DE102023100891A1

DE102023100891A1 - Klebenaht, Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs sowie Verwendung einer Schlagpresse

Info

Publication number: DE102023100891A1
Application number: DE102023100891.9A
Authority: DE
Inventors: Mathias Kott
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2023-01-16
Filing date: 2023-01-16
Publication date: 2024-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klebenaht, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Werkstoffbahnen (10) mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs, insbesondere eines Heißkleber (11) wobei die Werkstoffbahnen (10) zwischen Schlagbacken (2, 4) entlang einer Klebenaht (12) verbunden werden. Nach der Erfindung werden die übereinander angeordneten Werkstoffbahnen (10) und ein dazwischen angeordneter Heißkleber (11) zwischen einem Paar unbeheizter Schlagbacken (2, 4) einem Schlagimpuls auf die Werkstoffbahn/-bogen (10) mit dem Heißkleber (11) ein und die Klebenaht (12) wird ausgebildet. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Schlagpresse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klebenaht zur Verbindung von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs, insbesondere eines Heißklebers. Die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen bestehen insbesondere aus nicht siegelbaren Materialien wie Papier, Metall oder Textil, wobei auch umgeformte Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen oder deren Abschnitte von der Erfindung umfasst sind, beispielsweise bereits zu einer Verpackung umgeformte Abschnitte von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs, wobei die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen entlang einer Klebenaht verbunden werden, sowie außerdem eine Verwendung einer Schlagpresse.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet für das Verbinden, das stoffschlüssige Fügen, mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs ist das Herstellen und Verschließen von Verpackungen, wo ein Heißkleber (auch als Schmelzklebstoff, Heißklebestoff, Hotmelt oder Heißleim bezeichnet) ein schnelles Verschließen, beispielsweise von Schachteln z. B. als Umverpackung oder Sammelverpackung, ermöglicht. Der Klebstoff schmilzt durch Erwärmung, wobei er und für das stoffschlüssige Fügen aktiviert wird. Nach dem Auftragen auf die Klebestelle erkaltet er innerhalb kurzer Zeit und härtet aus. Sobald der Klebstoff ausgehärtet ist, kann die Klebestelle sofort belastet werden. Nachteilig ist, dass sich verspritzter Heißkleber bei der Reinigung der Anlagen nur sehr schwer entfernen lässt. Zudem ist Heißkleber nur an relativ großen, stabilen Objekten einsetzbar, da nach dem Auftragen ein ausreichender Anpressdruck erforderlich ist, um eine feste Klebverbindung zu erhalten. Insbesondere für flexible Materialien und sehr kleine Klebestellen sind direkt aufgebrachte Heißkleber nicht geeignet.
Um einen Auftrag des Heißklebers im Moment des Verklebens die damit verbundenen Nachteile zu vermeiden, kann der Heißkleber bereits zuvor vollflächig oder ausschließlich im späteren Klebebereich aufgebracht werden. Solche Lösungen sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt, wobei die Druckschrift DE 10 2019 112 788 A1 beispielhaft aufgeführt werden soll. Dort werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beschichten von Werkstoffbahnen oder -bögen, insbesondere eine Papierbahn oder ein Papierbogen, mit Heißkleber beschrieben. Dabei wird der Heißkleber nur streifenweise dort aufgetragen, wo später ein Verkleben erfolgen soll. Die so vorbereiteten Werkstoffbahnen oder -bögen sind dann geeignet, um in einem bekannten Heißsiegelverfahren verarbeitet und verklebt zu werden. Dazu erfolgt in einer Siegelzone, in welcher die erforderliche Wärme in den Werkstoff eingebracht wird, das Verkleben der beschichteten Werkstoffbahn mit einer weiteren Lage des Werkstoffs.
Heißsiegeln bezeichnet thermisches Fügen mittels beheizter Schweißbacken, auch als Siegelbacken bezeichnet. Es gibt vielfältige Bestrebungen, auf beheizte Schweißbacken zu verzichten. Dafür sind vor allem zwei Gründe ausschlaggebend, das sichere Verpacken wärmeempfindlicher Güter unter Vermeidung des Eintrags von Wärmeenergie und die Verringerung des Energieverbrauchs.
Durch das thermische Fügen mittels Ultraschall kann auf beheizte Schlagbacken verzichtet werden, weil die thermische Wirkung in den zu verbindenden Folien selbst durch den Energieeintrag der Ultraschallschwingungen hervorgerufen wird. Auf diesem Effekt beruhen die Lösungen zum Ultraschallsiegeln, die beispielsweise die Druckschriften DE 699 26 758 T2 , DE 10 2009 046 319 A1 und DE 10 2017 121 572 A1 , hier in Kombination mit dem Heißsiegeln, beschreiben. Allerdings sind die für das Ultraschallsiegeln erforderliche maschinentechnische Ausrüstung und die Erzeugung des Ultraschalls sehr aufwändig.
Auch durch Einsatz einer kaltsiegelfähigen Polymerdispersion, wie sie die Druckschrift WO 2011/003864 A1 vorschlägt, kann der Wärmeeintrag vermieden werden. Jedoch ist es erforderlich, die besondere Polymerdispersion an der Verbindungsstell aufzutragen.
Auch andere Verfahren zur Bearbeitung von Werkstoffbahn oder Werkstoffbogen, wie z. B. das Trennen von Werkstoffbahn oder Werkstoffbogen durch einen Schlagimpuls mittels einer Folienstanze gemäß der Druckschrift DE 10 2015 211 622 A1 , sind nicht geeignet, heißkleberbeschichtete Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen miteinander zu verbinden und eine Klebe- bzw. Siegelnaht auszubilden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klebenaht zur Verbindung von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen, z. B. aus Papier, aber auch aus Metall oder Textil, mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs und dazu ein robustes, unaufwändiges Verfahren zum Verbinden von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs entlang einer Klebenaht anzubieten. Weitere Aufgaben der Erfindung sehen eine energiesparende und einfache Vorrichtung zum Verbinden von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs entlang einer Klebenaht sowie die Verwendung einer Schlagpresse vor.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Klebenaht zur Verbindung von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen, z. B. aus Papier, Papierwerkstoffen, aber auch aus Metall oder Textil, ausgebildet mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs, der die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen stofflich verbindet. Nach der Erfindung wirkt auf die zwischen einem Paar unbeheizter Schlagbacken übereinander angeordneten Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen, zwischen denen sich der Klebstoff befindet, ein Schlagimpuls. Dieser stellt eine senkrecht zur den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken mit einer Eindringdauer wenigstens einer der Schlagbacken in die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen kürzer als 10 ms dar, wodurch die Klebenaht ausgebildet wird. Die Klebenaht wird ausgebildet, indem der Schlagimpuls in den Klebstoff eindringt und diesen deformiert. Bei der Deformation entwickelt sich Wärme im Klebstoff dieser wird aktiviert, wobei die Aktivierung sich auf den Bereich der Klebenaht beschränkt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Schlagimpuls zu mindestens 50 % in den Klebstoff eindringt, d. h. mindestens 50 % des Klebstoffs müssen verformt werden.
Die Wirkung des Schlagimpulses setzt zwischen den unbeheizten Schlagbacken ein. Jedenfalls ist es nicht nötig, die Schlagbacken zu beheizen, sondern sogar nachteilig, vor allem wenn das Beheizen, eine externe Wärmezufuhr, zu einem vorzeitigen Erweichen des Klebstoffs führt. Somit verbietet sich auch ein Vorheizen der Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen. Daher ist mit „unbeheizt“ eine Temperatur der Schlagbacken und der Werkstoffbahnen/-bögen gemeint, die unter der Erweichungstemperatur des Klebstoffs liegt. Wenn aus anderen Gründen eine geringfügige Beheizung der Schlagbacken oder der Werkstoffbahnen/-bögen erfolgt, so wirkt sich dies nicht auf das erfindungsgemäße Verfahren aus und die Schlagbacken bzw. die Werkstoffbahnen/-bögen gelten als unbeheizt bzw. nicht vorgewärmt im Sinne der Erfindung. Ein Paar (unbeheizter) Schlagbacken liegt auch dann vor, wenn es sich um ein ungleiches Paar handelt und eine Schlagbacke gegen einen flachen, nicht profilierten Amboss arbeitet, der dann die zweite Schlagbacke des Paars im Sinne der Erfindung bildet.
Der Schlagimpuls ist eine im Wesentlichen senkrecht zu den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken mit einer Eindringdauer wenigstens einer der Schlagbacken in die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mit dem Klebstoff dazwischen von weniger als 10 ms. Vorzugsweise beträgt die Eindringdauer weniger als 5 ms, besonders bevorzugt weniger als 1 ms, dabei je nach Foliendicke 0,05 bis 0,5 ms. Dazu stürzt entweder das Werkzeug, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 5 m/s als Startgeschwindigkeit für den Schlagimpuls, auf den Aufbau von Werkstoffbahnen bzw. Werkstoffbögen mit dem Klebstoff und wird während der Eindringzeit unter Abgabe und Umwandlung der kinetischen Energie bis zum Stillstand abgebremst. Mit der Umwandlung der kinetischen Energie des Schlagimpulses wird insbesondere der Klebstoff verformt und erwärmt sich dabei. Der Schlagimpuls wird vorzugsweise durch einen mechanischen Antrieb hervorgerufen, alternativ durch einen elektrischen Magnetantrieb.
Nach einer ersten Alternative ist der thermisch aktivierbare Klebstoff auf wenigstens einer der Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen, zumindest in Bereich der Klebenaht oder auch vollflächig, aufgebracht. Der vollflächige Auftrag geht mit einer höheren Flexibilität bei der Lage der Klebenaht, aber auch mit höherem Materialaufwand für den Klebstoff und einem komplizierteren Recycling einher.
Nach einer zweiten Alternative wird der thermisch aktivierbare Klebstoff vor dem Aufbringen des Schlagimpulses zwischen den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen zumindest in den Bereich der herzustellenden Klebenaht angeordnet, ohne mit einer der Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen verbunden zu sein. In einem Bahnlaufprozess könnte hierfür beispielsweise ein Streifen Klebstoff von einer Rolle zwischen die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen zugeführt werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform bzw. Anwendung besteht darin, dass die Werkstoffbahn oder der Werkstoffbogen im Bereich der übereinander umgeschlagenen, zuvor gegenüberliegenden Ränder durch die Klebenaht, die eine Längsnaht ausbildet, verbunden werden. Auf diese Weise wird ein Schlauch gebildet. Die übereinander angeordneten Werkstoffbahnen bzw. -bögen können daher auch eine umgeschlagene einzelne Werkstoffbahn oder-bogen sein.
Dieser Schlauch wird nach einer weiteren Ausführungsform durch wenigstens eine weitere Klebenaht, die eine Quernaht ausbildet und die den zuvor gebildeten Schlauch an wenigstens einem Ende mit einer Bodennaht abschließt, zu einem Schlauchbeutel. Zum Verschließen des Schlauchbeutels wird auch die Öffnung mit einer Quernaht, einer Kopfnaht, versehen. Auch ein mehrlagiger Schlauchbeutel kann so erzeugt werden, indem entsprechend mehr Lagen bei der Bildung des Schlauchs zugeführt werden.
Es hat sich gezeigt, dass durch den Schlagimpuls eine Prägung in den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen im Bereich der Klebenaht erzeugt wird, die mit dem Aufschlag der Schlagbacken auf die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen entsprechend der Kontur der Schlagbacken entsteht. Dieser Effekt kann für weitere Anwendungen genutzt werden, wie z. B. für eine Verfestigung des Materials, für das Einprägen von Informationen oder zur ästhetischen Gestaltung.
Vorzugsweise ist der thermisch aktivierbare Klebstoff ein Heißkleber, wie er häufig und nicht zuletzt in der Verpackungsbranche angewandt wird. Vor diesem Hintergrund liegt die vorteilhafte Anwendung der Erfindung bei Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen, die aus Papier oder einem Papierwerkstoff bestehen. Diese Materialien finden ebenfalls in Verpackungsbranche vielfältige Verwendung und sind zudem auf eine Klebeverbindung angewiesen, wenn eine stoffschlüssige Verbindung gefordert wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch Verfahren zum Verbinden von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs, wobei die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen entlang einer Klebenaht verbunden werden. Nach der Erfindung wirkt auf die zwischen einem Paar unbeheizter Schlagbacken übereinander angeordneten Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen ein Schlagimpuls, eine senkrecht zu den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken. Es ist nicht nötig, die Schlagbacken zu beheizen, sondern eher nachteilig, vor allem wenn das Beheizen, eine externe Wärmezufuhr, zu einem Erweichen der Werkstoffbahn/des Werkstoffbogens führt. Somit verbietet sich auch ein Vorheizen der Werkstoffbahn/des Werkstoffbogens. Daher ist mit „unbeheizt“ eine Temperatur der Schlagbacken und der Werkstoffbahn/des Werkstoffbogens gemeint, die unter der Erweichungstemperatur der Werkstoffbahn/des Werkstoffbogens bleibt. Wenn aus anderen Gründen eine geringfügige Beheizung der Schlagbacken oder der Werkstoffbahn/des Werkstoffbogens erfolgt, so wirkt sich dies nicht auf das erfindungsgemäße Verfahren aus und die Schlagbacken bzw. die Werkstoffbahn/der Werkstoffbogen gelten als unbeheizt bzw. nicht vorgewärmt im Sinne der Erfindung.
Wegen des schnellen Temperaturanstiegs hat die Materialtemperatur kaum einen Einfluss, soweit es nicht zu einem nachteiligen Erweichen des Materials durch eine zu hohe Temperatur kommt. Ebenso verhält es sich mit den Schlagbacken, die nicht vorgeheizt bzw. nicht vorgewärmt sein müssen, da die zum Kleben erforderliche Temperatur in sehr kurzer Zeit während des Impulses in dem Materialaufbau bzw. im Klebstoff selbst erzeugt wird. Die Erwärmung und das Aufschmelzen des Klebstoffs wird deshalb vorteilhafterweise auf eine unmittelbare Wirkzone und eine kurze Kontaktzeit beschränkt. Durch die hohe Verformungsgeschwindigkeit erfolgt bei minimalem Energieeintrag eine adiabatische Erwärmung des Klebstoffs bzw. auch der Werkstoffbahn/des Werkstoffbogens in der Wirkzone ohne Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft und den angrenzenden Bereichen der Werkstoffbahn/des Werkstoffbogens und dem Klebstoff. Es wird nur so viel Klebstoff verflüssigt, wie für die Verbindung nötig ist. Damit wird zugleich vermieden, dass flüssiger Klebstoff aus dem Fügebereich, der Wirkzone herausgedrückt wird und nicht an der Fügeverbindung zur Ausbildung der Klebenaht teilnimmt.
Die Klebenaht wird vorzugsweise sehr schmal ausgeführt, was nicht zuletzt zur Materialeinsparung führt. Daneben kommt es zur Zeitersparnis und einem geringen Energieeintrag. Eine solch schmale Klebenaht bzw. eine derart schmale Wärmeeinflusszone ist mit herkömmlichen Heißsiegelverfahren zur Aktivierung des Klebstoffs nicht erreichbar, weil die Wärme zu schnell abgeleitet würde und sich allein dadurch der erwärmte und erweichte Bereich in der Werkstoffbahn/dem Werkstoffbogen vergrößern würde.
Der Schlagimpuls wirkt mit einer Eindringdauer wenigstens einer der Schlagbacken in die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen und den dazwischen befindlichen Klebstoff kürzer als 10 ms ein. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn beim Schlagimpuls mindestens 50 % des Klebstoffs verformt werden. Dabei wird der Klebstoff aktiviert und die Klebenaht ausgebildet. Dies wird gefolgt vom unmittelbar erfolgenden Rückhub der wenigstens einen Schlagbacke, um die Werkstoffbahn/den Werkstoffbogen mit der geschaffenen Klebenaht freizugeben.
In einem dem Schlagimpuls vorgelagerten Schritt werden die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen und der Klebstoff zwischen dem Paar der Schlagbacken mit einer Vorspannkraft Fv gegeneinander gedrückt. Danach wirkt der Schlagimpuls wenigstens einer der angetriebenen Schlagbacken (oder weitergeleitet durch wenigstens eine der Schlagbacken) auf die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen und den Klebstoff ein. Somit werden, alternativ zum Werkzeug, das unmittelbar auf die Werkstoffbahn/den Werkstoffbogen stürzt, zunächst die Rauigkeit der Werkzeugoberflächen, vor allem der übereinander angeordneten Werkstoffbahnen oder -bögen mit dem Klebstoff teilweise ausgeglichen. In allen Fällen entsteht in der Wirkungszone, der entstehenden Klebenaht, ein Temperatureffekt, der zu einem lokalen, während der Eindringdauer und der beim Eindringen erfolgenden mechanischen Beanspruchung sehr kurzzeitigen Aufschmelzen des Klebstoffs bei entsprechend hoher Verformungsgeschwindigkeit führt.
Bei der Weiterleitung des Schlagimpulses, insbesondere durch die Schlagbacken, wird von Schallgeschwindigkeit und von einer Stoßimpulszeit von unter 10 ms, vorzugsweise 5 ms, ausgegangen. Für den Impuls Stahl/Stahl wurde für die Strecke von 10 cm eine Zeit von 0,25 ms errechnet. Mit dem Schlagimpuls wird eine mit dem Ultraschallsiegeln vergleichbare Wirkung auf vergleichbare Materialien erzielt, allerdings wird anstelle einer großen Zahl von Impulsen geringer Amplitude beim Ultraschallsiegeln nur ein einziger Impuls aufgebracht, der Schlagimpuls gemäß der Erfindung. Bei beiden Verfahren, bei Einsatz von Ultraschall und eines Schlagimpulses, erfolgt die für das thermische Fügen erforderliche Temperaturerhöhung durch eine physikalisch-chemische Wirkung im Klebstoff. Zugleich werden weitergehende Vorteile verwirklicht, insbesondere der fehlende Wärmeeintrag und damit der thermische Schutz eines Packgutes, die auch für den Einsatz des Ultraschallsiegelns ausschlaggebend sind, jedoch ohne dass die aufwändige Anlagentechnik mit Ultraschallerzeugung und Sonotrode erforderlich ist.
Das Aufschmelzen des Klebstoffs bleibt auf die Wirkungszone begrenzt. In der Folge wird weder die Umgebung durch unerwünschten Wärmeeintrag (z. B. die Umgebung der Klebenaht in Werkstoffbahn/-bogen oder ein Packgut) beeinflusst, noch Wärme als Energieverlust an die Umgebung abfließt.
Der Schlagimpuls wird vorzugsweise durch einen mechanischen oder magnetischen Antrieb hervorgerufen, wobei der Antrieb der Schlagbacken unmittelbar oder der mittelbar weitergeleitete Schlagimpuls durch Federkraft, ein Fallgewicht, einen Magnetantrieb oder ein Kurvenscheibengetriebe erfolgt. Mit dem Kurvenscheibengetriebe können besonders schnelle Bewegungen verzögerungsfrei und mit exakter Amplitude gesteuert werden. Vor allem die Federkraft und das Fallgewicht können manuell in die Position gebracht werden, wo sie Kraft erzeugen, sodass das erfindungsgemäße Verfahren ohne externe Energiezufuhr ausgeführt werden kann.
Der Schlagimpuls wird durch die obere Schlagbacke oder, alternativ hierzu, durch beide Schlagbacken, die gegeneinander wirken, aufgebracht. Insbesondere bei gegeneinander wirkenden Schlagbacken können diese auch für einen schnelllaufenden Prozess, beispielsweise in einer Schlauchbeutelmaschine, z. B. mit 100 Takten pro Minute, verwendet und in diesen integriert werden. Dabei können die Schlagbacken als Rollen, die beispielsweise zugleich als Vorschubrollen fungieren, ausgeführt sein. Die Vorschubrollen bringen die Vorspannkraft F_v auf, während die Impulskraft F_i durch einen Schlag auf die Rollen auf die Werkstoffbahn/den Werkstoffbogen bzw. den dazwischen angeordneten Klebstoff übertragen wird.
Nach einer ersten Alternative wird der thermisch aktivierbare Klebstoff auf wenigstens einer der Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen zumindest im Bereich der Klebenaht aufgebracht und ist dann mit der Werkstoffbahn/dem Werkstoffbogen verbunden. Nach einer zweiten Alternative wird der thermisch aktivierbare Klebstoff vor dem Aufbringen des Schlagimpulses zwischen den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen zumindest im Bereich der herzustellenden Klebenaht angeordnet, ohne mit einer der beiden Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen verbunden zu sein.
Weiterhin hat es sich vorteilhaft erwiesen, wenn die Werkstoffbahn oder der Werkstoffbogen im Bereich der Ränder durch die Klebenaht, die eine Längsnaht ausbildet, verbunden werden, um einen Schlauch zu bilden. Zudem kann der Schlauch durch Klebenähte, die Quernähte ausbilden, abgeschlossen und ein Schlauchbeutel erzeugt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein Streifen des thermisch aktivierbaren Klebstoffs zugleich mit der Werkstoffbahn oder dem Werkstoffbogen bei der Formung des Schlauchs aus der Werkstoffbahn oder dem Werkstoffbogen zugeführt und zwischen die überlappenden Ränder der Werkstoffbahn oder des Werkstoffbogens eingebracht bzw. dazwischen angeordnet.
Es hat sich gezeigt, dass mit dem Aufschlag der Schlagbacken auf die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen eine Prägung in den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen entsprechend der Kontur der Schlagbacken erzeugt wird. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die gegeneinander wirkenden Schlagbacken in einem kontinuierlichen, schnelllaufenden Prozess verwendet werden, wie oben bereits näher ausgeführt.
Vorzugsweise ist der thermisch aktivierbare Klebstoff ein Heißkleber. Vorzugsweise bestehen die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen aus Papier oder einem Papierwerkstoff, der für eine stoffliche Verbindung einen Klebstoff benötigt und im Gegensatz zu einer Kunststofffolie nicht verschweißt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Alternative ist eine Klebenaht, die als ein Klebepunkt ausgeführt ist und durch eine Vielzahl von aneinandergereihten derartigen Klebepunkten die Werkstoffbahnen/-bögen verbindet. Dadurch lassen sich beliebige Nahtformen, die jeweils aus einer Vielzahl von Klebepunkten bestehen, herstellen, ohne dass entsprechend geformte Schlagbacken nötig würden. Zudem ist eine geringe Impulsenergie für die kleine Fläche der Klebepunkte ausreichend, sodass die Anlage klein und ohne aufwändige Antriebe realisierbar ist. Um eine breite Flexibilität zu erreichen, bietet sich ein solches Verfahren für vollständig mit Klebstoff beschichtete Werkstoffbahnen/-bögen an.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zum Verbinden von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs entlang einer Klebenaht. Nach der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein Paar unbeheizter Schlagbacken. Ein Paar unbeheizter Schlagbacken liegt auch dann vor, wenn eine Schlagbacke gegen ein Widerlager, einen flachen Amboss arbeitet, der dann die zweite Schlagbacke des Paars bildet. Das Paar unbeheizter Schlagbacken ist dafür vorgesehen, dass die übereinander angeordneten Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mit dem dazwischen angeordneten Klebstoff eingebracht werden. Weiterhin ist eine Einrichtung zur Impulserzeugung umfasst, die ausgeführt ist, zur Aktivierung des Klebstoffs einen Schlagimpuls in wenigstens eine der Schlagbacken einzutragen. Der Schlagimpuls stellt eine senkrecht zu den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken dar, die eine Eindringdauer in die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen und in den Klebstoff kürzer als 10 ms aufweist. Der Schlagimpuls wirkt auf die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen ein und bildet durch Aktivierung des Klebstoffs die Klebenaht in dem Wirkbereich der Schlagbacken aus. Der Schlagimpuls wird vorzugsweise durch eine Antriebsvorrichtung hervorgerufen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Einrichtung zum Aufbringen einer Vorspannkraft (F_v) vorgesehen, durch die die Schlagbacken vor dem Aufbringen des Schlagimpulses mittels der Vorspannkraft (F_v) gegeneinander gedrückt werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht das Paar Schlagbacken aus wenigstens einer ersten Schlagbacke mit einem Wirkbereich mit profiliertem Querschnitt. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Paar Schlagbacken die zweite Schlagbacke mit flächigem Wirkbereich umfasst. Ein vorteilhafter profilierter Querschnitt weist ein von zwei Radien R2 begrenztes Flachprofil mit beliebiger Konturform mit einer Breite a, die zumindest den Bereich der Klebenaht überdeckt, auf. Der profilierte Querschnitt ist an der Wirkstelle, die mit den zu verklebenden Werkstoffbahnen/-bögen während des Klebevorgangs bzw. des Schlagimpulses in Kontakt steht, nach einer bevorzugten Ausführungsform als von zwei Radien R2, bevorzugt mit R2 = 1 bis 4 mm, beidseits begrenztes Flachprofil mit einer Breite a, mindestens a = 2 mm, ausgebildet.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sind die erste und/oder die zweite Schlagbacke als Rollwerkzeug zur Wirkung in einem Bahnlaufprozess mit fortlaufendem Vorschub ausgeführt, zuvor auch als schnelllaufender Prozess näher erläutert. Alternativ dazu sind die erste und/oder die zweite Schlagbacke als zur Wirkstelle hin schwenkendes Werkzeug oder als ein während des Klebevorgangs mit der Bahn zeitweise mitgeführtes Werkzeug ausgeführt ist, so wie dies bei Bahnlaufprozessen für bestimmte Bearbeitungsstufen üblich und generell bekannt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher zum Einbau in Verpackungsanlagen, wobei auch etablierte Technik zum Siegeln ersetzt werden kann, geeignet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Paar Schlagbacken aus gehärtetem Stahl mit geschliffener Oberfläche ausgeführt ist. Weiterhin enthält jede der Schlagbacken Elemente zur Befestigung an der Antriebsvorrichtung.
Die Antriebsvorrichtung wirkt nach einer ersten Ausführungsform auf die erste Schlagbacke oder nach einer zweiten Ausführungsform auf die erste und die zweite Schlagbacke. Die Antriebsvorrichtung zur Erzeugung des Schlagimpulses weist vorzugsweise eine Feder, ein Fallgewicht oder ein mechanisches Getriebe auf. Das mechanische Getriebe ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Kurvenscheibengetriebe, dessen Vorteile oben bereits erläutert wurden. Weiterhin ist ein Magnetantrieb vorgesehen, der die Schlagbacke bzw. einen zugehörigen Stempel direkt antreibt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Schlagpresse als Antriebsvorrichtung für eine Vorrichtung zum Verbinden von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs, wie zuvor beschrieben.
Pneumatische Schlagpressen eignen sich nicht nur zum Prägen von Metallen, sondern auch zum Markieren von Kunststoffen oder ähnlichen Produkten. Auch in der Pharmaindustrie werden kleine Schlagpressen zum Prägen von Medikamentenschachteln häufig verwendet. Mit einer Schlagfeder kann die gewünschte Schlagstärke genau eingestellt und justiert werden und man erreicht bei jedem Prägevorgang im gleichen Material die gleichen Prägeergebnisse. Der Vorspanneffekt, der auch für das erfindungsgemäße Verfahren eine entscheidende Rolle spielt, erlaubt eine exakte Positionierung des Werkstücks und Deformierungen werden verhindert. Mittels eines Spannsystems können unterschiedliche Prägewerkzeuge wie Maschinenstempel, Maschinentypenhalter und Prägewerke in diesen Maschinen eingespannt werden. Eine beispielhafte Prägepresse besitzt eine Schlagkraft von 6 kN.
Gegenüber den etablierten Siegelverfahren wie Wärme-Kontaktsiegeln oder Ultraschallsiegeln bietet das mit der Erfindung vorgeschlagene Verfahren folgende Vorteile:

• kalte Werkzeuge, adiabatischer Fügeprozess,
• Verwendung bei wärmeempfindlichen Produkten möglich,
• sehr kostengünstige und robuste Anlagen- und Werkzeugtechnik,
• rein mechanische und handbetriebene Lösungen umsetzbar (Federvorspannung),
• extrem kurze Prozesszeit,
• kleinste Nahtbreiten realisierbar,
• durch Profilmuster der Werkzeuge sind spezifische Naht- bzw. Prägemuster erzielbar,
• Übliche Verpackungsformen (Siegelrandbeutel, Schlauchbeutel) umsetzbar,
• sehr geringer Energiebedarf, dadurch sehr hoher energetischer Wirkungsgrad.

Zum Vergleich, beim Wärmeimpulsfügen einer Werkstoffbahn/eines Werkstoffbogens mit einer Dicke von 20 bis 100 µm und einer üblichen Nahtlänge ist ein elektrisch erzeugter Wärmeimpuls von 0,8 Sekunden bei 165 °C notwendig. Das entspricht an einer Siegelzange einem Energieverbrauch von 200 J. Für das Fügen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist demgegenüber nur ein Energiebedarf von 5 J für dieselbe Nahtlänge erforderlich. Das entspricht einer Energieeinsparung von 97,5 %.
Aus den zuvor genannten Vorteilen ergeben sich in den folgenden Einsatzbereichen vorteilhafte Anwendungsgebiete:

• Verpackungsprozess mit Werkstoffbahn/-bogen (technische Produkte, Lebensmittel, Medizinprodukte) sowohl für schnelllaufende Serienanwendungen als auch für Einzelprozesse bei dezentraler Produktion,
• Einsatz für kontinuierliche Prozesse aufgrund hoher Prozessgeschwindigkeit,
• Einsatz bei recyclingfähigen und kompostierbaren Folien,
• Anwendungen zum Versiegeln ohne elektrische Energie mittels Federvorspannung für mobilen Einsatz, Medizintechnik für Entwicklungshilfe (Verpacken medizinischer Proben vor Ort), Katastrophenhilfe (Verschließen von Sandsäcken),
• Verpackung in staubbelasteter Umgebung.

Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und ihrer Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

1: schematisch eine Ansicht eines Verfahrensablaufs des erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden von Werkstoffbahn/-bogen durch thermisches Fügen;
2: schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlagbacke mit einem Wirkbereich mit eben profiliertem Querschnitt, begrenzt durch zwei Radien;
3: schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ersten Schlagbacke mit einem Wirkbereich mit eben profiliertem Querschnitt;
4: schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweiten Schlagbacke mit einem ebenen Wirkbereich;
5: schematisch in zwei Ansichten eine Ausführungsform einer Schlagpresse;
6: schematisch in Seitenansicht eine Ausführungsform eines kontinuierlichen Bahnlaufprozesses;
7: schematisch in zwei Ansichten eine weitere Ausführungsform eines kontinuierlichen Bahnlaufprozesses;
8: schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klebenaht an einem Schlauch;
9: schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform von erfindungsgemäßen Klebenähten an einem Schlauchbeutel;
10: schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer gefügten Werkstoffbahn/-bogen und
11: schematisch eine vergrößerte Ansicht einer schematisch eine vergrößerte Ansicht einer Fügestelle mit gefügten Werkstoffbahnen/-bögen.

1 zeigt schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform eines Verfahrensablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden von Werkstoffbahnen/-bögen 10 mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs 11 unter Anwendung eines Schlagimpulses. Der Verfahrensablauf wird in drei Schritten von links beginnend dargestellt. Zunächst wird eine erste Schlagbacke 2 über den Zustellweg s_z hinweg bis zur Oberfläche der Werkstoffbahnen/-bögen 10, zwischen denen der zu aktivierende Klebstoff, ein Heißkleber 11 angeordnet ist, in Pfeilrichtung bewegt, bis ein Wirkprofil 6 die Werkstoffbahn/-bogen 10 berührt. Die beiden durch eine Klebenaht 12 zu verbindenden Werkstoffbahnen/-bögen 10 liegen dabei auf der Oberfläche der zweiten Schlagbacke 4, hier als flacher Amboss ausgeführt. Das Wirkprofil 6 ist ebenfalls flach und läuft in Radien aus, um die Werkstoffbahn/-bogen 10 nicht zu beschädigen.
In einem zweiten Schritt wird die erste Schlagbacke 2 mit einer Vorspannkraft F_v gegen die Werkstoffbahnen/-bögen 10 mit dem dazwischen befindlichen Heißkleber 11 gedrückt. Unter der so geschaffenen Vorlast, die Rauigkeiten und die Elastizität des Materialaufbaus ausgleicht, wird im dritten Schritt die Impulskraft F_i aufgebracht, die zum Aktivieren des Heißklebers 11, der dabei kurzzeitig in der Wirkzone aufschmilzt, und damit zum Ausbilden der Klebenaht 12 führt.
2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlagbacke 2 mit einem eben profilierten Querschnitt, der in zwei Radien R2 ausläuft und ein Wirkprofil 6 ausbildet, wie in 1 angewendet. Bei einem beispielhaften Wirkprofil 6 beträgt der bevorzugte Radius R2 = 1 bis 4 mm und das ebene Profil hat mindestens eine Breite von a = 2 mm.
3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ersten Schlagbacke 2 mit einem Wirkbereich 6 mit eben profiliertem Querschnitt, wie in 2 im Detail gezeigt. Eine Aufnahmeöffnung 8 dient dem Einsatz eines hier nicht dargestellten Einspannbolzens, mit dem die erste Schlagbacke 2 in einer Schlagbackenaufnahme 26 (vergleiche 5) einer Maschine befestigt wird, die die Vorspannkraft F_v und die Impulskraft F_i auf die erste Schlagbacke 2 aufbringt.
4 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweiten Schlagbacke 4 mit einem ebenen, ambossartigen Wirkbereich 6. Die zweite Schlagbacke 4 wird auf einer Schlagbackenaufnahme 28 (vergleiche 5) befestigt.
5 zeigt schematisch in zwei Ansichten eine Ausführungsform einer Schlagpresse 20, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. Besonders vorteilhaft ist, dass eine solche Schlagpresse 20 ohne Elektroenergie und rein manuell betrieben werden kann, insbesondere ausgeführt als Federschlagpresse gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel. Die erforderliche Kraft für die Vorschubbewegung über den Zustellweg s_z sowie auch für die Vorspannkraft F_v und die Impulskraft F_i werden durch den Bediener über einen Bedienhebel 24 aufgebracht.
Entsprechend der Darstellung in 1 wird zwischen der zweiten Schlagbacke 4, auf dem die Werkstoffbahnen/-bögen 10 aufliegen, und der ersten Schlagbacke 2, die in einer ersten Schlagbackenaufnahme 26 befestigt ist, die Klebenaht 12 hergestellt. Dazu wird der Bedienhebel 24 bewegt und über eine Vorschubeinrichtung 32 die erste Schlagbackenaufnahme 26 auf die zweite Schlagbackenaufnahme 28 zubewegt, bis die in der ersten Schlagbackenaufnahme 26 eingesetzte erste Schlagbacke 2 die Werkstoffbahn/den Werkstoffbogen 10 berührt.
Durch weitere Bewegung des Bedienhebels 24 wird die erforderliche Vorspannkraft F_v und nach weiterer Bewegung des Bedienhebels 24, wobei eine Feder gespannt wird, die Impulskraft F_i durch Auslösen der Impulserzeugung 30 auf die Werkstoffbahn/- bogen 10 aufgebracht. Die Klebenaht 12 ist damit im Bereich einer Kontaktzone zwischen der ersten Schlagbacke 2 und der zweiten Schlagbacke 4 hergestellt. Der Rückhub der zweiten Schlagbackenaufnahme 26 durch Gegenbewegung des Bedienhebels 24 führt zur Freigabe der gesiegelten, miteinander verklebten Werkstoffbahnen bzw. -bögen 10.
6 zeigt schematisch in Seitenansicht eine Ausführungsform eines kontinuierlichen Bahnlaufprozesses, bei dem die Werkstoffbahn/der Werkstoffbogen 10 von einer Bahnrolle 40 abläuft. In der Vorrichtung 1 zum Verbinden von Werkstoffbahnen/-bögen 10 durch Verkleben laufen die Werkstoffbahnen/-bögen 10 zwischen der ersten Schlagbacke 2 und der zweiten Schlagbacke 4 hindurch, wo die Herstellung der Klebenaht 12 (in der Darstellung ist die Klebenaht 12 noch nicht gebildet) erfolgt. Es müssen jedoch Vorkehrungen getroffen werden, um die Kontinuität des Bahnlaufprozesses auch während des Einwirkens vor allem der Vorspannkraft, aber auch des Schlagimpulses, sicherzustellen. Dies kann beispielsweise durch ein taktweises Mitführen und Rückführen der Vorrichtung 1 in bzw. gegen die Bahnlaufrichtung oder durch einen Bahnspeicher vor der Vorrichtung 1 realisiert werden (beides nicht dargestellt, aber aus dem Stand der Technik bekannt).
7 zeigt schematisch in Seitenansicht eine weitere Ausführungsform eines kontinuierlichen Bahnlaufprozesses. Durch Vorspannrollen 42, zwischen denen die Werkstoffbahn/-bögen 10 hindurchlaufen, wird die Vorspannkraft aufgebracht. Eine Einrichtung zur Impulserzeugung 30, insbesondere ein Schlaggetriebe, wirkt auf eine oder beide Vorspannrollen 42, sodass die Klebenaht 12 erzeugt wird.
8 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klebenaht 12 an einem Schlauch 14, der aus einem umgeschlagenen und verbundenen Abschnitt einer Werkstoffbahn 10 gebildet wurde. Der Schlauch 14 kann vorteilhaft als Sleeve-Verpackung zum Einsatz kommen, wobei er über eine ansonsten fertiggestellte Verpackung geschoben wird.
9 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform von weiteren erfindungsgemäßen Klebenähten 12, hier an einem Schlauchbeutel 16. Dieser umfasst einen Schlauch 14, wie in 8 dargestellt, der an beiden Enden mit Quernähten verschlossen ist. Dies erfolgt an der zweiten, zumeist oberen Seite üblicherweise nach dem Befüllen mit einem Packgut. Eine Bodennaht, die untere Klebenaht 12, des nächsten Schlauchbeutels 16 kann zugleich erzeugt werden.
10 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bei einem Verkleben der Werkstoffbahnen/-bögen 10, indem eine Klebenaht 12 gebildet wird. Dies wird in der vergrößerten Darstellung in 11 besonders deutlich. Die Vorrichtung 1 umfasst die Schlagbacken 2, 4, dargestellt nach dem Rückhub, der die Klebenaht 12 freigibt.
11 zeigt schematisch eine vergrößerte Ansicht einer geklebten Fügestelle, der Klebenaht 12 mit verbundenen Werkstoffbahnen/-bögen 10, wobei sich die Werkstoffbahnen/-bögen 10 beidseits der Klebenaht 12 erstrecken. Dabei ist die sehr niedrige Klebenaht 12 in der Wirkzone, der mit der Werkstoffbahnen/-bögen 10 verschmolzene Heißkleber 11, erkennbar. Die Kompression rührt teilweise auch daher, dass es sich um ein kompressibles oder wärmesensitives Material der Werkstoffbahnen/-bögen 10 handelt, deren Höhe durch den Schlagimpuls ebenfalls vermindert wurde.
Der Heißkleber 11, der neben der Klebenaht 12 unverformt herausragt, erscheint nicht verdickt, wie dies bei anderen Heißsiegelverfahren nach dem Stand der Technik durch herausgedrückten flüssigen Klebstoff der Fall ist. Daraus wird deutlich, dass kein überschüssiger Klebstoff 11 geschmolzen und verschoben wird. Vielmehr ist der Wärmeeinflussbereich 13, dessen Grenze zur unbeeinflussten Werkstoffbahn/-bogen 10 (und dem Heißkleber 11, soweit er über die Aktivierungszone im Bereich der Klebenaht hinausragt) hin durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, auf den Bereich der Klebenaht 12 beschränkt und weder die Werkstoffbahnen/-bögen 10, noch ein Bereich außerhalb der Werkstoffbahnen/-bögen 10, beispielsweise ein Packgut innerhalb einer Verpackung, sind durch unerwünschte Erwärmung beeinträchtigt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: erste Schlagbacke
4: zweite Schlagbacke
6: Wirkbereich, Wirkprofil
8: Aufnahmeöffnung
10: Werkstoffbahn/-bogen
11: Klebstoff, thermisch aktivierbar; Heißkleber
12: Klebenaht, Längsnaht, Quernaht
13: Wärmeeinflussbereich
14: Schlauch
16: Schlauchbeutel
20: Schlagpresse
22: Ständer
24: Bedienhebel
26: erste Schlagbackenaufnahme
28: zweite Schlagbackenaufnahme
30: (Einrichtung zur) Impulserzeugung
32: Vorschubeinrichtung
40: Bahnrolle
42: Rollwerkzeug, Vorspannrolle
a: Wirkprofilbreite
R1: erster Wirkprofilradius
R2: zweiter Wirkprofilradius
R3: dritter Wirkprofilradius
Fv: Vorspannkraft
Fi: Impulskraft, Intensität des Schlagimpulses
sz: Zustellweg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019112788 A1 [0003]
DE 69926758 T2 [0005]
DE 102009046319 A1 [0005]
DE 102017121572 A1 [0005]
WO 2011/003864 A1 [0006]
DE 102015211622 A1 [0007]

Claims

Klebenaht zur Verbindung von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs (11), dadurch gekennzeichnet, dass auf die zwischen einem Paar unbeheizter Schlagbacken (2, 4) übereinander angeordneten Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10), zwischen denen sich der Klebstoff (11) befindet, ein Schlagimpuls, eine senkrecht zur den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken (2, 4) mit einer Eindringdauer wenigstens einer der Schlagbacken (2, 4) in die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) kürzer als 10 ms, durch die die Klebenaht (12) ausgebildet wird, indem der Schlagimpuls zumindest teilweise in den Klebstoff (11) eindringt und dieser dadurch aktiviert wird, wobei die Aktivierung sich auf den Bereich der Ausdehnung der Klebenaht (12) beschränkt.
Klebenaht nach Anspruch 1, wobei der thermisch aktivierbare Klebstoff (11) auf wenigstens einer der Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) zumindest in Bereich der Klebenaht (12) aufgebracht ist.
Klebenaht nach Anspruch 1 oder 2, wobei der thermisch aktivierbare Klebstoff (11) vor dem Aufbringen des Schlagimpulses zwischen die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) zumindest im Bereich der herzustellenden Klebenaht (12) ohne Verbindung mit den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) angeordnet ist.
Klebenaht nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Werkstoffbahn oder der Werkstoffbogen (10) im Bereich der Ränder durch die Klebenaht (12), die eine Längsnaht ausbildet, verbunden und ein Schlauch (14) gebildet wird.
Klebenaht nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schlauch (14) durch die Klebenähte (12), die Quernähte ausbilden, abgeschlossen ist und einen Schlauchbeutel (16) erzeugt.
Klebenaht nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der thermisch aktivierbare Klebstoff (11) ein Heißkleber ist.
Klebenaht nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) aus Papier oder einem Papierwerkstoff bestehen.
Verfahren zum Verbinden von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs (11), wobei die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) entlang einer Klebenaht (12) verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf die zwischen einem Paar unbeheizter Schlagbacken (2, 4) übereinander angeordneten Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) ein Schlagimpuls einwirkt, eine senkrecht zu den Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken (2, 4) mit einer Eindringdauer wenigstens einer der Schlagbacken (2, 4) in die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) und den Klebstoff (11) kürzer als 10 ms, durch den der Klebstoff (11) aktiviert und die Klebenaht (12) ausgebildet wird, gefolgt vom Rückhub der wenigstens einen Schlagbacke (2, 4).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei in einem dem Schlagimpuls vorgelagerten Schritt die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) und der Klebstoff (11) zwischen dem Paar der Schlagbacken (2, 4) mit einer Vorspannkraft F_v gegeneinander gedrückt werden und danach der Schlagimpuls wenigstens einer der angetriebenen Schlagbacken (2, 4) oder weitergeleitet durch wenigstens eine der Schlagbacken (2, 4) auf die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) und den Klebstoff (11) einwirkt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der mechanische Antrieb der Schlagbacken (2, 4) unmittelbar oder der mittelbar weitergeleitete Schlagimpuls durch Federkraft, ein Fallgewicht, ein Magnetantrieb oder ein Kurvenscheibengetriebe erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Schlagimpuls durch die obere Schlagbacke (2) oder durch beide Schlagbacken (2, 4), die gegeneinander wirken, aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der thermisch aktivierbare Klebstoff (11) vor dem Aufbringen des Schlagimpulses zwischen die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) zumindest in Bereich der herzustellenden Klebenaht (12) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei Klebenaht nach Anspruch 1, wobei der thermisch aktivierbare Klebstoff (11) zwischen auf wenigstens einer der Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) zumindest in Bereich der Klebenaht (12) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Werkstoffbahn oder der Werkstoffbogen (10) im Bereich der Ränder durch die Klebenaht (12), die eine Längsnaht ausbildet, verbunden und ein Schlauch (14) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein Streifen Klebstoff (11) zugleich mit der Werkstoffbahn oder dem Werkstoffbogen bei der Formung des Schlauchs (14) aus der Werkstoffbahn oder dem Werkstoffbogen zugeführt und zwischen den überlappenden Rändern der Werkstoffbahn oder des Werkstoffbogens angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei der Schlauch (14) durch die Klebenähte (12), die Quernähte ausbilden, abgeschlossen ist und einen Schlauchbeutel (16) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die gegeneinander wirkenden Schlagbacken (2, 4) in einem kontinuierlichen, schnelllaufenden Prozess verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, wobei der thermisch aktivierbare Klebstoff (11) ein Heißkleber ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 18, wobei die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen aus Papier oder einem Papierwerkstoff bestehen.
Vorrichtung zum Verbinden von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs (11) entlang einer Klebenaht (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Paar unbeheizter Schlagbacken (2, 4) umfasst, ausgeführt um dazwischen die übereinander angeordneten Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) mit dem Klebstoff (11) einzubringen, wobei eine Einrichtung zur Impulserzeugung (30) umfasst ist, die zur Aktivierung des Klebstoffs (11) den Schlagimpuls in wenigstens eine der Schlagbacken (2, 4) einträgt, wobei der Schlagimpuls eine senkrecht zur Folienlage verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken (2, 4) mit einer Eindringdauer wenigstens einer der Schlagbacken (2, 4) in die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) und den Klebstoff (11) kürzer als 10 ms darstellt, wobei der Schlagimpuls auf die Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen (10) einwirkt und durch Aktivierung des Klebstoffs (11) die Klebenaht (12) in einem Wirkbereich der Schlagbacken (2, 4) ausbildet.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei eine Einrichtung zum Aufbringen einer Vorspannkraft (F_v) die Schlagbacken (2, 4) vor dem Aufbringen des Schlagimpulses mittels der Vorspannkraft (F_v) gegeneinander gedrückt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei ein profilierter Querschnitt (6) als von zwei Radien R2 begrenztes Flachprofil mit einer Breite a, die zumindest den Bereich der Klebenaht (12) überdeckt, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die erste und/oder die zweite Schlagbacke (2, 4) zur Wirkung in einem Bahnlaufprozess mit fortlaufendem Vorschub ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die erste und/oder die zweite Schlagbacke (2, 4) als Rollwerkzeug (42), als zur Wirkstelle hin schwenkendes Werkzeug oder als ein während des Klebevorgangs mit der Bahn mitgeführtes Werkzeug ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Einrichtung zur Impulserzeugung (30) eine Feder, ein Fallgewicht oder ein mechanisches Getriebe aufweist.
Verwendung einer Schlagpresse (20) als Antriebsvorrichtung für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25.