DE1294175B

DE1294175B - Vorrichtung zum Herstellen der Verbindungsnaehte von mindestens zwei sich ueberlappenden Lagen von Folien aus insbesondere faserigen Werkstoffen, wie Papier od. dgl., mittels Ultraschallschwingungen versetzter Sonotroden

Info

Publication number: DE1294175B
Application number: DEH55200A
Authority: DE
Inventors: Branstner Rudolf
Original assignee: FR Hesser Maschinenfabrik AG
Current assignee: FR Hesser Maschinenfabrik AG
Priority date: 1965-02-17
Filing date: 1965-02-17
Publication date: 1969-09-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen der Verbindungsnähte von mindestens zwei sich überlappenden Lagen von Folien aus insbesondere faserigen Werkstoffen, wie Papier od. dgl., mittels in Ultraschallschwingungen versetzter Sonotroden. Eine solche Vorrichtung dient vorzugsweise für die Ausbildung von Verpackungen oder Verpackungsbehältnissen beliebiger Form, z. B. Aufgußbeuteln.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei der Herstellung solcher Verbindungsnähte mittels rollen- oder scheibenartiger Sonotroden (deutsche Auslegeschrift 1 156 303, »Industrie-Anzeiger«, Essen, Nr. 7, 1963) häufig Nahtstellen entstehen, die nicht nur nicht genügend fest sind, sondern auch noch brüchig sein können, so daß mit einer solchen Naht versehene Verpackungsbehältnisse unbrauchbar sind oder werden. Derartige fehlerhafte Stellen treten vielfach dort auf, wo die Naht, z. B. bei Faltbeuteln, über unterschiedlich große Lagendicken geführt ist.
Nun ist es zwar bekannt (deutsches Patent 629 842), zum Verheften von Papierblättern dieselben zwischen geriffelten oder gezahnten Hefträdern hindurchzuführen und zur Entlastung dieser Heftnaht neben derselben eine parallel verlaufende Sicke zu erzeugen. Die bei der hier erfolgenden Ineinanderverzahnung der Papierlagen erzielbare Festigkeit der Heftnaht ist jedoch zu gering, um z. B. bei Aufgußbeuteln ein sicheres Halten der Verbindungsnähte zu gewährleisten.
Ferner ist (deutsche Auslegeschrift 1 115 120) eine Vorrichtung zum Gummieren von Materialfolien bekannt, mit der zwecks Herstellung von Klebstoffverbindungsnähten diese Nähte nicht mehr ununterbrochen ausgebildet, sondern in einer Reihe von kleinflächigen Verbindungsstellen aufgeteilt werden sollen, falls gewünscht wird, daß die jeweilige Naht z. B. durchlässig für Gas oder Flüssigkeiten sein soll oder geringere Ansprüche an ihre Festigkeit gestellt werden bzw. ein leichteres Lösen der gebildeten Nähte beabsichtigt ist.
Schließlich ist es bekannt, Werkstoffe durch Punktschweißung, und zwar auch unter Anwendung von Ultraschall miteinander zu verbinden (»Nachrichtentechnik«, Nr. 11 [1961], Heft 10; deutsche Patentschrift 330 570 ; »Ultrasonics«, Jan./März 1964; »Kunststoff-Rundschau«, 1962, Februar). Soweit es sich dabei um die Verwendung von Papier handelt, wird dasselbe entweder mit einer Kunststoffolie verbunden, oder aber es werden Papiere miteinander verschweißt, die je nach der angestrebten Festigkeit der Naht einen mehr oder weniger großen Wachsauftrag auf ihrer Oberfläche erhalten.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß gleichmäßigere und zerreißfestere Verbindungsnähte entstehen, die auch von wechselnden Lagendicken weitgehend unabhängig sind.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Arbeitsfläche der Sonotroden bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß in eine Vielzahl von im Verhältnis zur Gesamtfläche der Naht kleine, durch Vertiefungen voneinander getrennten Flächeneinheiten aufgeteilt ist. Diese Lösung ergibt den Vorteil, daß eine Unterbrechung der Rißbildung (infolge der Versprödung) und darüber hinaus die Bildung einer elastischen Zone zwischen den Schweißflächen gewährleistet ist, so daß sich eine zwar durchlässige, aber gegen unbeabsichtigtes Lösen, insbesondere beim Eintauchen von Teebeuteln in Wasser, gesicherte Naht erzielen läßt.
Vorteilhaft weisen gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal die Flächeneinheiten der Sonotroden eine ballige Oberfläche auf. Ferner können gemäß vorteilhafter weiterer Erfindungsmerkmale die Flächeneinheiten der Sonotroden rechteckig oder parallelogrammförmig ausgebildet und zur Längsachse der Sonotroden schräg angeordnet sein. Ein weiteres vorteilhaftes Erfindungsmerkmal bezieht sich darauf, daß mehrere Reihen von versetzt zueinander angeordneten Flächeneinheiten auf den Sonotroden vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Nähte ergeben in jedem Fall auf Grund praktischer Erfahrungen bei wirtschaftlicher Fertigung eine wenn auch nicht gasdichte, so doch sehr gleichmäßig feste und zumindest auch streudichte Verbindung, wobei die Qualität der Verbindungsnaht auch nicht mehr von einer genauen Einhaltung der Frequenz und Amplitudengröße der Ultraschallschwingungen abhängig ist, wie das bei den bisherigen Herstellungsverfahren der Fall war. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß die Flächenbemessung der einzelnen Naht- bzw.
Sonotrodeneinheiten vorteilhaft zwischen 1 und 5 mm2 liegt.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen einiger Beispiele von erfindungsgemäß ausgebildeten Verbindungsnähten sowie einer scheibenförmigen Sonotrode der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Es zeigen Fig. 1 bis 3 drei verschiedene Beispiele von Ausschnitten einer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten einfachen Überlappungsnaht, F i g. 4 die schaubildliche Darstellung einer scheibenförmigen Sonotrode zur Verwendung bei einer Vorrichtung zur Herstellung einer weiteren Nahtform und Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt des Sonotrodenumfanges entsprechend der strichpunktierten Einkreisung V der F i g. 4.
In F i g. 1 bis 3 sind zwei Folienlagen oder -bahnen 1 und 2 so übereinandergelegt, daß sie sich einfach überlappen. Diese Bahnen 1 und 2 sind lediglich an den Flächenteilen 3 bzw. 4 bzw. 6 mittels einer in Ultraschallschwingungen versetzten Sonotrode fest miteinander verbunden, deren Arbeitsfläche in eine Vielzahl von im Verhältnis zur Gesamtfläche der Naht kleine, durch Vertiefungen voneinander getrennte Flächeneinheiten aufgeteilt ist (F i g. 4 und 5). Derartige Sonotroden können je nach der Art und Länge der Verbindungsnaht sowie des verwendeten Folienmaterials und der Art und Form des mit der Naht zu versehenden Körpers, z. B. einer Verpackung, als Scheiben, Walzen, Stempel u. dgl. ausgebildet sein. Ebenfalls je nach den vorgenannten Bedingungen weisen die Nahtteile 3, 4, 6 unterschiedliche Umrißformen auf und sind z. B. quadratisch, parallelogrammartig, rhombisch oder rechteckig ausgebildet, ohne daß hierdurch eine Beschränkung gegeben sein soll, da auch sonst denkbare Umrißformen von Fall zu Fall gewählt werden können.
Diese Flächenteile der Verbindungsnähte sind in Nahtlängsrichtung reihenweise angeordnet, wobei auch mehrere Reihen nebeneinanderliegend vorgesehen sein können. Je nach der Umrißform dieser

Claims

Flächenteile können letztere von Reihe zu Reihe oder in ein und derselben Reihe auch gegeneinander versetzt werden. Bei der in F i g. 2 dargestellten einreihigen Naht sind die Flächenteile 4 derselben in Form länglicher Parallelogramme ausgebildet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die zwischen den Flächenteilen4 befindlichen Streifenteile 5 verhältnismäßig lang ausfallen, so daß eine bessere Nahtdichtheit erreicht wird. Für besondere Ansprüche an die Dichtheit der Naht, z. B. bei der Herstellung von Verpackungen für Mehl oder andere pulverige Güter werden die in Fig. 3 gegeneinander versetzt angeordneten Flächenteilreihen 6 hergestellt, so daß eine Art Labyrinthdichtung vorliegt.

F i g. 4 und 5 erläutern die Ausbildung einer scheibenförmigen Sonotrode 7 für die Herstellung einer einreihigen Verbindungsnaht, deren Flächenteile Rechteckform aufweisen. Die Arbeitsfläche dieser Sonotrode 7, d. h. der Scheibenumfang ist in einer Anzahl Flächeneinheiten 8 aufgeteilt, die gemäß Fig. 5 ballig ausgeformt sind, um eine noch innigere Verbindung der Nahtflächenteile zu erreichen.

Eine derartige Sonotrode 7 wird z. B. stirnseitig von einer Welle 9 aufgenommen, welche die Verbindung der Sonotrode mit dem Ultraschallgenerator darstellt. Die Arbeitsweise und Ausbildung einer mit dieser Sonotrode 7 arbeitenden Vorrichtung im ein- zelnen braucht nicht beschrieben zu werden, da sie durchaus bekannt ist und nicht zur Erfindung gehört.

Im übrigen geben die in Fig. 4 dargestellten unbezeichneten Richtungspfeile insofern einen ausreichenden Hinweis.

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Herstellen der Verbindungsnähte von mindestens zwei sich überlappenden Lagen von Folien aus insbesondere faserigen Werkstoffen, wie Papier od. dgl., mittels in Ultraschallschwingungen versetzter Sonotroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche der Sonotroden in eine Vielzahl von im Verhältnis zur Gesamtfläche der Naht kleine, durch Vertiefungen voneinander getrennte Flächeneinheiten aufgeteilt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächeneinheiten eine ballige Oberfläche aufweisen.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch zur Längsachse der Sonotroden schräg angeordnete rechteckige oder parallelogrammförmige Flächeneinheiten.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere Reihen von versetzt zueinander angeordneten Flächeneinheiten.