DE2405943B2

DE2405943B2 - Heissluftsiegelvorrichtung zum verbinden von zwei verpackungsmaterialbahnen

Info

Publication number: DE2405943B2
Application number: DE19742405943
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 6142 Bensheim-Auerbach Trabitzsch Jörg 6101 Seeheim Reil
Original assignee: Altstadter Verpackungs Vertriebs GmbH, 6102 Pfungstadt
Priority date: 1974-02-08
Filing date: 1974-02-08
Publication date: 1977-08-25
Also published as: CH581018A5; FR2260436B3; JPS5742020B2; IT1028870B; ATA82875A; DE2405943C3; FR2260436A1; SE395397B; SE7501345L; JPS50110471A; GB1446843A; NL7500668A; AT340321B; DE2405943A1; US3980515A

Description

Die Erfindung betrifft eine Heißluftsiegelvorrichtung zum Verbinden von zwei Verpackungsmaterialbahnen durch eine zur Förderrichtung der Bahnen parallele Längsnaht, insbesondere zum Versiegeln der Randbereiche einer zu einem Schlauch gefalteten kunststoffbeschichteten Verpackungsmaterialbahn, mit zwei die übereinander gelegten Bahnrandbereiche zwischen sich aufnehmenden parallelen Führungsschienen, die die Bahnränder derart abstützen, daß sie im Querschnitt V-förmig auseinander gespreizt sind und einen sich unter einem Winkel von etwa 90° zum Bahnrand hin öffnenden keilförmigen Spalt einschließen, mit einei gegenüber der geöffneten Seite des keilförmiger Spaltes angeordneten Heißluftdüse, durch die ein Heißluftstrom auf dem Grund des durch die V-förmig gespreizten Bahnränder gebildeten keilförmigen Spaltes geleitet werden kann, sowie mit einer in Förderrichtung hinter der Heißluftdüse angeordneten Einrichtung zum Zusammenführen und mindestens bereichsweisen Gegeneinanderdrücken der Bahnränder.

ίο Eine Heißluftsiegelvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DT-OS 19 39571 bekannt. Dort werden Säcke durch Verschweißen von Schlauchabschnitten aus thermoplastischen Kunststoff-Folien hergestellt. Nach dem Abschneiden eines Schlauchfolien-

Stückes und Aufschlitzen sowie Aufklappen der Folie wird diese erhitzt, wieder hochgeklappt, zusammengefügt, gerändelt und zur Verfestigung gekühlt. Hier sind keine Maßnahmen vorgesehen, die V-förmig aufgefalteten Bahnränder von der heißen Düse abzuhalten. Eine Berührung der Folie mit den Düsenflächen würde sofort zum Festkleben führen. Diese Vorrichtung ist nicht für die Verarbeitung von mit Kunststoff beschichteten Trägermaterialien ausgebildet. Bei den bekannten Herstellungsverfahren ist beabsichtigt und Wert darauf gelegt, daß die ganze Fläche versiegelt wird, wodurch sich eine große Haftfläche ergibt, die jedenfalls nicht zu einer genauen schmalen Schweißnaht führen kann. Auch ist die bekannte Vorrichtung so angeordnet, daß eine hohe Durchsatzleistung bei einwandfreier Versiegelung eines relativ steifen Trägermaterials nicht möglich ist.

Da bei der Verpackung von Flüssigkeitsbehältern aus Pappe, Karton od. dgl., die mindestens einseitig mit Kunststoff beschichtet sind, eine nicht unerhebliche Belastung auf der jeweiligen Siegelnaht liegt, mußten Vorkehrungen getroffen werden, um diese hinreichend stabil auszubilden.

Bei der genannten Verpackungsherstellung wird eine beidseitig mit Polyäthylen beschichtete Kartonbahn im Querschnitt rohrförmig oder schlauchförmig umgefaltet und an den freien Kanten oder Rändern mittels einer Längs-Siegelnaht verschlossen. Es gilt, diese Siegelnaht einerseits so betriebssicher und zuverlässig, d. h. fest, auszubilden, daß sie auch bei Ausübung eines gewissen Druckes der Flüssigkeit auf die Naht nicht reißt, z. B. wenn die Verpackungen gestapelt oder gestoßen werden.

Aus der DT-AS 14 61 858 ist ferner eine Vorrichtung zum Verschließen von vorgeformten quaderförmigen Verpackungsbehältern bekannt, die einzeln (nicht zu einem Schlauch gefaltet) einem Schmelzbereich zugeführt werden. Aus der Faltung des Kartonzuschnitts heraus besteht die Neigung, daß sich die Verschlußvorrichtung vorzeitig bewegt und zusammenklappt. Auch wird die Heißluft gegen die gesamte Fiäche eines glatten Teils des Futters aufgeblasen, wodurch eine präzise oder gar schmale Schweißkante nicht hergestellt werden kann. Wollte man mit dieser bekannten Vorrichtung Flüssigkeitsverpackungen mit beidseitig beschichtetem Trägermaterial verschließen, so würde dieses bei Erwärmung sofort außen festkleben.

Eine ähnliche Vorrichtung ist auch schon nach der schweizerischen Patentschrift 4 63 087 bekannt. Dort wird eine Längs-Siegelnaht dadurch hergestellt, daß das

flächige Trägermaterial beim Überführen in die Schlauchform so geleitet wird, daß seine freien Längsränder einen annähernd tangential gerichteten, keilförmigen Spalt bilden, wobei ein Heißluftstrahl

gegen die breitere Öffnung dieses Spaltes gerichtet wird. Der Luftstrahl konzentriert sich gegen den inneren engeren Teil des Spaltes und sorgt für die Erweichung des wiederum beidseitig beschichteten Trägermaterials. Danach wird der Spalt zusammengedrückt und der erweichte Kunststoff verschweißt sich, wodurch die beiden freien Materialenden miteinander fest verbunden sind.

Oer Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Heißluftsiegelvorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine recht exakt ausgebildete Siegelnaht in kurzer Zeit ohne zwischengeschaltete Totzone so herstellbar ist, daß die Siegelvoi richtung mit hohem Durchsatz arbeiten kann.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Heißluftdüse als Schlitzdüse ausgebildet ist, die Führungsschienen Führungsschlitze zur Aufnahme der V-förmig gespreizten Bahnränder aufweisen und auf unter Vorspannung gegeneinander geführten Siegelbacken angeordnet sind, die in einem in Förderrichtung hinter der Heißluftdüse und den Führungsschlitzen liegenden Bereich Vorsprünge zum Zusammendrücken der erhitzten Teile der Bahn aufweisen. Hierdurch kann man z. B. eine etwa 2 mm bre'te Schweißnaht herstellen, die nicht am freien Ende der Randbereiche der Materialbahn, sondern vorzugsweise etwa 5 mm im Abstand vom Rand vorgesehen ist. Zwischen der Heißluftdüse und den Siegelbacken ist ein fließender Übergang ohne jegliche tote Zone durch einen direkten Anschluß gewährleistet. Durch die Führungsschlitze ist gewährleistet, daß das steife Trägermaterial beim Durchlauf durch die Versiegelungsvorrichtung präzise geführt wird und in jedem Falle sichergestellt ist, daß eine Berührung der Heißluftdüse vermieden wird. Die Berührung der miteinander zu verbindenden Materialbahnen erfolgt durch die beiden federnd gegeneinander liegenden Siegelbacken, und die Führungsschienen mit den Führungsschlitzen sorgen für das Auseinanderspreizen den der zu verschweißenden Bahnen, wobei die siegelfähige Kunststoffschicht durch das Spreizen gegenüber der Schlitzdüse und damit gegenüber der Heißluft freigelegt wird. Die benachbarten Wandteile der Siegelbacken, die im leeren Zustand der Maschine unter Vorspannung sich zueinander in Anlage befinden, werden dann, wenn die Materialbahncn an den Siegelbacken anliegen, etwa im Abstand der Dicke der Materialbahnen voneinander angeordnet gehalten. Dagegen sind die an jeder Siegelbacke auf der Seite zur Schlitzdüse hin angebrachten Führungsschienen von der ^s° Siegelstelle vorzugsweise etwas zurück versetzt. In ihre einander gegenüberliegende Wandteile münden die Führungsschlitze, die zueinander — zum Aufspreizen der miteinander zu verschweißenden Materialbahnen — einen Winkel von 50 bis 90° einschließen. Die ^S5 Randstreifen der jeweiligen Materialbahn werden durch geeignete Führung der Führungsschlitze in diese eingefädelt und zu dem gewünschten Spreizwinkel geöffnet, wonach sie wieder zusammenlaufen, damit die beim Spreizen mit Heißluft beaufschlagten Schweißstellen, d. h. die Siegelnaht, nach dem Erweichen rasch zur Bildung eben der genannten Siegelnaht aufeinandergedrückt werden.

In jedem Falle ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Vorteil, daß mit einer Ausnahme keine °⁵ beweglichen Teile notwendig sind, vielmehr können nahezu alle Maschinenteile stationär befestigt sein, weil die Bewegung der Materialbahnen, d. h. das Einfädeln, Spreizen und Zusammendrücken durch stationäre Schienen erfolgen kann. Die einzige vorgenannte Ausnahme stellt eine quer zur Förderrichtung beweglich angeordnete Siegelbacke dar, die beispielsweise unter Federvorspannung im Abstand zur anderen Siegelbacke gehalten wird. Hierbei handelt es sich jedoch um derart geringfügige Hube, daß man nicht von einem »beweglichen Teil« sprechen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterliegt daher nahezu keinem Verschleiß, hat eine hohe Lebensdauer und kann sehr einfach aufgebaut sein. Es gibt in weiterer vorteilhafter Weise keine die durch die Heißluft erweichte Kunststoffnaht berührenden Teile, und dennoch befindet sich die Schweißstelle, durch die Stirnwände der Siegelbacke genau definiert geführt, direkt im Bereich der Heißluft.

Es ist erfindungsgemäß besonders zweckmäßig, wenn der Winkel zwischen den Führungsschlitzen 60 bis 80°, und vorzugsweise 75° beträgt. Die Siegelnaht wird im wesentlichen durch die eintreffende Heißluft und damit durch diejenigen Teile des Kunststoffes gebildet, die durch die Heißluft erwärmt sind. Es kommt also sehr genau auf die Zuführung der Heißluft im Grund des Spreizteiles, also an der Siegelstelle, an. Bei dieser Technik hatte man bislang immer Schwierigkeiten. Erst gemäß der Erfindung wurde zum einen die kritische Stelle erkannt und wurden zum anderen diejenigen Mittel, nämlich das Auseinanderspreizen unter einem bestimmten Winkel angegeben, mit denen auch ein hoher Arbeitsdurchsatz ermöglicht wird. Bei einer speziellen Ausführungsform hat sich gezeigt, daß der genannte Winkel recht genau 75° betragen muß, weil anderenfalls Wirbel der durch die Schlitzdüse eingeführten Heißluft entstehen, welche eine definierte Begrenzung der Siegelnaht nach außen hin, d. h. zur Schlitzdüse hin, unmöglich machen, weil der Übergang zwischen erweichtem und nicht erweichtem Kunststoff verwaschen ist. Durch die genaue Winkeleinstellung mit Hilfe der Führungsschienen und der Schlitze darin wird jedoch in überraschender Weise eine Siegelnaht geschaffen, die den auftretenden Belastungen standhält.

Zur weiteren Verbesserung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Siegelbacken im Querschnitt die Gestalt eines Dreiecks oder Trapezes haben, wobei die benachbarten Seitenwände keilförmig auf die Siegelnaht hin zulaufend ausgebildet sind und die Kurve an der Siegelnaht eine große Krümmung aufweist. Die Festigkeit der Siegelnaht von zwei mit Kunststoff beschichteten Bahnen, die beide so aufeinander gelegt und dann miteinander verschweißt werden sollen, daß ihre freien Randstreifen beide nach außen ragen, hängt im wesentlichen davon ab — wie oben schon dargelegt — wie scharf die Grenze der Siegelnahi an der Stelle der Maximalbelastung in Richtung quer zui Bahnebene ist. Je schräfer hier die Grenze dei Siegelnaht gezogen ist, um so höher belastbar ist du Siegelnaht.

Während auf der Seite zu den freien Randstreifen hii die Begrenzung durch die Strömung der Heißluft imme noch ein wenig, wenn auch zulässigem Betrag wege: tier definierten Strömungsverhältnisse, verwaschen is kann die Grenze auf der anderen Seite, der Seite de Siegelbacke hin, sehr genau durch die große Krümmun an den benachbarten Seitenwänden der Siegelbackei die oben auch als Stirnwände bezeichnet werdei eingestellt werden.

In diesem Zusammenhang ist es sehr vorteilhaft, wen die mit dem zu versiegelnden Material in Berührun

tretenden Teile gekühlt sind, und wenn man insbesondere die Siegelbacken in der Nähe der Siegelnaht mit Kühleinrichtungen versieht. Die Stirnflächen der Siegelbacken haben also an der Stelle ihrer großen Krümmung eine relativ niedrige Temperatur, wodurch der scharfe Rand der Siegelnaht zu dieser beschriebenen Seite hin noch verbessert wird. Die Belastbarkeit der Siegelnaht ist dadurch in unerwarteter Weise erhöht. Kein Kunststoff bleibt an den gekühlten Teilen hängen, und die beheizten Teile sowie die Schlitzdüse kommen nicht mit der Oberfläche des beschichteten Kartons in Berührung. Somit ist eine Verschmutzung der Maschine ausgeschaltet, die sonst zur Bildung undichter Stellen führen kann.

Eingangs ist erwähnt, daß zur Herstellung von Verpackungen für Flüssigkeiten einseitig beschichtete Trägermaterialbahnen zu einem Schlauch gefaltet werden und aus diesem durch Längs- und Querschweißung gebildet werden sollen. Verwendet man die erfindungsgemäße Heiß-Siegelvorrichtung bei einer zo solchen Verpackungsmaschine, so kann die Längssiegelnaht vorteilhaft und zuverlässig durch eine Vorrichtung nach der Erfindung erstellt werden. Der Schlauch ist dann auf der der Schlitzdüse abgewandten Seite geschlossen, während die freien Randstreifen später bei der fertigen Verpackung nach außen weisen. Somit ist die durch die gekühlten Längssiegelbacken erzeugte scharfe Grenze der Siegelnaht der innenseite der späteren Verpackung zugewandt. Die maximale Beanspruchung erfolgt aber selbstverständlich von der Innenseite her, so daß die Verpackung bei der Erzeugung der Siegelnaht mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gerade die erwünschte und maximale Festigkeit, Dichtigkeit und Zuverlässigkeit erhält.

Es ist erfindungsgemäß weiter günstig, wenn die Schlitzdüse aus zwei einen Verteilerraum einschließenden Düsenbacken gebildet ist und in dem Verteilcrraum eine Lochplatte angebracht ist. Auch diese Maßnahmen tragen zur definierten Aufblasung der Heißluft bei, so daß die Strömungsverhältnisse sehr genau eingehalten werden können und der Übergang zwischen erweichten und harten Kunststoffstellen an der Siegelnaht möglichst scharf gehalten werden kann.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Querschnitt diejenige Sicgclvorrichtung, welche diskontinuierlich zur Herstellung eines Schlauches aus mit Polyäthylen beschichtetem Pappstoff arbeitet, und zwar an der Siegelstelle, bei welcher die freien Randstreifen etwa unter 75° auseinandergespreizt sind,

F i g. 2 einen Schnitt der Vorrichtung nach F i g. 1, bei der zusätzlich die federnde Lagerung der einen Siegelbacke und die Heizvorrichtung gezeigt sind, SS

F i g. 3 eine Stirnansicht der Darstellung der F i g. 2, teilweise als Schnitt,

F i g. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie C-D der Fig. 3,

Fig.5 in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung eine Siegelbacke mit Führungsschiene, von der Seite des Verpackungsschlauches her gesehen,

F i g. 6 eine entsprechende Darstellung der anderen Siegelbacke mit Führungsschiene des vorgesehenen Paares und

Fig.7 in auseinandergezogener Darstellung die wesentlichen Teile für den Aufbau der Heißluftdüsenvorrichtung.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der eine zu verschweißende Kartonbahn zunächst zu einem einseitig offenen Schlauch 1 gefaltet, in die entsprechenden Teile der Siegelvorrichtung eingefädelt, mit der erweichten Naht versehen und dann an der Siegelstelle verschweißt wird. In Fig. 1 ist das Wesen der Vorrichtung etwas schematisiert dargestellt. Die Siegelbacke 2, an welcher die Führungsschiene 3 durch Schrauben 4 befestigt ist, liegt der anderen Siegelbacke 5 mit der angeschraubten Führungsschiene 6, welche beide stationär angebracht sind, unter Vorspannung in Achsrichtung der Feder 7 (F i g. 2) beweglich gegenüber.

Unter der Vorspannung der Feder 7 sind die Siegelbacken 2 und 5 also derart gehalten, daß ihr Abstand an den benachbarten Seitenwänden oder Stirnwänden 8,9 der Dicke der beiden durch Umfaltung gebildeten Materialbahnen des Schlauches 1 entspricht. Man erkennt aus den Zeichnungen, daß die Führungsschienen 3, 6 in Richtung zur Achse der Feder 7 gegenüber den Stirnwänden 8, 9 etwas von der Symmetrieebene nach außen versetzt sind. Man erkennt auch, daß die Führungsschlitze 10 und 11 in die einander gegenüberliegenden Seitenwände 12, 13 der Führungsschienen 3,6 einmünden. Der Grund des durch die freien Randstreifen 14 und 15 gebildeten, gespreizten Teiles ist mit 16 bezeichnet. Er repräsentiert die Stelle, an welcher die Siegelnaht entsteht, nachdem die Randteile 14,15 in die in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Position 14', 15' zurückgefaltet sind. Diese Stellung erfolgt in erster Linie durch den auf die vordere Ebene der Schlitzdüse 17 zu verlaufenden keilförmigen Vorsprung 18 bzw. 19, der perspektivisch deutlich aus Fig.5 hervorgeht. Dieser Vorsprung ist bei dieser Ausführungsform einstückig mit der Siegelbacke 2, 5 ausgebildet. Er stellt die eigentliche Siegelfläche dar.

Die Führungsschlitze 10, 11 verlaufen zueinander unter einem Winkel von 75°, wobei ersichtlich der Sprcizwinkel zwischen den freien Randteilen 14, 15 etwas geringer ist. Dennoch ergeben sich für den aus der Schlitzdüse 17 auf den Grund 16 aufgeblasenen Hcißluftstrom gute und definierte Strömungsverhältnisse zur Bildung eines recht scharf begrenzten nahtförmigen Streifens.

Besonders gut ist die scharfe Begrenzung auf der dem Schlauch 1 zugewandten Seite, und zwar durch die große Krümmung der Stirnflächen 8 und 9 auf der dem Grund 16 benachbarten Seite. In der Nähe des Grundes 16 bzw. der Sicgclnaht 16, die ja genau nn der Stelle des Grundes cnstcht, sind Kühlcinrichtungcn 20, 21 in Gestalt von Bohrungen mit Kühlwasscrzufuhrungcn und Kühlwasserabführungen angeordnet. Außerdem haben die Sicgelbacken 2, S im Querschnitt die Gestalt eines Trapezes, und die benachbarten Seitenwände oder Stirnwände 8,9 grenzen in Richtung auf den Schlauch 1 zu an keilförmig in Richtung des geschlossenen Schlauches auseinanderlaufende Seitenwände 22, 23. Die Kurven mit der großen Krümmung an den Stirnwänden 8,9 in der Nachbarschaft der Siegelnaht 16 sind mit 24,25 bezeichnet.

Aus F i g. 3 erkennt man, daß die Siegelbacke 2 (und analog die Siegelbacke 3) länger als die der Sicgelnaht 16 entsprechende Heißluftdüsenvorrichtung 25 mit Schlitzdüse 17 ausgebildet ist. Bedeutsam Ist dies besonders on dem hinteren überstehenden Teil 26 der Siegelbacke 2 (bzw. 5), bei welchem der keilförmige Vorsprung 18 (bzw. 19) vorgeseheh ist. Dieser läuft auf die vordere Ebene der Schlitzdüse 17 zu, welche durch

die beiden Düsenbacken 27, 28 gebildet wird. Nach hinten in Richtung auf die Zuführöffnung 29 für Heißluft schließt sich ein Block 30 an, in dem verschiedene Kammern 31 zur möglichst gleichmäßigen Verteilung der von hinten eintretenden Heißluft vorgesehen sind.

Nach vorn zu den Düsenbacken 27, 28 hin werden die Kammern 31 durch eine Lochplatte 32 abgeschlossen, durch die eine weitere Verteilung der Heißluft auf die Schlitzdüse 17 vorgesehen ist.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

109 534/74

Claims

Patentansprüche:

1. Heißluftsiegelvorrichtung zum Verbinden von zwei Verpackungsmaterialbahnen durch eine zur Förderrichtung der Bahnen parallele Längsnaht, insbesondere zum Versiegeln der Randbereiche einer zu einem Schlauch gefalteten kunststoffbeschichteten Verpackungsmaterialbahn, mit zwei die übereinander gelegten Bahnrandbereiche zwischen sich aufnehmenden parallelen Führungsschienen, die die Bahnränder derart abstützen, daß sie im Querschnitt V-förmig auseinander gespreizt sind und einen sich unter einem Winkel von etwa 90° zum Bahnrand hin öffnenden keilförmigen Spalt einschließen, mit einer gegenüber der geöffneten Seite des keilförmigen Spaltes angeordneten Heißluftdüse, durch die ein Heißluftstrom auf dem Grund des durch die V-förmig gespreizten Bahnränder gebildeten keilförmigen Spaltes geleitet werden kann, sowie mit einer in Förderrichtung hinter der Heißluftdüse angeordneten Einrichtung zum Zusammenführen und mindestens bereichsweisen Gegeneinanderdrücken der Bahnränder, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluftdüse als Schlitzdüse (17) ausgebildet ist, die Führungsschienen (3, 6) Führungsschlitze (10, U) zur Aufnahme der V-förmig gespreizten Bahnränder aufweisen und auf unter Vorspannung gegeneinander geführten Siegelbacken (2, 5) angeordnet sind, die in einem in Förderrichtung hinter der Heißluftdüse (17) und den Führungsschlitzen (10, 11) liegenden Bereich Vorsprünge (18, 19) zum Zusammendrücken der erhitzten Teile der Bahn aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Führungsschlitzen (10, 11) 60 bis 80°, vorzugsweise 75°, beträgt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelbacken (2,5) im Querschnitt die Gestalt eines Dreiecks oder Trapezes haben, wobei die benachbarten Seitenwände (22,8,23,9) keilförmig auf die Siegelnaht (16) hin zulaufend ausgebildet sind und die Kurve (24,25) an der Siegelnaht (16) eine große Krümmung aufweist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüse (17) und zwei einen Verteilerraum einschließenden Düsenbacken (27, 28) gebildet ist und in dem Verteilerraum eine Lochplatte (32) angebracht ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem zu versiegelnden Material (1) in Berührung tretenden Teile (2,3,5,6) gekühlt sind.