Einrichtung zum Trennschweissen eines Folienmaterials aus Kunststoff
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Trennschweissen eines Folienmaterials aus Kunststoff, mit einer Schweisselektrode, die zwischen zwei Paaren das Folienmaterial festzuklemmen bestimmten Backen angeordnet und in bezug auf diese bei geschlossenen Bakken bewegbar ist.
Bei bekannten Einrichtungen dieser Art erfolgt das Schweisstrennen derart, dass das durchzutrennende Folienmaterial zuerst beiderseits der herzustellenden Trennschweissnaht von den Klemmbacken ergriffen und festgehalten wird, wonach das Folienmaterial mittels einer Trennschweisselektrode versiegelt und durchgetrennt wird. Das Abtrennen und Verschweissen der Folienbahn mit einer Trennschweisselektrode, z. B. mit einem beheizten Draht, ist jedoch mit manchen Schwierigkeiten verbunden. Einerseits muss die Trennschweisselektrode genügend Wärme erzeugen, um die Folienbahn durch Abschmelzen abtrennen zu können. Die Folienbahn kühlt dabei die Trennelektrode ab, so dass die Trennelektrode, wenn sie in Berührung mit dem Folienmaterial gelangt, erst wieder aufgeheizt werden muss.
Um einen gleichmässigen Verlauf des Trennvorganges zu erzielen, ist es dabei notwendig, die Menge der an die Trennelektrode gelieferten elektrischen Energie während des Trennvorganges zu steuern. Die hiezu erforderliche Steuervorrichtung ist aber eine Komplizierung, die Störungen nicht ohne weiteres vermeidet.
Heizt man anderseits die Trennelektrode immer so hoch auf, dass sie in Kontakt mit der Folienbahn die zur Trennung erforderliche Wärme auf Anhieb abgeben kann, kann die Trennelektrode überhitzt werden, bevor sie in den Kontakt mit der Folienbahn gelangt und nachdem sie das Folienmaterial durchgetrennt hat.
Ausserdem erfolgt dann die Trennung der Folienbahn so schnell, dass keine Gewähr für die Ausbildung einer sauberen Schweissnaht beiderseits der Trennlinie besteht. Abgesehen von einer kürzeren Lebensdauer der Trennschweisselektrode hat somit deren zu starke Aufheizung eine nicht immer zuverlässige Arbeit zur Folge.
Ausserdem entweichen die während des Abtrennund Schweissvorganges dem Kunststoffmaterial lästigen Abgase, die eine besondere Belüftung des Arbeitsplatzes erforderlich machen.
Bei bekannten Einrichtungen zum derartigen Trennen von Folienmaterialien treten noch andere Nachteile auf. Nähert sich die stark erhitzte Trennelektrode der durchzutrennenden Stelle der Folienbahn, gelangt schon eine bestimmte Menge durch Konvektion auf einen ziemlich breiten Bereich des Folienmaterials und erwärmt dieses nicht nur an der durchzutrennenden Stelle. In diesem Bereich erweicht das Folienmaterial und hängt, bevor es in den Kontakt mit der Trennelektrode kommt, zwischen den Klemmbacken durch, so dass die Trennschweissung nicht auf der vorgesehenen Höhe zwischen den Backen erfolgen kann, was eine ungenügende Verweilzeit zwischen der Trennelektrode und dem Folienmaterial zur Folge haben kann, so dass die Abtrennung und die Verschweissung oft unvollständig bleiben.
Dies zieht die Notwendigkeit eines zweiten Trennvorganges nach sich und damit eine Verlängerung der gesamten für den Schweiss- und Trennvorgang, z. B. bei einer Verpackung erforderlichen Zeitdauer. Dass Kunststoffmaterial bei nicht optimal gewählten Bedingungen Fäden zieht , die auf jeden Fall lästig sind, sei nur nebenbei erwähnt.
Die genannten Nachteile werden bei der erfindungsgemässen Einrichtung zum Trennschweissen der eingangs genannten Art dadurch behoben, dass zwischen den einen Backen der Paare in Schliessstellung ein mit einer Unterdruckquelle verbundener Zwischenraum vorhanden ist.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 im Querschnitt eine vereinfachte Darstellung der Einrichtung zum Trennschweissen,
Fig. 2 im Querschnitt die gesamte Einrichtung der Fig. 1, und zwar in dem Moment, welcher der Trennung der Folie unmittelbar bevorsteht,
Fig. 3 im Querschnitt eine teilweise Darstellung der Einrichtung, nachdem die Folie unterbrochen worden ist.
Auf einer Unterlage, die beispielsweise durch den Arbeitstisch einer Verpackungsmaschine gebildet sein kann, ist ein Paar von feststehenden Backen 1, 2 befestigt, und ein anderes Paar von bewegbaren Backen 3, 4 den Stossflächen der feststehenden Backen gegen übergestellt. Zwischen den Backen 1, 2, 3 und 4 befindet sich eine doppeltschichtige Bahn 5 aus Kunststoffmaterial. Zwischen den zwei Kunststoffolien ist z. B.
ein zu verpackender Gegenstand (nicht dargestellt) eingebettet.
Die oberen beweglichen Backen 3 und 4 sind durch Schenkel eines U-Profils 6 gebildet, welches U-Profilstück mit einer Schraubenfeder 7 an einer Glocke 8 befestigt ist.
Die Glocke 8 überdeckt das genannte U-Profilstück vollständig und trägt an seiner oberen Seite einen luftdicht gegenüber der Glocke 8 abgedichteten Sammelkanal 9. Der Sammelkanal 9 ist an eine Unterdruckquelle (nicht dargestellt) angeschlossen. Das Innere des Kanals 9 ist mit dem Inneren der Glocke 8 über Bohrungen 10 und 11 verbunden. Das Innere der Glocke 8 ist dann mit dem Inneren des U-Profils lediglich mittels Luftdurchlässen 12 und 13 verbunden, da das U-Profilstück 6 stirnseitig abgeschlossen ist. Der zwischen den unteren Backen 1 und 2 vorhandene Zwischenraum kann mit der Umgebungsluft verbunden sein, was schematisch durch Luftdurchlässe 14 und 15 dargestellt ist.
Im U-Profil 6 befindet sich ein im Inneren des U-Profilstückes gespannter Heizdraht 16, welcher an eine Stromquelle (nicht gezeigt) angeschlossen ist.
Wie bereits gesagt, ist die beschriebene Einrichtung in der Zeichnung im Querschnitt dargestellt. Die Bestandteile 1, 2, 6 und 8 der Einrichtung sind so ausgeführt, dass sie die ganze Breite der Folienbahn 5 überspannen.
In Fig. 2 ist dieselbe Einrichtung wiederum im Querschnitt dargestellt. Der gesamte bewegliche Teil der Einrichtung ist nun jedoch so weit nach unten gesenkt, dass das obere Backenpaar 3 und 4 auf das untere Backenpaar 1 und 2 mittels der Schraubenfeder 7 angedrückt wird. Die durch die Schraubenfedern 7 erzeugte Kraft verursacht die Klemmung der Folienbahn 5 zwischen den Backen 1, 2, 3 und 4. Die über die oberen Backen 3, 4 auskragenden freien Längskanten 17. 18 der Glocke 8 liegen auf der Folienbahn 5 auf und drücken diese nach unten. Die Folienbahn 5 wird auf diese Weise gespannt, so dass sie sich dicht an die genannten Längskanten 17, 18 der Glocke 8 anschmiegt. Dadurch entsteht eine luftdichte Verbindung zwischen den Längskanten 17 und 18 der Glocke 8 und der Folienbahn 5.
Der mit elektrischem Strom beheizte Heizdraht 16 liegt während dieser Phase des Trennvorganges, wie dargestellt, auf der Folienbahn 5 auf. Nach einer bestimmten Zeit wird die zwischen den Backen 1, 2, 3 und 4 gespannte Folienbahn unter Einwirkung der vom Heizdraht 16 abgegebenen Wärme zuerst erweicht, dann durchgeschmolzen.
Da das Innere der Glocke 8 an eine Unterdruckquelle angeschlossen und das Glockeninnere über Luftdurchlässe 12, 13 mit dem Inneren des U-Profils 6 verhunden ist, entsteht im Inneren des U-Profilstückes 6, also zwischen den Backen 3 und 4 ebenfalls sofort ein Unterdruck. Im Zwischenraum zwischen den Backen 1 und 2 herrscht jedoch atmosphärischer Druck, d. h.
ein Überdruck in bezug auf den Zwischenraum zwischen den Backen 3 und 4. Dieser Überdruck drückt das Folienmaterial zunächst gegen den Heizdraht 16, wodurch ein intensiver Wärmeaustausch zwischen diesem und der Folienbahn 5 erfolgt, so dass eine Verschweissung und eine Trennung der Folie in verhältnismässig kurzer Zeitspanne erfolgt.
Sobald nun die Abtrennung der Folienbahn 5 einsetzt, beginnt die Luft von unten nach oben in die Glocke 8 hineinzuströmen und reisst die während der Schweissung der Folie entweichenden Gase mit. Zugleich klappt diese Luft die soeben entstandenen Schweissnähte nach oben, weg vom Heizdraht und kühlt sowohl die Schweissstellen am Folienmaterial als auch den Heizdraht wieder ab. Die Luft strömt dann durch die Durchlässe 12 und 13 und durch die Bohrungen 10 und 11 der Unterdruckquelle zu.
Fig. 3 zeigt die letzte Phase der Trennschweissung, nachdem die Schweissnähte 19 und 20 der Folienbahn durch den mit der Abtrennung einsetzenden Luftstrom nach oben gebogen worden sind. In dieser Phase kann die Stromversorgung des Heizdrahtes 16 abgestellt werden oder aber auch aufrechterhalten bleiben, denn, wenn der gesamte bewegliche Teil der Einrichtung in ihre Ausgangslage angehoben wird. sorgt der Luftstrom dafür, dass der Heizdraht 16 nicht überhitzt wird.
Die beschriebene Einrichung wird zweckmässig bei einer Verpackungsmaschine verwendet. Das Verpakkungsmaterial kann dabei die Form eines Schlauches haben. Die sich rechts vom Draht 16 befindliche Naht 20 (Fig. 3) gehört zu einer fertigen Verpackung, die ein Füllgut enthält, die linke Naht 19 hingegen bildet eine Naht einer weiteren noch zu füllenden und andernends noch nicht geschlossenen Verpackung. Ist diese letztgenannte Verpackung mit einem Gut abgefüllt, wird der bewegliche Teil der Einrichtung so weit angehoben, dass das im Folienmaterial untergebrachte Gut mit der Folienbahn zwischen den Backen 1, 2, 3 und 4 so weit nach rechts verschoben werden kann, dass genug freies Folienmaterial hinter dem Füllgut zur Verfügung steht, um einen weiteren, bereits beschriebe- nen Schliessvorgang durchzuführen.
Es ist jedoch auch denkbar, dass das Verpackungs- material ein längs gefaltetes Folienband, d. h. ein längs aufgeschnittener Schlauch ist. Das Gut kommt zwischen die zwei Hälften des Folienbandes zu liegen, und danach muss nicht nur eine Quernaht über das umgelegte Folienband, sondern auch eine Längsnaht längs der zwei aufeinanderliegenden Bandränder durchgeführt werden.
Für diese Zwecke ist es dann von Vorteil, wenn die Einrichtung zum Trennschweissen derart ausgebildet ist, dass einer ihrer Teile, wie bereits beschrieben, quer zum Folienband und dem anderen Teil der genannten Bandränder entlang verläuft.
Die gesamte Einrichtung zum Trennschweissen weist dann, im Grundriss gesehen, die Form des Buchstabens L auf.
Mit der beschriebenen Einrichtung zum Trennschweissen werden folgende Vorteile erreicht. Die Durchtrennung der zwischen den Backen gespannten Folie erfolgt schneller als bisher, da der Wärmeaus- tausch zwischen dem Heizdraht und dem durch den Druckunterschied an den Draht angedrückten Folienmaterial vollkommener erfolgt. Die Länge der Enden des eingeklemmten Folienmaterials verändert sich während der Trennung im wesentlichen nicht. Die beiden Teile des Folienmaterials sind voneinander vollständig getrennt, und ihre Schweissnähte sind sauber und vollständig geradlinig. Allfällig auftretende Abgase werden von der einströmenden und dann abgezogenen Luft abtransportiert, so dass die Gesundheit des Bedienungspersonals der Verpackungsmaschine nicht gefährdet werden kann.
Nach der Unterbrechung des Folienmaterials wird der Trenndraht sofort mit der hineinströmenden Luft gekühlt, so dass er sich nicht überhitzen kann. Dies bewirkt eine grössere Lebensdauer des Drahtes, was ferner eine vergrösserte Betriebssicherheit der gesamten Verpackungsanlage zur Folge hat.
Device for the separation welding of a plastic film material
The invention relates to a device for the separation welding of a film material made of plastic, with a welding electrode which is arranged between two pairs of jaws which are intended to be clamped to the film material and which can be moved in relation to these when the jaws are closed.
In known devices of this type, the welding separation takes place in such a way that the film material to be separated is first gripped and held by the clamping jaws on both sides of the separating weld seam to be produced, after which the film material is sealed and separated by means of a separating welding electrode. The separation and welding of the film web with a separating welding electrode, e.g. B. with a heated wire, however, presents some difficulties. On the one hand, the welding electrode must generate enough heat to be able to separate the film web by melting it. The film web cools the separating electrode so that the separating electrode, when it comes into contact with the film material, first has to be heated up again.
In order to achieve a uniform course of the separating process, it is necessary to control the amount of electrical energy supplied to the separating electrode during the separating process. The control device required for this, however, is a complication that does not readily avoid malfunctions.
If, on the other hand, the separating electrode is always heated so high that it can immediately give off the heat required for separation in contact with the film web, the separating electrode can be overheated before it comes into contact with the film web and after it has severed the film material.
In addition, the film web is then separated so quickly that there is no guarantee that a clean weld seam will be formed on both sides of the separating line. Apart from a shorter service life of the separating welding electrode, its excessive heating therefore does not always result in reliable work.
In addition, the annoying exhaust gases during the separation and welding process of the plastic material escape, which make special ventilation of the workplace necessary.
Known devices for separating film materials in this way also have other disadvantages. If the strongly heated separating electrode approaches the point of the film that is to be cut, a certain amount of material is already convected onto a fairly wide area of the film material and not only heats it at the point to be cut. In this area, the film material softens and, before it comes into contact with the separating electrode, hangs between the clamping jaws so that the separating welding cannot take place at the intended height between the jaws, which means that there is insufficient dwell time between the separating electrode and the film material Can have consequence, so that the separation and the welding often remain incomplete.
This entails the need for a second separation process and thus an extension of the entire welding and separation process, e.g. B. time required for packaging. That plastic material pulls threads, which are definitely annoying, should only be mentioned in passing when the conditions are not optimally selected.
The disadvantages mentioned are eliminated in the device according to the invention for separating welding of the type mentioned at the outset in that there is an intermediate space connected to a vacuum source between the one jaws of the pairs in the closed position.
An embodiment of the device according to the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing. It shows:
1 shows, in cross section, a simplified representation of the device for cut-off welding,
FIG. 2 shows, in cross section, the entire device of FIG. 1, specifically at the moment which is about to separate the film,
3 shows, in cross section, a partial representation of the device after the film has been interrupted.
A pair of fixed jaws 1, 2 is attached to a base, which can be formed, for example, by the work table of a packaging machine, and another pair of movable jaws 3, 4 opposed to the abutment surfaces of the fixed jaws. Between the jaws 1, 2, 3 and 4 there is a double-layer sheet 5 made of plastic material. Between the two plastic films is z. B.
an article to be packaged (not shown) embedded.
The upper movable jaws 3 and 4 are formed by legs of a U-profile 6, which U-profile piece is fastened to a bell 8 with a helical spring 7.
The bell 8 completely covers the named U-profile piece and carries on its upper side a collecting duct 9 which is sealed airtight against the bell 8. The collecting duct 9 is connected to a vacuum source (not shown). The interior of the channel 9 is connected to the interior of the bell 8 via bores 10 and 11. The interior of the bell 8 is then connected to the interior of the U-profile only by means of air passages 12 and 13, since the U-profile piece 6 is closed at the end. The space between the lower jaws 1 and 2 can be connected to the ambient air, which is shown schematically by air passages 14 and 15.
In the U-profile 6 there is a heating wire 16 which is tensioned inside the U-profile piece and which is connected to a power source (not shown).
As already stated, the device described is shown in cross section in the drawing. The components 1, 2, 6 and 8 of the device are designed so that they span the entire width of the film web 5.
In Fig. 2 the same device is again shown in cross section. However, the entire movable part of the device is now lowered so far that the upper pair of jaws 3 and 4 is pressed onto the lower pair of jaws 1 and 2 by means of the helical spring 7. The force generated by the coil springs 7 causes the film web 5 to be clamped between the jaws 1, 2, 3 and 4. The free longitudinal edges 17, 18 of the bell 8 protruding over the upper jaws 3, 4 lie on the film web 5 and press it downward. The film web 5 is stretched in this way so that it clings tightly to the named longitudinal edges 17, 18 of the bell 8. This creates an airtight connection between the longitudinal edges 17 and 18 of the bell 8 and the film web 5.
The heating wire 16, which is heated with electric current, rests on the film web 5 during this phase of the separating process, as shown. After a certain time, the film web stretched between the jaws 1, 2, 3 and 4 is first softened under the action of the heat given off by the heating wire 16, and then melted through.
Since the inside of the bell 8 is connected to a vacuum source and the inside of the bell is connected to the inside of the U-profile 6 via air passages 12, 13, a negative pressure is also immediately created inside the U-profile piece 6, i.e. between the jaws 3 and 4. In the space between the jaws 1 and 2, however, there is atmospheric pressure; H.
an overpressure in relation to the space between the jaws 3 and 4. This overpressure initially presses the film material against the heating wire 16, whereby an intensive heat exchange takes place between this and the film web 5, so that the film is welded and separated in a relatively short period of time he follows.
As soon as the separation of the film web 5 begins, the air begins to flow from the bottom upwards into the bell 8 and entrains the gases escaping during the welding of the film. At the same time, this air folds the weld seams that have just been created upwards, away from the heating wire and cools down both the welding points on the film material and the heating wire again. The air then flows through the passages 12 and 13 and through the bores 10 and 11 to the vacuum source.
3 shows the last phase of the separating weld after the weld seams 19 and 20 of the film web have been bent upwards by the air flow that begins with the separation. In this phase, the power supply to the heating wire 16 can be switched off or it can also be maintained, because when the entire movable part of the device is raised into its starting position. the air flow ensures that the heating wire 16 is not overheated.
The device described is expediently used in a packaging machine. The packaging material can be in the form of a tube. The seam 20 located to the right of the wire 16 (FIG. 3) belongs to a finished package that contains a filling material, the left seam 19, however, forms a seam of another package to be filled and not yet closed at the other end. If this last-mentioned packaging is filled with a good, the movable part of the device is raised so far that the good accommodated in the foil material with the foil web between the jaws 1, 2, 3 and 4 can be moved so far to the right that there is enough free foil material is available behind the product to carry out a further, already described closing process.
However, it is also conceivable that the packaging material is a longitudinally folded film strip, i. H. is a lengthwise cut tube. The material comes to lie between the two halves of the film strip, and then not only a transverse seam has to be carried out over the folded film strip, but also a longitudinal seam along the two edges of the strip lying on top of one another.
For these purposes, it is advantageous if the device for separating welding is designed in such a way that one of its parts, as already described, runs transversely to the foil strip and the other part along the said strip edges.
The entire device for separating welding then has the shape of the letter L, as seen in plan.
The following advantages are achieved with the device for cut-off welding described. The cutting of the foil stretched between the jaws is faster than before, since the heat exchange between the heating wire and the foil material pressed against the wire by the pressure difference is more complete. The length of the ends of the clamped sheet material does not change substantially during separation. The two parts of the sheet material are completely separated from each other, and their welds are clean and completely straight. Any exhaust gases that occur are transported away by the air flowing in and then withdrawn, so that the health of the operating personnel of the packaging machine cannot be endangered.
After the interruption of the foil material, the separating wire is immediately cooled with the air flowing in so that it cannot overheat. This results in a longer service life for the wire, which also results in increased operational reliability of the entire packaging system.