až dosáhne žádoucí konsistence. Poté se nanese na podložky ve vrstvì silné pøibližnì 1 mm. Na místech s výraznìjším reliéfem se

RAŽENÍ

205

nanáší v úmìrnì tlustší vrstvì. U vìtších reliéfù se mùže postupovat ve dvou etapách vrstvení. Poté se patrice pokryjí tenkým vlhkuvzdorným papírem, který se na rozích pøilepí lepicí páskou. Matrice i patrice se naklouzkují a ve stroji se nìkolikrát uvedou do pøítlaku. Pasta vytvaruje reliéf. Dosáhne-li se dobrého výsledku, matrice a patrice se znovu naklouzkují a nechají se dále razit ve stroji 10 až 20 minut. Pøebytky vylisované pasty na okrajích se odstraní a okraje se pøesnì zbrousí. Pasta vytvrdne a vytvoøí houževnatý reliéf. Pøedností tohoto zpùsobu je dobrá tvarovatelnost, jemný a precizní reliéf ražby, velká tvrdost a odolnost. Hodí se proto pro velké výrobní série. Pøi druhém zpùsobu se pro zhotovení patric použije patricová lepenka (její tlouška je 1 mm), která se pøilepí na lepenkové podložky. Patricová lepenka se navlhèí a soustava matric a patric se uvede ve stroji do pøítlaku. Vznikne reliéf. Pøebyteèná lepenka je vytlaèena do okrajù reliéfu, odkud se odstraní odøíznutím a zbroušením. Povrchová plocha patrice se potøe vytvrzujícím prostøedkem. Pøi nedostateèném vytvarování reliéfu se na patrici nalepí další tenká vrstva patricové lepenky a reliéfní ražba se opakuje tak dlouho, dokud se nedosáhne kvalitní kresby reliéfu. Pøi použití plastikových, pøedem zhotovených patric, se tyto podlepí tvrdou lepenkou, aby patrice spoleènì s matricemi dosáhly výšky 10 mm. Patrice se položí na matrice a v rozích se pøilepí lepícími páskami. Zadní strana se opatøí nánosem lepidla a pøítlakem ve stroji se patrice pøilepí na nosnou patricovou desku. Pøi horké ražbì je pøíprava patric obdobná. Musí být použito patricové lepenky a speciálního cementu na ražbu, které dobøe odolávají teplu (speciální patricová pasta tuto vlastnost nemá). Tvarování patric je tøeba provádìt pøi normální provozní teplotì. Rozdíly v teplotì by mohly zavinit rozpínání a tvarové odchylky od tištìného obrazu. Teplota razicích matric se udržuje i pøi pracovních pøestávkách. Hlavní pøedností horké ražby je trvalejší a odolnìjší reliéf. Pøi stohování a skladování archù se reliéfy nedeformují. Dosahuje se rovnìž zvýšeného lesku bronzovaného tisku. Trvanlivost a odolnost reliéfu horké ražby je urèitou pøedností proti studené ražbì. Tato pøednost je však odvislá od doby setrvání v pøítlaku razících nástrojù, což ovlivòuje výrobní rychlost, která musí být vhodnì pøizpùsobena. Razicí teplota se pohybuje mezi 80 až 100 °C u papíru a mezi 110 až 130 °C u lepenky. Pro ražbu se používají razicí lisy, které pracují soustavou plocha - plocha. Jsou konstruovány pro jedno i dvoustrannou obsluhu, která zajišuje optimální využití výkonu lisu pøi zdlouhavém ruèním nakládání. U ruèního nakládání potištìných archù se zajišuje dodržení rejstøíku mezi potiskem a ražbou nakládáním na dvì jehlièky umístìné na protitlakové desce stroje. Nákládací otvory jsou po stranách archu napichovány pøi tisku na tiskovém stroji. Dnes se ražba provádí nejèastìji na horizontálních vysekávacích lisech i na pøíklopových lisech. Moderní vysekávací lisy jsou pro ražbu vybaveny rùznými drážkovanými a plastovými deskami pro pøipevòování matric. Nìkteré typy jsou vybaveny i pro horkou ražbu. Mechanické nakladaèe archù jsou shodné s nakladaèi tiskových strojù. Shodný zpùsob nakládání pøi zachování nakládací strany umožòuje zabezpeèit rejstøík mezi tvarem reliéfu a potiskem.

206

TVAROVÁNÍ

Na strojích, které jsou vybaveny dostateèným tlakem, lze provádìt ražbu souèasnì s vysekáváním a rýhováním planžetovým nástrojem (obr. 179). Tento kombinovaný zpùsob je velmi racionální, avšak velmi nároèný na pøípravu a seøízení, které si vyžádají mnoho èasu. Urèení velikost a poètu ražených motivù závisí na tom, jak velký tlak je zapotøebí pro vysekávání a rýhování. Matrice se vsazují do otvorù vyøezaných v pøekližce (obr. 179 a). Ražený motiv nemùže být pøíliš blízko rýhovaných linek.

h

H

j p

i

a E

b Obr. 179 Nástroje pro ražbu sdruženou s vysekáváním a rýhováním a - soustava nástrojù, H - výška vysekávacího nástroje, h - výška hliníkové podložky, i - rýhovací matrice, j - rýhovací nástroj, p - tlouška vysekávaného a raženého materiálu, E - souèet výšky matrice a patrice, b - znázornìní stahování raženého materiálu pøi ražbì a rýhování,

Musí se pøihlížet k šíøce rýhovacích matric a protipùsobicímu pnutí, které na jedné stranì vzniká rýhovanou linkou a na druhé stranì razicí matricí. Stahování lepenky pøi ražbì (obr. 179 b) zpùsobuje, že se pøetrhají spojné mùstky a pøíøezy se rozdìlují. Proto se musí zvìtšit poèet spojných mùstkù. V nìkterých pøípadech mají skládací krabice na rozdíl od ostatních obrácené rýhování (FlipTop). Jestliže se toto protirýhování nachází v blízkosti reliéfu ražby, mohou být ražba i rýha provedeny souèasnì najednou razicí matricíi. Tato matrice je vyryta tak, že ražený motiv a rýha jsou vyhloubeny (obr. 180). Razicí patrice (z plastiku nebo zhotovená ve stroji), pak slouží jako ½rýhovací nástroj½.

RAŽENÍ

207

øez A÷A

r

A r

s

s A

a

b

Obr. 180 a - pøíøez ražené a rýhované skládaèky, b - matrice a patrice, A÷A - øez soustavou razicích nástrojù, S - reliéf ražby, r - protirýha (ostatní rýhy jsou provedeny normálnì, viz rýhování lepenky)

208

TVAROVÁNÍ

Matrice se upínají na hliníkové podložky k pøekližkové desce. Výška podložky se vypoèítá podle vzorce: h = H - (E + p), kde h je výška podložky, H - výška vysekávacího nástroje, E - souèet výšky matrice a patrice, p - tlouška raženého materiálu. Tlouška patrice má být pokud možno 1,5 mm. Tenèí patrice jsou køehké, tlustší vyvolávají vìtší pnutí mezi ražbou a rýhováním. Nejvhodnìjší z hlediska vyrovnání výšky jsou v tomto pøípadì patrice z plastù zhotovené mimo stroj. Pøi pøípravì stroje k vysekávání pøi souèasné ražbì se postupuje tak, že se nejdøíve provede pøesná pøíprava vysekávání a rýhování, potom se zhotoví patrice nasazením na matrice a pøilepením na protitlakovou desku a nakonec se zpøesní pøíprava vysekávání a provede se koneèná úprava ražby. Pøíprava je velmi nároèná a vyžaduje urèitou praxi.

b. Ražba lisováním Jednostranná desková ražba. Pøi jednostranné ražbì se na jedné stranì papíru nebo lepenky vylisuje razícím nástrojem reliéfní profil, pøièemž druhá rubová strana zùstává rovná. Tento zpùsob je ve zpracování papíru a lepenek používán ojedinìle. Ve výrobì obalù z tlustších lepenek lze zpùsob použít pro dekorativní úpravu, napø. u luxusnich dárkových obalù. Používá se v knihaøské výrobì k ražbì knižních desek. Dvoustranná ražba lisováním. Pøi dvoustranné ražbì lisováním jsou na obou stranách raženého materiálu razícími nástroji vylisovány reliéfní profily. Dochází k místnímu ztlaèení vlákníté struktury raženého materiálu. Tímto zpùsobem lze razit jen tlusté a voluminésní lepenky. Zpùsob se používá ojedinìle napø. pro ražbu zdobných peèetí, mincí a firemních znakù, nebo grafických reliéfních uprav (napø. u vnìjších a vnitøních stran vík luxusní dárkové kartonáže).

c. Lisování (hluboká ražba) Lisováním se vyrábìjí lepenkové talíøe, tácky, misky a podložky. Z výseku lepenky se pomocí patrice a matrice vytváøí prostorový výlisek, pøièemž pøebývající materiál na obvodu výseku je obloukovitì tvarován (tím se liší ražba lisováním od tažení lepenek). Lepenky urèené k lisování mají být tažné, schopné ražby. Velmi vhodným materiálem je døevitá lepenka, celulózový kartón nebo vrstvené lepenky z bunièny a døevoviny. Podle velikosti výlisku se používají lepenky 0,5 až 1 mm tlusté. Podmínkou kvalitní výroby je stejnomìrnost jejich tloušky.

RAŽENÍ

209

Lepenka má obsahovat asi 7 % vlhkosti. Pøi vìtší vlhkosti je nebezpeèí, že se budou tvoøit puchýøe a tmavé skvrny (hnìdnutí). Pøi výrobì potištìných papírových talíøù se hrubý povrch lepenek obtížnì potiskuje, a proto se lepenky urèené k lisování polepují potištìným chromopapírem o plošné hmotnosti asi 90 g m-2. Obvod tvaru lepenkového pøíøezu, ze kterého má být výlisek zhotoven, se musí rovnat délce vrchní hrany výtisku.

h

d2

d1 dz Obr. 181 Geometrie pøíøezu a výlisku d1 - spodní prùmìr kruhového výlisku, d2 - horní prùmìr výlisku, dz - prùmìr kruhového pøíøezu, h - výška výlisku

Pøi lisování lepenkového talíøe kruhového tvaru (obr. 181) se prùmìr výseku lepenky, ze kterého bude tvarován, vypoèítá ze vzorce:

d z = d1 + 2

2 æ d 2 - d1 ö ç ÷ + h2 è 2 ø

kde dz - prùmìr kruhového výseku, d1 - vnìjší prùmìr dna talíøe, d2 - støední prùmìr horního okraje talíøe, h - výška talíøe. Potom vzniká pøebytek materiálu na vrcholu hrany talíøe (ls), který je tøeba obloukovitì tvarovat.

ls = p (d z - d 2 ) Délka jednoho oblouku závisí na poètu obloukù, jimiž je okraj talíøe tvarován. Pøi výrobì matric a patric pro lisování je stejnì jako pøi ražbì tøeba dbát, aby byly zhotoveny z rozdílného materiálu (princip pružnosti). Na bìžných kloubových lisech s ruèním nakládáním výsekù a na tzv. revolverových lisech se pøi menších výškách výlisku obvykle používají mosazné patrice a lepenkové matrice. Lepenkové matrice jsou elastické a umožòují rovnomìrné rozdìlení tlakù. V tomto pøípadì je vyhøívána pouze patrice.