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DE970084C - Verfahren und Einrichtungen zum Warmverschweissen von thermoplastischen Folien oder Flaechen mit Belaegen aus thermoplastischen Materialien - Google Patents

Verfahren und Einrichtungen zum Warmverschweissen von thermoplastischen Folien oder Flaechen mit Belaegen aus thermoplastischen Materialien

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Publication number
DE970084C
DE970084C DEB25485A DEB0025485A DE970084C DE 970084 C DE970084 C DE 970084C DE B25485 A DEB25485 A DE B25485A DE B0025485 A DEB0025485 A DE B0025485A DE 970084 C DE970084 C DE 970084C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
coverings
zone
thermoplastic
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEB25485A
Other languages
English (en)
Inventor
Marius Berghgracht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Application granted granted Critical
Publication of DE970084C publication Critical patent/DE970084C/de
Expired legal-status Critical Current

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Description

AUSGEGEBEN AM 21. AUGUST 1958
B 25485 XI39a
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Warmverschweißen von thermoplastischen Folien, insbesondere von Flächen mit Aufstrichen oder Belägen aus thermoplastischem Material, zur Herstellung oder zum Verschließen von Verpackungsbeuteln, Verpackungsschachteln od. dgl., bei dem die Folien oder die Flächen mit den einander zugekehrten Belägen unter Erwärmung an der zu verschließenden Naht zusammengedrückt werden.
Bei der Herstellung und beim Verschließen von Verpackungen, Faltbeuteln od. dgl. der vorerwähnten Art ist man bisher allgemein so vorgegangen, daß die Folien oder die Beläge aus thermoplastischem Material an den Schweißnähten durch Erwärmung in plastischen Zustand übergeführt werden und daß dann ein eingestellter Druck zum Zusammenfügen des Materials an der Naht ausgeübt wurde. Dieser Druck mußte eine bestimmte Stärke besitzen, so daß dadurch das ao plastische Material seitlich weggedrückt wurde, womit an der Naht nicht genügend Material verblieb, um an der Schweißnaht eine ausreichende oder die gleiche Festigkeit zu erreichen wie an sonstigen Teilen des Faltbeutels od. dgl. Unter »5 Umständen konnte sogar durch zu starken Druck
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oder zu hohe Temperatur die Dichtigkeit des Faltbeutels an der Schweißnaht durch dieses Verfahren verlorengehen. Eine Verstärkung des Materialbelages an den Nahtteilen der Flächen 5 oder Folien oder eine Erhöhung der Temperaturen oder Drucke führte nicht zu besseren, sondern zu schlechteren Ergebnissen.
Um die Nahtverbindungen bei der Herstellung oder zum Verschließen von Faltbeuteln od. dgl. aus
ίο thermoplastischen Folien, insbesondere aus Flächen aus Papier od. dgl. mit Belägen aus thermoplastischen Materialien, auch bei verhältnismäßig dünnen Folien oder Belägen, so zu verbessern, daß die Festigkeit an den Nähten absolut ausreicht oder
die gleiche oder etwa die gleiche ist wie an den übrigen Teilen der Packungen, ohne daß die Dichtigkeit nachteilig beeinflußt wird, besteht das Verfahren nach der Erfindung darin, daß nach Erwärmung der Folien oder der thermoplastischen
Flächenbeläge auf die zu verschweißenden Flächen an der Schweißnaht zunächst nur ein leichter, das erweichte plastische Material nicht zum seitlichen Ausweichen bringender Preßdruck ausgeübt wird, worauf der Druck mit fortschreitender Abkühlung des thermoplastischen Materials fortschreitend größer gewählt wird.
Durch einen verhältnismäßig nur leichten Druck auf die zu verschweißenden Stellen wird das durch Erwärmung plastisch gemachte Material der Folie
oder des Belages seitlich nicht weggedrückt, so daß man mit verhältnismäßig dünnen Folien oder Belägen arbeiten kann. Erst hinter der eigentlichen Schweißzone wird der Druck entsprechend der Abkühlung und entsprechend der sich damit ergeben-
den allmählichen Verminderung des plastischen Zustandes fortlaufend so vergrößert, daß die Verbindung der Flächenteile aufrechterhalten wird, aber auch dann kein seitliches Wegdrücken des Materials stattfinden kann. Die Dicke der Folien bzw. der Beläge wird damit an den Schweißnähten aufrechterhalten, so daß eine feste, innige Verbindung an diesen Nähten vorhanden ist, die auch nicht zu Undichtigkeiten führen kann.
Die zur Ausführung dieses Verfahrens dienende Einrichtung kennzeichnet sich im wesentlichen durch eine Transportvorrichtung, z. B. eine Transportrinne od. dgl., mit Vorwärmzone, eine aus einen leichten Druck auf das Schweißgut ausübenden, beheizten Backen oder Druckrollen bestehende Schweißzone und eine aus mehreren fortschreitend einen steigenden Druck auf das Schweißgut ausübenden, unbeheizten Rollenpaaren oder Backenpaaren bestehende Preß- und Abkühlzone. Dabei kann die Transportvorrichtung beliebig in Form einer Transportrinne, eines Transportbandes oder in Form von Walzen mit Greifzangen od. dgl. ausgebildet sein, und zwar je nachdem, ob nur Schweißnähte zum Verschließen der gefüllten Packung oder ob bei der Herstellung der FaItbeutel od. dgl. Schweißnähte und zusätzliche Faltlinien od. dgl. hergestellt werden sollen.
Die Diagramme in Fig. ι der Zeichnung zeigen den Temperaturverlauf, den Verlauf des plastischen Zustandes und des ausgeübten Druckes als Funktion der Zeit.
Nach -dem Diagramm steigt während der Periode A-B1 die Temperatur auf der Kurve T1-X1 gleichmäßig in einer ersten Phase an, die die Vorwärmung des thermoplastischen Materials darstellt. Der plastische Zustand des thermoplastischen Materials folgt einer Parallelkurve A-Y1, während welcher Zeit der. ausgeübte Preßdruck auf die sich berührenden Flächen Null ist (Linie A-B1). Während der Zeit B1-B2 werden die beiden sich berührenden Flächen in einer Zange, zwischen einem Paar Backen oder zwischen Rollen leicht zusammengedrückt. Dabei ist die Temperatur und die Plastizität bis auf ein Maximum gestiegen, welches über die Kurventeile X1-X2 und F1-F2 etwa aufrechterhalten wird. Beim Austritt aus den Preßbacken im Zeitpunkt B2 beginnt der Druck gleichmäßig zu steigen, und die Temperatur beginnt gleichmäßig auf der Kurve X2-D abzufallen, ebenso wie die Plastizität des thermoplastischen Materials auf der Kurve Y2-E. Der Druck wächst
während der Zeit B2-C entsprechend dem Kurvenstück F-G gleichmäßig an, um dann plötzlich im Zeitpunkt C Null zu werden (Kurve G-C).
Die Plastizität des thermoplastischen Materials ist unterhalb der Temperatur T0 vernachlässigbar klein, so daß es von diesem Zeitpunkt an nicht mehr erforderlich ist, mit dem Zusammenpressen der einander berührenden, zu verschweißenden Flächen fortzufahren, sobald die Temperatur unter diesen Grenzwert abgesunken ist.
Die Gründe, beim Verschweißen in der vorerwähnten Weise zu verfahren, ergeben sich daraus, daß, wenn ein großer Preßdruck in dem Augenblick angewendet wird, in dem die Temperatur und die Plastizität ein Maximum erreicht haben, das plastische Material nach außen aus der Druckzone herausgepreßt wird und dementsprechend aus der Schweißlinie oder dein Schweiß streifen der zu verbindenden Flächen, womit man das große Risiko eingeht, daß an dieser Schweißlinie oder an diesem Schweißstreifen zu wenig oder überhaupt kein thermoplastisches Material vorhanden ist, so daß die Verschweißung der sich berührenden Flächen überhaupt verhindert wird oder zumindest eine Schwächung des Materials entlang der Schweißlinie oder des Schweißstreifens eintritt.
Wenn andererseits der Druck unmittelbar nach der intensiven Erhitzung nachläßt, können sich die zu verschweißenden Flächen, die immer eine bestimmte Elastizität behalten und auch Stoßen unterworfen werden, selbst schon bei leichten Stoßen voneinander lösen. Ein Loslösen der sich in Berührung befindlichen Flächen voneinander ist daher unvermeidbar, denn das noch warme und also noch flüssige thermoplastische Material besitzt iao keine ausreichende Haftfähigkeit, um die beiden sich berührenden Flächen in Berührung zu halten.
Durch das Verfahren nach der Erfindung ist demgegenüber nur eine dünne Lage oder Schicht aus thermoplastischem Material erforderlich, und jede Überschußmenge kann wegfallen, da praktisch
keine Möglichkeit zum Ausweichen des Materials während der Anwendung des Preßdruckes besteht. Größerer Druck wird nur dann angewendet, wenn das Material bereits wieder eine größere Viskosität S infolge der Abkühlung erreicht hat.
Für jeden Einzelfall ist es naturgemäß erforderlich, eine maximale Temperatur und einen Preßdruck zu wählen, die bzw. der von der Natur der zu verschweißenden Flächen und von der Art des
ίο verwendeten thermoplastischen Materials abhängt. In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung zur Warmverschweißung gemäß dem Verfahren nach der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 2 stellt ein Ausführungsbeispiel mit schematischer vertikaler Ansicht eines Teiles einer an sich bekannten Maschine zur Herstellung von Beuteln dar. Die Fig. 2 zeigt den Abschnitt der Fassongebung und der Warmverschweißung der Beutelböden.
Die Beutelröhren, die in einem anderen Teil der Maschine mit nach innen gefalteten Klappen hergestellt werden, kommen flach bei 1 an und laufen zwischen den Rollen 2, 3 und 4 hindurch, wo sie ausgerichtet werden. Sodann laufen sie an umlaufenden Messern S und 6 vorbei, die die Faltlinien des Bodens markieren und das Ende falten, bevor der Boden gebildet wird.
Die Mitnahme erfolgt auf dem Zylinder 7, der gegebenenfalls beheizt werden kann, um eine Vorwärmung zu erreichen. Das Ende des Beutels wird durch erwärmte Zangen 8 des Zylinders 9 erfaßt und leicht zusammengedrückt. Nach einer 8A-Umdrehung des Zylinders 9, die etwa 1 bis 1V2 Sekunden in Anspruch nimmt, wird der Beutel durch die Zangen 11 erfaßt, die auf dem Zylinder 10 angeordnet sind, wo der Teil des Beutels, der durch die Zangen 8 erwärmt worden ist, jetzt stark zusammengepreßt wird. Eine einfache und bekannte Anordnung nimmt das Ende des Beutels bei Herausnähme aus der Zange 8 auf, faltet es und preßt es stark zusammen. Dabei arbeiten mit dem umlaufenden Messer 10' die Zangen 11 zusammen, um die Herstellung der Bodenfaltung des Beutels zu gewährleisten.
Die Beutel, deren Böden vollkommen miteinander verschweißt sind, werden dann bei 12 aufgestapelt, wo sie durch einen Anschlag 13 gehalten werden.
Die Fig. 3 zeigt in schematischer Perspektive die
Einrichtung für das Zuschweißen von mit beliebigem Inhalt gefüllten Beuteln.
Die gefüllten Beutel kommen in der Transportrinne 14 an, in der sie sich durch ihr Eigengewicht gleitend durch einen Stößel oder durch eine Rollbahn oder ein Transportband verschieben. Dabei sind die oberen Verschlußfaltungen durch mehrere Daumen nach unten heruntergedrückt, wobei man an Stelle der Daumen auch eine ähnlich wirkende Vorrichtung verwenden kann, und die beiden zu verschweißenden Flächen 15 und 15' liegen unmittelbar aneinander, und zwar so, daß die thermoplastischen Belege einander zugekehrt sind.
Die gestrichelt angedeutete Zone 16 erhält nun irgendeine beliebige Vorrichtung zur Erwärmung,
z. B. elektrische Widerstände, Infrarotstrahler od. dgl., die derart angeordnet sind, daß ein positiver Temperaturgradient in Richtung der Vorwärtsbewegung des Beutels vorhanden ist, d. h. die Temperatur steigt vom Eintritt in diese bis zum Austritt aus dieser Vorwärmzone gleichmäßig an. Vor dem Austrittsende dieser Zone befindet sich ein Paar erwärmter Backen 17, 17', die· z. B. durch einen elektrischen Widerstand beheizt werden. Die Beheizung dieser Zange kann auch auf beliebige andere Art, z. B. durch Hochfreqenzstrom, durchgeführt werden. Die Backen 17, 17' führen abwechselnd eine Bewegung zueinander und voneinander weg entsprechend dem eingezeichneten Pfeil 18 aus, und diese Bewegung wird mit der Vorwärtsbewegung der Beutel in Gleichlauf, gebracht.
Die Form und die Abmessungen der wirksamen Flächen 19 der Backen 17 und 17' sind der Form und den Abmessungen der Schweißlinie oder des Schweißstreifens angepaßt.
Durch Federungen 20 kann der Druck der Backen 17 und 17' gegeneinander eingestellt werden. Damit ist es, wie oben ausgeführt wurde, möglich, den angewendeten Druck der Backen gerade so groß zu wählen, daß die inneren Flächen der beiden miteinander zu verschweißenden Flächen vollkommen miteinander in Berührung gebracht werden. Die durch die Zange oder die Backen erzeugte Wärme zuzüglich der Wärme, die bereits durch die Vorwärmung in der Zone 16 ausgeübt wurde, ist ausreichend, um das thermoplastische Material vollständig zu erweichen und an der Stelle gut plastisch zu machen, wo die Verschweißung stattfinden soll. Unmittelbar nach der Erwärmung und nach Anwendung des leichten Druckes durch die Backen 17, 17' werden die Beutelenden 15, 15' auf der oberen Verschlußseite zwischen den Rollen 21, 21' und 22, 22' und 23, 23' usw. zusammengedrückt. Diese Rollen, die sich frei um ihre vertikale Achse drehen können, werden nicht erhitzt, jedoch erwärmen sich die ersten Rollen 21, 21' in unmittelbarer Nähe der warmen Preßbacken 17, 17', während die Rollen 22, 22', die schon weiter von den Preßbacken entfernt liegen, weniger warm sind, so daß die Temperatur der Rollen mit wachsender Entfernung von den Preßbacken sehr schnell bis auf die umgebende Temperatur absinkt.
Jede Rolle ist mit einer Vorrichtung versehen, durch die die Höhe des Druckes, der auf die zu verschweißenden Flächen angewendet wird, eingestellt werden kann.
In dem schematischen Ausführungsbeispiel drücken die Federn 31 und 31', 32 und 32', 33 und 33' usw. die Rolle 21 gegen die Rolle 21', die Rolle 22 gegen die Rolle 22', die Rolle 23 gegen die Rolle iao 23' usw. Ein System von Stellschrauben läßt dabei eine sehr einfache Einregelung der Preßdruckhöhe zu, und entsprechend der Erfindung soll diese Druckhöhe gleichmäßig von einem zum anderen Rollenpaar im Sinne der Vorwärtsbewegung des 125. Beutels anwachsen, und zwar fällt dieses An-
wachsen, wie oben auseinandergesetzt wurde, mit dem Verlauf der Abkühlung zusammen. Der ausgeübte Preß druck durch die Rollen erreicht beim letzten Rollenpaar sein Maximum, und in diesem Zeitpunkt ist die Temperatur der zu verschweißenden Flächen auf eine Höhe zurückgegangen, bei der die Plastizität des thermoplastischen Materials vernachlässigbar klein ist.
Nach Verlassen des letzten Rollenpaares sind die
ίο Beutel vollkommen dicht verschweißt. Die Lage der Rollen kann im übrigen auch in der Höhe einstellbar sein, so daß der Druck im Verlaufe aller Rollen auf eine Fläche ausgeübt wird, die der erwärmten Zone des Beutels entspricht, wodurch eine vollständige Abdichtung über die ganze Verschlußflache erreicht wird.
Im Rahmen der Erfindung können beliebige geeignete Abänderungen vorgenommen werden, und zwar hinsichtlich der Art der Vorwärmung,
ao der Erhitzung und der Vorrichtung zur fortschreitenden Erhöhung des Preßdruckes.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    i. Verfahren zum Warmverschweißen von as thermoplastischen Folien, insbesondere von Flächen mit Aufstrichen oder Belägen aus thermoplastischem Material zur Herstellung oder zum Verschließen von Verpackungsbeuteln, Verpackungsschachteln od. dgl., bei dem die Folien oder die Flächen mit zugekehrten Belägen unter Erwärmung an der zu verschließenden Naht zusammengedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erwärmung der Folien oder der Flächen mit den Belägen auf die zu verschweißenden Flächen an der Schweißnaht zunächst nur ein leichter, das erweichte plastische Material nicht zum seitlichen Ausweichen bringender Preßdruck ausgeübt wird, worauf der Druck mit fortschreitender Abkühlung des thermoplastischen Materials fortschreitend größer gewählt wird.
  2. 2. Einrichtung zur Herstellung und/oder zum Verschließen von Faltbeuteln nach dem Verfahren des Anspruches i, gekennzeichnet durch eine Transportvorrichtung, z.B. eine Transportrinne (14) od. dgl., mit Vorwärmzone (16), eine aus einen leichten Druck auf das Schweißgut ausübenden, beheizten Backen (17, 17') oder Druckrollen bestehende Schweißzone und eine aus mehreren fortschreitend einen steigenden Druck auf das Schweißgut ausübenden, unbeheizten Rollenpaaren (21, 22, 23) oder Backenpaaren bestehende Preß- und Abkühlzone.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Rollen- oder Backenpa&re od. dgl. in der Schweißzone als auch hinter der Schweißzone einregelbar ist.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    O 509 704/349 4.56 (80» 594/27 ». 5»)
DEB25485A 1952-05-07 1953-05-06 Verfahren und Einrichtungen zum Warmverschweissen von thermoplastischen Folien oder Flaechen mit Belaegen aus thermoplastischen Materialien Expired DE970084C (de)

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