DE60030234T2

DE60030234T2 - Verfahren und gerät zum heisssiegeln

Info

Publication number: DE60030234T2
Application number: DE60030234T
Authority: DE
Inventors: Ikuo Zuiko Corporation Settsu-shi TACHIBANA; Kiyofumi Zuiko Corporation Settsu-shi INOUE
Original assignee: Zuiko Corp
Current assignee: Zuiko Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP2000255518A; EP1103367A4; DE60030234D1; JP4359357B2; US6546987B1; CN1160184C; WO2000053397A1; EP1103367B1; CN1296441A; EP1103367A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heißsiegelverfahren und eine Vorrichtung zum Heißsiegeln thermoplastischer Materialien, z.B. Nonwovens und Kunststoffe, die weitverbreitete Anwendung als medizinisches Hygienematerial und als Verpackungsmaterial gefunden haben.
Hintergrund der Erfindung
Das Verfahren zum Heißsiegeln eines thermoplastischen Materials (Thermofusionsmaterial) ist günstig insofern, als es keine Adhäsivmaterialien erfordert und einen fusionierten Bereich mit einer gewünschten Gestalt bilden kann. Daher ist es weltverbreitet im Einsatz. Die gut bekannten Heißsiegelverfahren umfassen Stabsiegelverfahren, Gleitspaltsiegelverfahren, Bandsiegelverfahren und Rollwalzenverfahren, wobei das Flachmaterial kontinuierlich heißgesiegelt wird durch Erwärmen entweder einer Walze oder einer Gegenwalze und Durchleiten einer Mehrzahl von bandartigen Flachmaterialien, von denen mindestens eines aus einem thermoplastischen Material hergestellt ist, durch einen Raum zwischen den Walzen. Häufig wird eine Heißsiegelklinge an der Walze angebracht. In diesem Falle werden Siegelbereiche in vielfältigen Formen auf dem Thermofusionsflachmaterial gebildet, der Spur folgend, die durch die Rotation der an der peripheren Oberfläche der Walze bereitgestellten Heißsiegelklinge entsteht.
Grundsätzlich ist es möglich, ein Thermofusionsmaterial heißzusiegeln, jedoch entsteht häufig eine ungenügende Siegelung, wenn multilagige Materialien oder dicke Flachmaterialien gesiegelt werden. Normalerweise weist die Oberfläche des Flachmaterials, die mit dem anderen zusammenzusiegelnden Flachmaterial in Kontakt steht (Siegeloberfläche), eine niedrigere Temperatur auf als die Oberfläche des Flachmaterials, die mit einer Heizwalze in Kontakt steht. Es ist daher besonders schwierig, die Temperatur der Siegeloberflächen der multilagigen Materialien oder dicken Flachmaterialien auf das zum Heißsiegeln ausreichende Niveau in so kurzer Zeit zu steigern, dass die Heißsiegelung vollständig ist, durch Inkontaktbringen dieser Materialien mit einer Heizwalze. Die Produktivität sinkt mit sinkender Fertigungsgeschwindigkeit, wenn man nur darauf abzielt, das zum Heißsiegeln ausreichende Temperaturniveau durch Erhöhen einer Kontaktzeit zwischen der Heizwalze und dem Flachmaterial zu erzielen. Andererseits, wenn die Temperatur der Heizwalze höher gesetzt wird, ist damit zu rechnen, dass unerwünschte Erscheinungen auftreten, z.B. die, dass die Oberflächen der multilagigen Materialien oder dicken Flachmaterialien reißen und dadurch Löcher bekommen können oder steif werden.
Die DE 1704041 offenbart eine Vorrichtung zum Siegeln von thermoplastischen Folien gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, welche eine Folie in demselben Siegelbereich siegeln kann, indem eine Mehrzahl von Schweißleisten, die um den Gegenzylinder angeordnet sind, veranlasst werden, mit dem Gegenzylinder zusammenzuarbeiten.
Es wird an eine Anpassung eines neuen Verfahrens gedacht, wobei die Siegelklinge mehrmals auf den Siegelbereich angewendet wird, während die Temperatur der Heizwalze auf dem Niveau gehalten wird, welches die Oberfläche der multilagigen Flachmaterialien oder dicken Flachmaterialien nicht abträglich beeinflusst. Die Ergebnisse der von den betreffenden Erfindern durchgeführten Untersuchungen zeigen jedoch, dass auf die erste Siegelung folgende, in dem Teil durchgeführte Siegelvorgänge von dem ersten Siegelbereich abweichen, wenn das Flachmaterial kontinuierlich mittels einer Mehrzahl von Heißsiegelvorrichtungen (die mit einem Paar von Walzen ausgestattet sind) gesiegelt wird. Wenn solche Abweichungen zwischen Siegelbereichen auftreten, kann die gewünschte Siegelfestigkeit nicht erzielt werden und das Gesamterscheinungsbild verschlechtert sich infolge der Dehnung in dem Bereich von gesiegelten Teilen.
Die vorliegende Erfindung wird also gemacht, um ein Heißsiegelverfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen derselbe Teil des multilagigen Flachmaterials oder des dicken Thermofusionsflachmaterials mehrmals gesiegelt werden kann, um ausreichende Siegelfestigkeit zu erhalten, ohne die Oberflächenlage dieser Materialien abträglich zu beeinflussen.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, einem Verfahren zum Heißsiegeln einer Mehrzahl von Flachmaterialien, welche durch einen Raum zwischen einer Siegelwalze und einer gegenüber der Siegelwalze bereitgestellten Gegenwalze geleitet werden, umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens einer Mehrzahl von Siegelwalzen, welche mit Siegelklingen auf die Gegenwalze hin versehen sind, und den Schritt des Siegelns desselben Siegelbereichs der Flachmaterialien mindestens zweimal und Drücken des gesiegelten Flachmaterials gegen die Gegenwalze mittels eines Flachmaterial-Andrückglieds. Durch die Anwendung dieser Struktur wird es wahrscheinlich, denselben Siegelbereich des Flachmaterials mehrmals heißzusiegeln. Als eine Folge kann das Siegeln innerhalb des Temperaturbereichs durchgeführt werden, der die Oberflächenlage des Flachmaterials nicht abträglich beeinflusst, und die ausreichende Siegelfestigkeit kann erhalten werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist eine erläuternde Darstellung einer Heißsiegelvorrichtung, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, aber ohne ein Flachmaterial-Andrückglied.
2 ist eine erläuternde Darstellung, welche eine Struktur eines Flachmaterial-Andrückgliedes gemäß vorliegender Erfindung zeigt.
3 ist eine Querschnittsteilansicht, welche die Struktur der Flachmaterial-Andrückglieder gemäß vorliegender Erfindung zeigt.
4 ist eine erläuternde Darstellung, welche die Bewegung der Flachmaterial-Andrückglieder zeigt.
5 ist eine erläuternde Darstellung, welche die Bewegung der Flachmaterial-Andrückglieder zeigt.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Ein Heißsiegelverfahren gemäß Anspruch 4 ist zum Heißsiegeln einer Mehrzahl von Flachmaterialien gedacht, welche durch einen Raum zwischen einer ersten Siegelwalze und einer gegenüberliegend zu der Siegelwalze bereitgestellten Gegenwalze geleitet werden, um die Flachmaterialien zu siegeln, wobei das Verfahren den Schritt des Andrückens des gesiegelten Flachmaterials gegen die Gegenwalze durch ein Flachmaterial-Andrückglied und Durchleiten des gesiegelten Flachmaterials durch einen Raum zwischen der Gegenwalze und einer zweiten Siegelwalze, die gegenüberliegend zu der Gegenwalze bereitgestellt ist, um den Siegelbereich der Flachmaterialien mindestens zweimal zu siegeln, umfasst. Durch die Anwendung dieser Struktur wird es wahrscheinlich, denselben Teil des Flachmaterials mehrmals zu siegeln. Mit dem vorstehend erwähnten Verfahren kann das Siegeln innerhalb des Temperaturbereichs durchgeführt werden, der die Oberflächenlage des Flachmaterials nicht abträglich beeinflusst, und es kann ausreichende Siegelfestigkeit erzielt werden.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1 dient zur Durchführung des in Anspruch 4 angegebenen Heißsiegelverfahrens und umfasst eine Mehrzahl von Siegelwalzen mit Siegelklingen und eine mit allen den Siegelwalzen in Kontakt stehende Gegenwalze, wobei zu siegelnde Flachmaterialien durch Räume zwischen der Mehrzahl von Siegelwalzen und der Gegenwalze hindurch geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flachmaterial-Andrückglied, welches dazu in der Lage ist, das gesiegelte Flachmaterial anzudrücken und freizugeben, an der Gegenwalze bereitgestellt ist und zusammen mit der Gegenwalze rotiert.
Das Flachmaterial-Andrückglied ist so ausgebildet, dass es mit der Oberfläche der Walze in Kontakt gebracht oder von dieser getrennt werden kann. Durch die Anwendung des Flachmaterial-Andrückgliedes, welches das Flachmaterial nur bei Bedarf andrücken kann, kann eine Siegelung in demselben Bereich des Flachmaterials durchgeführt werden, ohne die Geschwindigkeit der Linie zu vermindern.
Die Vorrichtung nach Anspruch 2 ist eine Vorrichtung, bei der ein Bereich benachbart zu der Mehrzahl von Siegelklingen der Siegelwalze und/oder die Gegenwalze mit einem diamantartigen Kohlenstoff beschichtet ist.
Der diamantartige Kohlenstoff bildet einen derart harten Film, dass es möglich wird, die Siegelklinge und die Gegenwalze, mit der die Siegelklinge in Kontakt kommt, über einen längeren Zeitabschnitt hinweg zu verwenden.
Die Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben. Konventionellerweise wird eine kleine Zugspannung für Weichfolienflachmaterialien verwendet, wenn sie transferiert werden, weil damit zu rechnen ist, dass sie in dem Herstellungsprozess versetzt werden (mäandern). Wenn das Flachmaterial durch Wärme erweicht wird, ist damit zu rechnen, dass der Bereich benachbart zu dem Siegelbereich durch die Spannkraft ausgedehnt wird. Ferner wird möglicherweise ein Wärmeschrumpf des Flachmaterials durch Kristallorientierung verursacht. Es ist daher schwierig, denselben Teil des Flachmaterials heißzusiegeln, wenn der Positionsversatz von Siegelbereichen auftritt, selbst wenn mehrere der Heißsiegelvorrichtungen bereitgestellt sind, von denen jede eine Paar von Walzen und eine Klinge gleicher Gestalt aufweist, und das Flachmaterial kontinuierlich durch den Raum zwischen den Walzen geleitet wird.
Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Struktur angepasst, wobei eine der Komponenten, welche sind Siegelwalze und Gegenwalze, in Einzahl vorliegt, und die jeweils andere der Walzen, die mit der einzelnen Walze in Kontakt kommt, in Mehrzahl vorliegt.
Wenn das Thermofusionsflachmaterial mehrmals gesiegelt wird, während es mit einer beliebigen der Walzen in Kontakt steht, kann der Positionsversatz minimiert werden.
1 ist eine erläuternde Querschnittsdarstellung, die eine Heißsiegelvorrichtung 1 zeigt, umfassend drei Siegelwalzen (eine erste Siegelwalze 11, eine zweite Siegelwalze 12 und eine dritte Siegelwalze 13) und eine Gegenwalze 2. Jede der Siegelwalzen 11–13 weist nicht dargestellte Heizmittel auf; so wird die periphere Oberfläche jeder Siegelwalze mit einer Siegelklinge auf die zum Siegeln geeignete Temperatur erwärmt. Es ist bevorzugt, wenn die Gegenwalze 2 ebenfalls Heizmittel aufweist und durch die Heizmittel erwärmt wird. Ferner kann ein Stabmantelheizer oder andere Heizmittel, z.B. ein Hochfrequenzheizmittel, ein Heizer mit Strahlung im extremen Infrarotbereich oder ein Ölheizer, dem Bereich benachbart zu den Siegelwalzen 11–13 zusammen mit den nicht dargestellten Heizmitteln bereitgestellt sein, um zu verhindern, dass die Temperatur um einen Bereich der vorstehenden Klinge herum während der Rotation der Siegelwalzen 11–13 abfällt.
Die erste Heißsiegelung wird durchgeführt, wenn zwei kontinuierliche Flachmaterialien 31, 32 durch einen Raum zwischen der ersten Siegelwalze 11 und der Gegenwalze 2 geleitet werden. Sodann werden die Flachmaterialien 31, 32 durch den Siegelbereich zu einem Flachmaterial 33 integriert. In Kontakt mit der Gegenwalze stehend wird das Flachmaterial 33 dann transferiert und dann die Siegelung erneut, durch die zweite Siegelwalze 12 durchgeführt. Der zweite Siegelbereich kann mit dem ersten Siegelbereich in Übereinstimmung gebracht werden durch Anpassen der Umfangsgeschwindigkeit der ersten Walze, der zweiten Walze, der dritten Walze und der Gegenwalze. Die dritte Siegelung wird in ähnlicher Weise mittels der dritten Siegelwalze 13 in demselben Siegelbereich des Flachmaterials durchgeführt, der durch die erste und die zweite Siegelung erzeugt worden ist.
Entweder das Flachmaterial 31 oder das Flachmaterial 32 kann ein Thermofusionsmaterial sein. Jedes der Flachmaterialien 31, 32 kann ein multilagiges Flachmaterial sein, gebildet durch Übereinanderlegen einer Mehrzahl von Flachmaterialien. In diesem Fall ist ein Thermofusionsmaterial an der Siegeloberfläche 31a des Flachmaterials 31 oder an der Siegeloberfläche 32a des Flachmaterials 32 bereitzustellen. Wenn eine Mehrzahl von Siegelungen mittels einer Mehrzahl von Heißsiegelvorrichtungen, von denen jede ein Paar Walzen umfasst, durchgeführt werden, ist damit zu rechnen, dass das Mäandern auftritt, wenn das Flachmaterial entlang einem Durchlass zwischen den Vorrichtungen transferiert wird. Bei der vorliegenden Erfindung kann das Mäandern jedoch verhindert und derselbe Teil des Flachmaterials gesiegelt werden, weil dreifache Siegelungen in einem solchen Zustand durchgeführt wird, in dem das Flachmaterial 33 in Kontakt mit der Gegenwalze 2 gehalten wird.
Es ist bevorzugt, wenn die Gegenwalze 2 Flachmaterialhaltemittel aufweist, um das Mäandern weiter zu verhindern und eine Mehrzahl von Siegelungen in demselben Bereich des Flachmaterials durchzuführen. Als Flachmaterialhaltemittel werden verwendet: (1) Luftsaugöffnungen, (2) reibungswiderstanderhöhende(-vermindernde) Mittel und (3) ein Flachmaterial-Andrückglied. Wenn ein beliebiges der oben erwähnten Flachmaterialhaltemittel zusammen mit einem/mehreren der anderen verwendet wird, kann das Mäandern eines einlagigen Flachmaterials noch mehr verhindert werden. Diese Flachmaterialhaltemittel werden im Folgenden detailliert erläutert.
(1) Luftsaugöffnungen
Luftsaugöffnungen sind an der peripheren Oberfläche der Gegenwalze 2 bereitgestellt, ausgenommen der Siegelbereich (der Teil, wo die Klinge der Siegelwalze mit der Gegenwalze über das Flachmaterial in Kontakt steht), und die Breite des Bereichs, wo Luftsaugöffnungen an der peripheren Oberfläche der Gegenwalze bereitgestellt sind, ist im Wesentlichen gleich der Breite des Flachmaterials 32. Bei dieser Ausführungsform wird das gesiegelte Flachmaterial 33 entlang dem Durchlass in der Vorrichtung transferiert, während es durch die Luftsaugwirkung gehalten wird. Somit werden die erste Siegelung, die zweite Siegelung und die dritte Siegelung in demselben Teil des Flachmaterials durchgeführt, da der Versatz des Flachmaterials verhindert wird. Es ist leicht, das Flachmaterial durch die Luftsaugwirkung zu halten, wenn das Flachmaterial 31 oder das Flachmaterial 32 aus einem gasimpermissiblen Material hergestellt sind; es ist jedoch häufig schwierig, das Flachmaterial durch einfaches Einstellen solcher Elemente wie Windkraft, Winddruck etc. zu halten, wenn das Flachmaterial aus einem gaspermissiblen Material hergestellt ist, z.B. aus einem Nonwoven.
(2) Reibungswiderstanderhöhende(-vermindernde) Mittel
Wenn das Flachmaterial 32 aus einem gaspermissiblen Material hergestellt ist, z.B. aus einem Nonwoven, zeigt das gesiegelte Flachmaterial 33 die Neigung, sich in der Transfer-(Bewegungs-)richtung gemäß der auf es aufgebrachten Spannung auszudehnen, und das Flachmaterial 33 wird in der Breitenrichtung schmäler, auch wenn das Flachmaterial 33 unter Kontakt mit der Walze (der Siegelwalze 11, der zweite Siegelwalze 12, der dritte Siegelwalze 13 oder der Gegenwalze 2) transferiert wird. Also wird der Positionsversatz der Siegelung verursacht. Es ist bevorzugt, den Reibungswiderstand der Walzenoberfläche zu erhöhen, um den Versatz des Flachmaterials nicht zu verursachen. Andererseits: wenn der Reibungswiderstand der Walzenoberfläche zu groß ist, so wickelt sich ein von langen dünnen Fasern gebildetes Nonwoven um die Walze, da Nonwoven, wenn es als ein Flachmaterial verwendet wird, leicht zottig wird. In diesem Fall muss der Reibungswiderstand der Walzenoberfläche vermindert werden, damit das Flachmaterial 33 leicht von der Walze abläuft. Die reibungswiderstanderhöhenden Materialien, wie Gummi, Urethan, oder die reibungswiderstandvermindernden Materialien, wie Teflon, MC-Nylon und verschiedene Siliciummaterialien, werden in die Walze eingeführt, oder die Wal zenoberfläche wird mit solchen Materialien beschichtet, um den Reibungswiderstand der Walzenoberfläche einzustellen. Ferner kann die Rauheit der Walzenoberfläche eingestellt werden durch eine Behandlung wie Thermospritzen, Kugelstrahlen etc. Kombinationen von mehreren der oben genannten Behandlungen können verwendet werden.
(3) Flachmaterial-Andrückglied
Ein Flachmaterial-Andrückglied dient dazu, das Flachmaterial 33 gegen die Gegenwalzenoberfläche zu drücken. Aus der Sicht des kontinuierlichen Siegelns ist das Flachmaterial-Andrückglied in der Weise bereitzustellen, dass es das Flachmaterial andrücken und freigeben kann. Anders ausgedrückt: es ist notwendig, dass das Flachmaterial-Andrückglied mit dem Flachmaterial in Kontakt gebracht und wieder von ihm getrennt werden kann. So sind z.B. kreuzförmige Rillen 41, 42, die sich in der Radialrichtung erstrecken, an einer seitlichen Oberfläche der Walze gebildet, und Flachmaterial-Andrückglieder 51, 53, welche entlang der Rille 41 gleitbeweglich sind, und Flachmaterial-Andrückglieder 52, 54, welche entlang der Rille 42 gleitbeweglich sind, sind bereitgestellt wie in 2 und 3 gezeigt. Die Flachmaterial-Andrückglieder 51–54 rotieren gemeinsam mit der Gegenwalze 2. Andererseits sind Kurvenfolger 61, 62, 63, 64 an den Flachmaterial-Andrückgliedern 51, 52, 53 bzw. 54 bereitgestellt.
Da der führende Endbereich 51x des Flachmaterial-Andrückgliedes von dem Material gebildet ist, welches einen hohen Reibungswiderstand aufweist, z.B. Gummi, wird das Flachmaterial sicher gehalten. Der Kurvenfolger 61, der mit dem Flachmaterial-Andrückglied 51 verbunden ist, und der Kurvenfolger 53, der mit dem Flachmaterial-Andrückglied 53 verbunden ist, sind in der Weise bereitgestellt, dass sie in die Führungsrille 9 der Führungsplatte 8 passen, die unabhängig von der Gegenwalze ist. Somit können der Kurvenfolger 61 und der Kurvenfolger 63 entlang der Rille 9 gleiten. Der Kurvenfolger 62 und der Kurvenfolger 64, die in 3 nicht gezeigt sind, sind ebenfalls in der gleichen Weise ausgebildet.
4 und 5 sind erläuternde Darstellungen, die die Bewegungen der Führung 9, der Kurvenfolger und der Flachmaterial-Andrückglieder zeigen. Wie in 5 gezeigt, zieht die Führung 9 zwar eine Kreisbogenspur mit einer Distanz l₁ zu einem Wellenzentrum, die kleiner ist als l₂, in der Zone Z, aber eine Kreisbogenspur mit einer Distanz l₂ zu einem Wellenzentrum in ca. 2/3 des Gesamtkreislaufs der Walze. Zwar ist das führende Ende des Flachmaterial-Andrückgliedes 54, wie in 4 gezeigt, von der peripheren Oberfläche der Gegenwalze 2 getrennt, jedoch führt das Flachmaterial-Andrückglied 54b einen Gleitversatz aus, als wenn es sich dem axialen Zentrum nähert, wenn der Kurvenfolger 64 entlang der Führungsrille 9 gleitet, um in die Z-Zone zu gelangen, und erreicht den durch eine Phantomlinie (das Flachmaterial-Andrückglied 54) gezeigten Ort. Als eine Folge davon wird das führende Ende 54x des Flachmaterial-Andrückgliedes 54b in Kontakt mit der peripheren Oberfläche der Gegenwalze 2 gedrückt und drückt dadurch das Flachmaterial gegen die Walzenoberfläche, wie auch in der 5 gezeigt. Das Flachmaterial-Andrückglied 51 versetzt seine Position von der Position, in der es mit der Walzenoberfläche in Kontakt ist, in die Position, in der es von der Walze getrennt ist (51b), während das Flachmaterial-Andrückglied 54 die oben erwähnte Bewegung ausführt.
Es ist bevorzugt, wenn die Zone Z, wie ein 4 gezeigt, an dem Punkt beginnt, wo die erste Siegelung durch die Siegelwalze 11 durchgeführt wird, und an dem Punkt endet, wo das Flachmaterial 33 in den Raum zwischen der dritte Siegelwalze 13 und der Gegenwalze 2 eingeführt wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird es möglich, eine Mehrzahl von Siegelungen in demselben Teil des Flachmaterials durchzuführen, weil die zweite Siegelung und/oder die dritte Siegelung durchgeführt werden kann, während das Flachmaterial, an dem die erste Siegelung ausgeführt wurde, sicher gehalten wird.
Die Gestalt der Führungsrille 9 kann veränderbar sein gemäß der Zahl der Siegelwalzen und deren Setzposition. Ein Solenoid-Aktuator oder ein Luftzylinder kann als Antriebsmittel verwendet werden, um das Flachmaterial-Andrückglied in Kontakt mit der Gegenwalze zu bringen und von ihr zu trennen.
Die Siegelwalzen und die Gegenwalze, wie in 1 beschrieben, können austauschbar sein (die in Anspruch 1 und Anspruch 5 angegebene Struktur). Anders ausgedrückt: eine Heißsiegelvorrichtung umfasst drei Gegenwalzen (11, 12, 13) und eine Siegelwalze. Gemäß dieser Ausführungsform sind drei Siegelklingen in gewissen Teilen der Oberfläche der Siegelwalze 2 gebildet, wo jede Gegenwalze mit der Siegelwalze über das Flachmaterial in Kontakt kommt. Die Umfangsgeschwindigkeit jeder Walze kann eingestellt werden. Es ist wünschenswert, Flachmaterialhaltemittel an der Siegelwalze bereitzustellen.
Die Zahl der einen Walzen (Siegelwalze oder Gegenwalze), die in Mehrzahl vorliegen, ist nicht auf drei begrenzt, wie in 1 gezeigt; es ist also möglich, einen Entwurf wie gewünscht zu ändern. Die Heißsiegelbedingung zum Erhalt einer ausreichenden Siegelfestigkeit kann gemäß der Siegelklingengestalt (Siegelfläche), dem Flachmaterial, der Zahl der Flachmaterialien usw. variieren. So kann z.B. in dem Falle, dass zwei Polyolefin-Flachmaterialien, welche mindestens 60 Gew.-% Polyolefin enthalten, durch das Linearsiegeln verbunden werden, die ausreichende Siegelfestigkeit erhalten werden, indem sie mit einem Druck von 20–60 kg/mm bei einer Temperatur von 80°C oder mehr beaufschlagt werden. Somit kann, mit der vorerwähnten Heißsiegelbedingung als Referenz, die Siegelbedingung variiert werden. Ferner kann das Verfahren angewendet werden, bei dem die periphere Geschwindigkeit der Walze geändert wird unter Konstanthaltung der Rotationsgeschwindigkeit der Walze durch Versetzen eines axialen Zentrums der Siegelwalze oder der Gegenwalze, um die Siegelzeit zu ändern.
Bei der Heißsiegelvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung sind der Bereich benachbart zu der Siegelklinge der Siegelwalze und die gesamte periphere Oberfläche der Gegenwalze mit einem diamantartigen Kohlenstoff beschichtet, so dass die Abnutzung der Walze verhindert wird und die Walzen längere Zeit verwendet werden können.
Der der Siegelklinge benachbarte Bereich umfasst mindestens das führende Ende der Siegelklinge. Alle Dimensionen der Siegelklinge oder die gesamte periphere Oberfläche der Siegelwalze, einschließlich des Bereichs, wo die Sie gelklinge vorsteht, können mit dem diamantartigen Kohlenstoff beschichtet sein, weil die Klinge normalerweise von der peripheren Oberfläche der Siegelwalze um ca. 1–20 mm vorsteht. Es ist bevorzugt, wenn die ganze periphere Oberfläche der Gegenwalze mit dem diamantartigen Kohlenstoff beschichtet ist, um zu gestatten, dass die Siegelklinge mit jedem Teil ihrer peripheren Oberfläche in Kontakt kommen kann.
Der diamantartige Kohlenstoff, der erzeugt wird durch Kohlenstoffionenkollision über einer Basisplatte, ist eine Hartkohlenstoffmembran wie Diamant, jedoch ohne Kristallinität zu zeigen. Das Plasma-CVD-Verfahren kann verwendet werden, um den diamantartigen Kohlenstoff mit den oben erwähnten Eigenschaften aufzubringen. Wenn die diamantartige Kohlenstoffbeschichtungslage abgenutzt ist infolge des wiederholten Gebrauchs über einen langen Zeitabschnitt hinweg, kann sie erneut aufgebracht werden nach Abziehen der diamantartigen Kohlenstofflage mit der peripheren Oberfläche der Schneidklinge. Edelstahl, verschiedene Legierungen, Aluminiumoxid und Keramikmaterialien können für die Siegelklinge oder die Gegenwalze verwendet werden.
Verglichen mit den Herstellungskosten der Siegelwalze durch die Verwendung einer superharten Legierung können die Herstellungskosten für die Siegelwalze durch die Verwendung des diamantartigen Kohlenstoffs auf weniger als ein Drittel reduziert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Da das Heißsiegelverfahren und die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung so ausgebildet sind, dass sie denselben Teil des Flachmaterials mehrmals siegeln können, kann eine Hochgeschwindigkeitsheißsiegelung des Multiflachmaterials oder des dicken Flachmaterials durchgeführt werden, ohne die Oberflächenlage des Flachmaterials infolge Überhitzung zu schädigen. Die Ausbildung der Heißsiegelvorrichtung mit Flachmaterialhaltemitteln kann das Mäandern des Flachmaterials verhindern und ermöglicht es, auf die erste Siegelung folgende Siegelungen durchzuführen, während das Flachmaterial, an dem die erste Siegelung durchgeführt worden ist, gegen die Walze gedrückt wird.
Gemäß der anderen Ausführungsform, wobei der diamantartige Kohlenstoff auf den Bereich benachbart zu der Heißsiegelklinge oder auf die periphere Oberfläche der Gegenwalze aufgebracht wird, wird die Abnutzung der Siegelklinge oder der Gegenwalze wesentlich vermindert.

Claims

Heißsiegelvorrichtung, umfassend: eine Mehrzahl von Siegelwalzen (11, 12, 13) mit einer Mehrzahl von Siegelklingen und eine der Mehrzahl von Siegelwalzen (11, 12, 13) gegenüberliegend bereitgestellte Gegenwalze (2), wobei zu siegelnde Flachmaterialien (31, 32) durch Räume zwischen der Mehrzahl von Siegelwalzen (11, 12, 13) und der Gegenwalze (2) hindurch geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flachmaterial-Andrückglied (51, 52, 53, 54), welches das gesiegelte Flachmaterial (33) andrücken und freigeben kann, an der Gegenwalze (2) bereitgestellt ist und zusammen mit der Gegenwalze (2) rotiert.
Heißsiegelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Bereich benachbart zu der Mehrzahl von Siegelklingen (11, 12, 13) und/oder die Gegenwalze (2) mit einem diamantartigen Kohlenstoff beschichtet ist.
Heißsiegelvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei eines der Flachmaterialien (31, 32) aus einem Thermofusionsmaterial hergestellt ist.
Verfahren zum Siegeln von Flachmaterialien (31, 32), umfassend die Schritte: Durchleiten der Flachmaterialien (31, 32) durch einen Raum zwischen einer Gegenwalze (2) und einer ersten Siegelwalze (11), die der Gegenwalze (2) gegenüberliegend bereitgestellt ist, um die Flachmaterialien (31, 32) zu siegeln; und Andrücken des gesiegelten Flachmaterials (33) gegen die Gegenwalze (2) durch ein Flachmaterial-Andrückglied (51, 52, 53, 54) und Durchleiten des gesiegelten Flachmaterials (33) durch einen Raum zwischen der Gegenwalze (2) und einer zweiten Siegelwalze (12), die der Gegenwalze gegenüberliegend bereitgestellt ist, um das Flachmaterial (33) zu siegeln.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend den Schritt des Anpassens der Umfangsgeschwindigkeit der ersten Siegelwalze (11), der zweiten Siegelwalze (12) und der Gegenwalze (2), so dass ein erster Siegelbereich und ein zweiter Siegelbereich übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei eines der Flachmaterialien (31, 32) aus einem Thermofusionsmaterial hergestellt ist.