DE1213596B

DE1213596B - Vorrichtung zum Trennschweissen thermoplastischer Kunststoffschlaeuche oder aufeinanderliegender Kunststoffolien

Info

Publication number: DE1213596B
Application number: DEW31355A
Authority: DE
Inventors: Kurt Rochla
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 1961-12-23
Filing date: 1961-12-23
Publication date: 1966-03-31

Description

Vorrichtung zum Trennschweißen thermoplastischer Kunststoffschläuche oder aufeinanderliegender Kunststoffolien Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trennschweißen von mehrlagigen thermoplastischen Kunststoffen, d. h. auf eine Vorrichtung, die die Materiallagen trennt und gleichzeitig an beiden Trennkanten eine Schweißnaht bildet. Sie dient insbesondere zur Bearbeitung von Kunststoffschläuchen oder Kunststoffolien zum Herstellen von Beuteln, Säcken od. dgl. und besteht aus zwei Klemmbacken, zwischen denen das zu bearbeitende Material liegt, und aus einer elektrisch beheizten Trennschweißeinrichtung, die bei gegeneinandergedrückten Klemmbacken das Material trennt und an beiden Trennkanten eine Schweißnaht bildet.
Bekannte Vorrichtungen dieser Art besitzen als Trennschweißelement einen Stab, der als voller oder als hohler Körper ausgebildet und auf einer Klemmbacke angebracht ist. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Klemmwirkung ist bei einigen dieser Ausführungen an der Wirkfläche einer Klemmbacke ein Pufferstück, beispielsweise aus Silikongummi, vorgesehen. Diese mit einem Stab als Trennschweißelement ausgerüsteten Vorrichtungen arbeiten in der Weise, daß der Kunststoffschlauch oder die Kunststoffolien bei auseinanderliegenden Klemmbacken an der zu trennenden Stelle in die Wirkebene des an einer der Klemmbacken befestigten Stabes gebracht werden. Dann werden die Klemmbacken gegeneinandergedrückt und der Stab durch einen Stromimpuls auf eine so hohe Temperatur gebracht, daß das Material getrennt wird und die Kanten der übereinanderliegenden Lagen auf jeder Seite der Trennlinie miteinander verschweißt werden.
Andere bekannte Vorrichtungen zum Trennt schweißen benutzen einen Draht zum Trennen des Kunststoffes und eine beheizte Klemmbacke, die das Verschweißen der Trennkanten bewirkt. Bei einigen dieser Bauarten wird auch der Draht beheizt, während bei einer anderen Ausführung der nicht beheizte Draht den unter dem Einfluß der als Schweißbacke dienenden Klemmbacke teigig gewordenen Kunststoff auseinanderquetscht.
Weiter ist es bei Vorrichtungen zum Trennschweißen von thermoplastischen Kunststoffen schon bekannt, die Klemmbacken als Hohlkörper auszubilden und von einem Kühlmittel durchströmen zu lassen sowie das Heizelement durch Isoliermittel gegenüber den übrigen Vorrichtungsteilen abzuschirmen.
Diesen Vorrichtungen haftet der wesentliche Nachteil an, daß sie nur zum Trennen und Schweißen von verhältnismäßig dünnem Material und zum Verschweißen von gleich breiten Lagen miteinander Verwendung finden können. Bei der Herstellung von Beuteln oder Säcken müssen aber einerseits stärkere Materialien bearbeitet und andererseits bei Beuteln oder Säcken mit Seitenfalten in dem mittleren Bereich zwei Materiallagen und gleichzeitig in den Bereichen der Seitenfalten vier Materiallagen miteinander verschweißt werden. Dies ist jedoch mit den bisher üblichen Vorrichtungen nicht oder nur sehr schlecht möglich, so daß die in diesen Vorrichtungen hergestellten Seitenfaltenbeutel od. dgl. eine ungleichmäßige Schweißnaht von unterschiedlicher Güte besitzen würden, die zudem nicht gut aussieht.
Es ist ferner eine Hochfrequenzschweißvorrichtung bekanntgeworden, bei der eine Schweißelektrode eine großflächige Verschweißung thermoplastischer Folien durchführt und ein innerhalb der Schweißelektrode beweglich angeordnetes Messer anschließend die verdickte, plastifizierte Schweißnaht durchtrennt, wobei das plastifizierte Material durch das Messer in Ausnehmungen der Schweißelektrode verdrängt wird. Mit einer derartigen Hochfrequenzschweißvorrichtung lassen sich zwei Schweißnähte, die auch getrennt werden, unabhängig von der Anzahl der Materiallagen herstellen, jedoch nur unter Inanspruchnahme einer beträchtlichen Materialmenge für die Verschweißung, die als Nutzfläche der verschweißten Folien verlorengeht.
Dabei sind zwei getrennte, aufeinanderfolgende Arbeitsgänge erforderlich, die der Leistung dieser Vorrichtung abträglich sind.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird demgegenüber auf grundsätzlich andere Weise gelöst. Sie ist gekennzeichnet durch zwei in der Trennlinie des Materials einander gleichachsig gegenüberliegende Heizstäbe, die in je einer Nut der beiden Klemmbacken angeordnet sind, wobei sie an den beiden Längsrändern jeder der beiden Nuten einen Raum frei lassen.
Die Verwendung von zwei einander gegenüberliegenden Heizstäben führt dazu, daß das Material, beginnend an den durch mehrere aufeinanderliegende Schichten gebildeten, dickeren Stellen durch Wärmezufuhr von beiden Seiten sehr schnell bis zur Trennung erwärmt wird, ohne daß die Doppelungen in der Schichtenlage störend wirken. Die Erfindung ermöglicht also eine einwandfreie Verarbeitung von Seitenfaltenschläuchen, insbesondere auch aus dickeren Folien. Bekanntlich sind nun die erwärmten Kanten der Bahnen unmittelbar nach der Trennung bestrebt, sich etwas von der Trennlinie zurückzuziehen. Die Erfindung nutzt diese Tatsache aus, indem erfindungsgemäß ein kleiner Raum zwischen den Heizstäben und den Klemmbacken frei gelassen wird, in dem die sich zurückziehenden Kanten wulstartige Verdickungen bilden können. Sie stehen dabei nicht mehr mit den hocherhitzten Heizstäben in Berührung, sondern sind einer durch ihren Abstand etwas verringerten Temperatur ausgesetzt, die infolge der Verwendung von zwei Heizstäben gleichmäßig von unten und oben wirkt und so eine gute Verschweißung sicherstellt, aber ein dem Trennen ähnliches Wegfließen des Materials nicht mehr zuläßt.
Diese auf beiden Seiten des Materials gleiche Wirkung führt zu einer sehr festen, von außen vorzüglich aussehenden Schweißnaht, die in einem Arbeit gang mit dem Trennen der Folien unter Inanspruchnahme nur einer geringen Materialmenge hergestellt worden ist und auch im Beutelinneren eine etwa der Kante des freien Raumes entsprechende geradlinige Begrenzung aufweist.
Schließlich ermöglicht die Verteilung der für den Vorgang erforderlichen elektrischen Energie auf zwei Stäbe eine geringere spezifische Strombelastung der Stäbe bzw. dünnere Querschnitte, die die Anheizzeit verkürzen und die Durchführung dieser Arbeitstakte beschleunigen. Die Erfindung bringt somit einen erheblichen Fortschritt.
Um noch kürzere Taktzeiten und damit eine größere Leistung der Vorrichtung zu erreichen, werden erfindungsgemäß Einrichtungen vorgesehen, die ein schnelles Abkühlen der fertigen Schweißnaht ermöglichen. Dazu wird vorgeschlagen, die Auflageflächen der Heizstäbe in den Klemmbacken durch mehrere in Abstand voneinander angeordnete Bohrungen mit je einem Hohlraum in jeder Klemmbacke zu verbinden, der an ein Luftleitungssystem angeschlossen ist Eine gute und schnelle Abkühlung der Schweißnähte, die bei noch geschlossenen Klenunbacken zu erfolgen hat, ergibt sich dadurch, daß an beiden lklemmbacken je eine Saugleitung angeschlossen ist, durch die die heiße Luft von der Schweißstelle durch die Querbohrungea und die Hohlräume der Klemmbacken hindurch abgesaugt wird. Will man einen größeren Kaltluftstrom zur Schweißstelle leiten, so kann auch an eine Klenunbacke eine Saugleitung angeschlossen sein> während an die andere lÇlemmbacke eine LuftzuIeitung angeschlossen ist Die Hlemmbacken werden in an sich bekannter Weise gekühlt. Hierzu wird vorgeschlagen, die Kle,}ntacken aus je zwei mit Abstand parallel nebeneinanderliegenden Kühlkörpern zu bilden und zwischen ihnen ein den Heizstab tragendes Isolier- stück anzuordnen. Durch die Verwendung des Isölierstückes kann auf besondere Mittel zum Verhindern des Anhaftens der Folien auf der Klemmfläche der Klemmbacken verzichtet werden.
Die Heizstäbe werden über eine an sich bekannte Schaltung beheizt, die sie durch einen Stromimpuls schnell auf die Schweißtemperatur bringt. Man kann die Heizstäbe wie üblich als runde Drähte ausführen. Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, den Heizstäben einen quadratischen Querschnitt zu geben und sie in einer im Querschnitt dreieckigen Längsnut in den Klemmbacken bzw. in den Isolierstücken der Klemmbacken zu lagern.
Zum Trennschweißen von dünnen Materialien hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Heizstäbe ganz in die Klemmbacken eingelassen sind und mit den Klemmflächen in einer Fluchtlinie liegen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die untere Klemmbacke auf einer fest angeordneten Traverse gelagert, während die obere Klemmbacke an einem Tragstück gehalten ist, das von den Kolbenstangen zweier in Pneumatikzylindern verschiebbarer, doppeltwirkender Kolben getragen wird.
An Hand der Zeichnungen ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Es zeigt Fig. 1 die Seitenansicht einer Vorrichtung zum Trennschweißen von thermoplastischen Kunststoffen, Fig.2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 im vergrößerten Maßstab, - Fig. 4 eine Einzelheit der Fig. 3 - im vergrößerten Maßstab und im auseinanderliegenden Zustand der Klemmbacken und Fig. 5 in etwas geänderter Ausführung eine der Fig.4 entsprechende Einzelheit im gegeneinandergedrückten Zustand der Klemmbacken.
Die Vorrichtung dient zum Trennschweißen eines Kunststoffschlauches zum Herstellen von Beuteln oder Säcken.
Sie besteht aus zwei Klemmbacken 1, 2 zwischen die der zu bearbeitende Kunststoffschlauch 3 (Fig. 4) eingeführt wird, und aus zwei als Trennschweiß element dienenden Heizstäben 4, 5, die einander gegenüberliegend an den beiden Klemmbacken angeordnet und in diese eingelassen sind. Die untere Klemmbacke 2 ist auf einer fest angeordneten Traverse 6 (F i g. 1) gelagert. Die obere Klemmbacke 1 ist an einem Tragstück 7 gehalten, das seinerseits von den Kolbenstangen 8 zweier in Puenmatikzylin dern 9 verschiebbarer doppeltwirkender Kolben w unter Zwischenschaltung von Stehbolzen 11 getragen wird. Die Heizstäbe 4, 5 sind an Klemmbolzen 12, 13 angeschlossen. An den Klemmbolzen des Heizstabes 5 münden die Enden zweier elektrischer Lei ter 14, 15. Die Klemmbolzen des Heizstabes 4 sind mit denjenigen des Heizstabes 5 jeweils über eine elastische Kontaktbrücke 16 miteinander verbunden.
Die Klenunbolzen 12, 13 sind an Tragplatten 17 gehalten.
Die Klemmbacken 1, 2 sind als Hohlkörper ausgebildet. Ihre die Klenunfläche aufweisenden Wände 18 besitzen je eine Längsnut 19, in der je ein einen Heizstab 4 bzw. 5 tragendes Isolierstück 2û ein gesetzt ist. Die beiderseits der Längsnut 19 liegen den Teile der Wand 18 sind hohl und dienen zur Aufnahme eines Kühlinfttels. Jedes Isolierstäck 20 besitzt mehrere in Abstand angeordnete senkrechte Bohrungen 21, die einerseits in dem Hohlraum der Klemmbacke 1 bzw. 2 und andererseits in den Tragflächen für den Heizstab 4 bzw. 5 münden. Als Tragflächen für die Heizstäbe 4, 5 dienen die Flächen einer im Isolierstück 20 vorgesehenen im Querschnitt dreieckigen Längsnut 22. Die Heizstäbe 4, 5 selbst weisen in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 einen runden Querschnitt auf. Die Längsnuten 22 können so bemessen sein, daß die Heizstäbe mit den Klemmbackenflächen in einer Fluchtlinie liegen. In den Hohlraum jeder Klemmbacke 1, 2 mündet eine Saugleitung 23, durch die die heiße Luft von der Schweißstelle mittels einer nicht dargestellten Saugzuganlage abgesaugt wird.
Im abgehobenen Zustand der beiden Klemmbacken 1, 2 wird der Kunststoffschlauch jeweils um ein der doppelten Sack- bzw. Beutellänge entsprechendes Stück zwischen diesen weitertransportiert.
Dann wird durch die Leitungen 24 Druckluft in die oberen Arbeitsräume 25 der Zylinder 9 geleitet, wodurch die Kolben 10 und damit die obere Klemmbacke 1 nach unten bewegt werden, so daß der Kunststoffschlauch zwischen den Klemmflächen der Klemmbacken festgeklemmt wird. Durch einen Stromimpuls werden dann die Heizstäbe 4, 5 erhitzt und bewirken das Trennen des Materials und die Bildung je einer Schweißnaht 26 an beiden Trennkanten (Fig. 3). Unmittelbar daran wird der Strom abgeschaltet und die heiße Luft von der Schweißstelle durch die Leitungen 23 abgesaugt. Sobald die Schweißnähte durch Abkühlung sich genügend verfestigt haben, wird durch die Leitungen 27 Druckluft in die unteren Arbeitsräume 28 der Zylinder 9 geleitet, so daß die Kolben 10 und damit die obere Klemmbacke 1 nach oben bewegt werden. Dann werden die fertigen Säcke bzw. Beutel 29 ab- und der Kunststoffschlauch entsprechend weitertransportiert, und das Arbeitsspiel wiederholt sich.
Die Anordnung nach F i g. 5 entspricht im wesentlichen der nach Fig. 4. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszeichen verwendet worden. Im Unterschied zur ersten Ausführung der Vorrichtung sind bei der Ausführung nach F i g. 5 Heizstäbe 30 mit quadratischem Querschnitt vorgesehen. Diese Heizstäbe bringen die Wärme in einem schmaleren Streifen als die Heizstäbe mit rundem Querschnitt an die zu trennenden Kanten heran und beschleunigen so die Trennung. Die getrennten Kanten ziehen sich etwas von den Heizstäben 30 zurück und bilden wulstartige Verdickungen 26, die der Wärmestrahlung der Heizstäbe ausgesetzt sind; so entstehen vollkommen dichte und sehr feste Schweißverbindungen.
Die Erfindung eignet sich zum Trennen und Verschweißen beliebiger thermoplastischer Bahnen und kann insbesondere bei der Herstellung von Beuteln oder Säcken mit Erfolg eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Trennschweißen thermoplastischer Kunststoffschläuche oder aufeinanderliegender Kunststoffolien, insbesondere zum Herstellen von Beuteln, Säcken od. dgl. mit zwei Klemmbacken, zwischen denen das zu bearbeitende Material liegt, und mit einer elektrisch beheizten Trennschweißeinrichtung, die bei gegeneinandergedrückten Klemmbacken das Material trennt und an beiden Trennkanten eine Schweißnaht bildet, gekennzeichnet durch zwei in der Trennlinie des Materials einander gleichachsig gegenüberliegende Heizstäbe (4, 5, 30), die in je einer Nut (22) der beiden Klemmbacken (1, 2) angeordnet sind, wobei sie an den beiden Längsrändern jeder der beiden Nuten (22) einen Raum frei lassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Heizstab (30) einen quadratischen Querschnitt hat und mit einer Kante in der Spitze einer dreieckigen Längsnut (22) liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante der Heizstäbe (4, 5, 30) mit den Klemmbackenflächen in Fluchtlinie liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (22) durch mehrere in Abstand voneinander angeordnete Bohrungen (21) mit je einem Hohlraum verbunden sind, an dem eine Vakuumleitung (23) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (1, 2) aus je zwei mit Abstand parallel nebeneinanderliegenden, an sich bekannten Kühlkörpern, z. B. aus von einem Kühlmittel durchflossenen Räumen, bestehen und zwischen sich ein den Heizstab (4, 5, 30) haltendes, an sich bekanntes Isolierstück (20) tragen.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Schaltung, die die Heizstäbe (4, 5, 30) durch einen stoßartigen Stromimpuls auf die Schweißtemperatur bringt.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Klemmbacke (2) auf einer in der Maschine fest angeordneten Traverse (6) gelagert und die obere Klemmbacke (1) an einem beweglichen Tragstück (7) gehalten ist, das von den Kolbenstangen (8) zweier in Pneumatikzylindern (9) durch eine Steuerung verschiebbarer, doppeltwirkender Kolben (10) getragen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 031 672; USA.-Patentschrift Nr. 2794485.