DE1220113B

DE1220113B - Vorrichtung zum kontinuierlichen Verbinden von mit einer Oberflaeche aus thermoplastischem Kunststoff versehenen Flachbahnen

Info

Publication number: DE1220113B
Application number: DEA39457A
Authority: DE
Inventors: John Edward Leger
Original assignee: Accelerated Industries Inc
Current assignee: Accelerated Industries Inc
Priority date: 1961-02-16
Filing date: 1962-02-13
Publication date: 1966-06-30
Also published as: ES274673A1; LU41236A1; US3188259A; NL274656A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B29d

Deutsehe Kl.: 39 a3 - 9/00

Nummer: 1220113

Aktenzeichen: A39457X/39a3

Anmeldetag: 13. Februar 1962

Äuslegetag: . 30. Juni 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Verbinden von mit einer Oberfläche aus thermoplastischem Kunststoff versehenen Flachbahnen, bei der die Flachbahnen zwischen den sich bewegenden Flächen von zwei Führüngs- und S Anpreßgliedern unter Erhitzung und Drückberührung mit denselben hindurchgeführt werden und eine dieser Flächen durch die ein erhabenes Muster tragende Ümfangsfläehe einer Trommel gebildet wird;, deren Muster beim Durchgang der erhitzten Flachbahrleh in diese eingeprägt wird.

Es ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Verschweißen von thermoplastischen Folien bekannt, bei der die von Vorratsröllen abgezogenen Folien zwischen einer feststehenden prismatischen Elektrode und einer oder mehreren, der Form der prismatischen Elektrode angepaßten Rundelektroden hindurchgeführt werden. Die prismatische Elektrode ist dabei mit zwei Einlagen aus Isoliermaterial versehen oder besteht aus zwei oder mehreren Teilen, von denen hur einer energieführend ist. Der zum Verschweißen hotwendige Druck und ein Prägedruck Werden bei dieser bekannten Vorrichtung nacheinander an zwei verschiedenen Stellen aufgebracht, die durch die beiden Einlagen aus Isoliermaterial gebildet Werden können. Über die Anordnung und Ausbildung eines erhabenen Musters auf der die Ründelektrode bildenden Trommel der bekannten Vorrichtung ist iii der diese beschreibenden Veröffentlichung nichts offenbart.

Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer durch eine Fadeneinlage verstärkten Bahn aus Künststoff und/oder Papier bekannt, bei der zwei Bahnen aus Kunststoffolie oder Papier an einer Züsammenführungsstelle durch Andruckwalzen von beiden Seiten an eine Fadeneinlage angedrückt und an mindestens einer Verbindungsstelle unter Entschluß der Fadeneinlage durch Sehweißung dde'r Klebung miteinander verbunden werden. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist das Eindrücken einer Prägung durch ein erhabenes Muster nicht vorgesehen.

Schließlich ist eine ebenfalls zum kontinuierlichen Verschweißen von Flachbahnen aus Kunststoff mittels Hochfreqüenzerhitzüng dienende" Vorrichtung bekannt, bei der zwei Kunststoffbahnen nur durch eine schmale Schweißnaht, die ziekzaekförtiiig oder in anderer Weise verläuft^ miteinander versehweißt urtd zu diesem ZWeck zwischen zwei endlosen Bändern hindurchbewegt werden. Das eine dieser aus elektrisch nichtleitendem Material; z.B. aus Gurhrhi; bestehenden Bändern ist nüt einem zickzackförrüig verlaufenden schrhaleii Streifen aus elektrisch leitert-Vorrichtüng zum kontinuierlichen Verbinden von Mit eitler Oberfläche aus thermoplastischem
Kunststoff versehenen Flachbahnen

Anmelder:

Accelerated Industries, Inc.^

Nashua, N. H. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Paap, Dipl.-Ing. H. Mitscherlich
ühd Dipl.-Ing. K. Gunschmann, Patentanwälte,
München 22, Mariannenplatz 4

Als Erfinder benannt:

John Edward Leger, Nashua, N. H. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 16. Februar 1961 (89 865)

dem Material, z. B. Kupfer, versehen, während das ändere Öand einen gerade durchgehenden Streifen äüs Metall trägt. An den als Elektroden dienenden Metallstreifen der Bänder liegen Kohtaktbürsten an, die mit einem Hochfreqüenzerzeuger verbünden sind. Mit dieser bekannten Vorrichtung können nur schmäle Schweißnähte hergestellt werden, deren Breite der Breite der auf den endloseh Bändern befestigten Metallstreifen entspricht. Außerdem müssen diese Metallstreifen durchgehend aus biegbarem Metall bestehen, das beim Betrieb der Vorrichtung in wechselnder Folge auf Biegtihg beansprucht und gestreckt wird und daher leicht brechen und zum Versagen der Vorrichtung führen kartn.

Demgegenüber soll durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Verbinden von Flachbahnen aus Kunststoff öd. dgl. durch feiiie sieh im wesentlichen über die gesamte Breite der Flächbahnen erstreckende Schweißverbindung geschaffen werden^ die in Förni eines ebenfalls diese Breite einnehmenden Prägemusters hervortritt.

Dies wird bei einer Vorrichtung, bei der die Flachbahnen zwischen den sich bewegenden Flächen von zwei Führüngs- und Anpreßgliedern hindurchgeführt werden und eine dieser Flächen durch die Ümfangsfläehe einer Trommel gebildet wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Trommel eine die Breite der Flachbahnen übertreffende axiale

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Länge aufweist und das erhabene Muster mit einer jedoch nicht angetrieben sind. Diese Rollen dienen Vielzahl von elektrisch leitenden Elektroden ver- als Führungs- und Umlenkrollen für ein einen Teil sehen ist, welche die stromführenden Elektroden des Trommelumfanges bogenförmig umgebendes einer an sich bekannten Hochfrequenzheizvorrich- endloses Band 24 aus Drahtgewebe oder einem tung bilden, wobei das erhabene Muster der Elek- 5 anderen flexiblen leitfähigen Material, das in rollentroden auf der axialen Länge der Trommel in be- der Berührung mit der Trommel 11 steht. Der Welle stimmter Lage zu angrenzenden· Elektroden des 26 der Rolle 21 ist eine Kontaktbürste25 zugeord-Musters angeordnet ist, um den Kunststoff der Flach- net, die ständig eine elektrische Verbindung zwischen bahnen zusammenzudrücken und eine geschichtete den Führungs- und Umlenkrollen 21, 22, 23 sowie Bahn zu erzeugen, deren verschiedene Lagen auf der io dem endlosen Band 24 und der Erd- oder Rückganzen Bahnbreite in bestimmten Bereichen ent- leitung des Hochfrequenzgenerators herstellt. Einzelsprechend dem Muster durchgehend miteinander heiten der zur Hochfrequenzerhitzung erforderlichen verbunden sind. Abschirmung und der Anordnung der Zuleitungen

Eine in dieser Weise gemäß der Erfindung aus- 16 und 27 sind, da sie dem Fachkundigen geläufig gebildete Vorrichtung ermöglicht mit einfachen 15 sind, in der Zeichnung nicht gezeigt. Statt der gezeig-Mitteln die Herstellung von gewissermaßen »gestepp- ten Kontaktbürsten können auch andere Mittel zur ten« Kunststoffbahnen, deren sich über die gesamte Speisung der Trommel mit Energie, z. B. eine kapa-Breite der Bahn erstreckende Verbindungsstellen in zitive Kopplung, angeordnet sein. Es ist lediglich Form eines beliebigen Musters angeordnet sein erforderlich, die Trommel 11 auf einem Hochkönnen. Diese Möglichkeit stellt einen erheblichen 20 frequenzpotential zu halten, das sich von demjenigen Vorteil dar und ist in keiner Weise durch den erläu- des endlosen Bandes 24 unterscheidet, wenn diese terten Stand der Technik nahegelegt. beiden Teile durch eine Bahn aus einem nichtleiten-

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung den Material voneinander getrennt sind,

ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung Bei der in F i g. 2 gezeigten abgeänderten Ausfüh-

mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeich- 25 rungsform der das erhabene Muster tragenden Trom-

nung. In der Zeichnung zeigt mel wird dieses Muster durch elektrisch leitende

Fig. 1 die Anordnung eines Teiles der Vorrich- Teile 61 der gezeigten Querschnittsform gebildet, die

tung nach der Erfindung mit der das erhabene an der in diesem Falle aus nichtleitendem Material

Muster tragenden Trommel in schaubildlicher Ansicht, bestehenden zylindrischen Umfangsnache 18 der

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine abgeänderte ₃₀ Trommel mittels Niete 62, befestigt sind. Hierbei

Ausbildungsform der das erhabene Muster tragenden sind die Zwischenräume zwischen den vortretenden

Trommel der Vorrichtung nach F i g. 1, Teilen des Musters mit Filz 19 ausgefüllt.

Fig. 3 eine schematische Stirnansicht einer die Das elektrisch leitende Band 24 mit seinem Füh-

Anordnung nach Fig. 1 umfassenden Vorrichtung, rungs- und Umlenkrollen 21, 22 und 23 ist in Fig. 3

Fig. 4 eine andere Anordnung zur Bildung des ₃₅ mit einer Trommel 11 α gezeigt, die der Trommeln

Musters für die Trommel, und nach Fig. 1 ähnlich ist. Jedoch ist die Trommel 11 α

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der das an jedem Ende mit einer geschlossenen Scheibe 31

Muster tragenden Trommel der Vorrichtung nach versehen, in die eine isolierende Buchse 32 eingesetzt

Fig. 1 und 3. ist. Die Buchse 32 ist auf die Welle 13 aufgeschoben,

Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung eine Trom- ₄₀ so daß die Trommel 11a gegenüber der Welle iso-

mel 11 aus elektrisch leitendem Metall auf, die an liert ist. An der Trommel 11a liegt mit nachgiebiger

beiden Enden mit Abschnitten 12 aus elektrisch elektrisch leitender Berührung eine Kontaktbürste 33

isolierendem Material versehen und durch Armkreuze an, durch die der Trommel 11 α über eine Leitung 34

14 mit einer drehbaren Welle 13 verbunden ist, die Energie in der gleichen Weise zugeführt werden

in Lagern läuft und in beliebiger aicht dargestellter ₄₅ kann, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1,

Weise angetrieben werden kann. Die Armkreuze 14 Die Rollen 35, 36 und 37 sind Vorratsrollen für

bestehen ebenfalls aus leitfähigem Material und die miteinander zu verbindenden Flachbahnen. Die

bildet einen Bestandteil eines elektrischen Strom- Rolle 35 enthält eine Flachbahn aus Kunststoff, die

kreises zwischen der Trommel 11 und der Welle 13. Rolle 36 eine Flachbahn aus Füllmaterial, z. B. aus

Auf diese Weise ist es möglich, der Trommel 11 ₅₀ Baumwollfasern, und die Rolle 37 wiederum eine

während ihrer Drehung über eine Kontaktbürste 15, Flachbahn aus Kunststoff. Die von den drehbar ge-

die an einem nicht gezeigten Halter sitzt und nach- lagerten Rollen abgezogenen Flachbahnen 38, 39

giebig gegen die Welle 13 gedruckt wird, hoch- und 41 werden um die Trommel 11 α herumgeführt,

frequente elektrische Energie über eine Leitung 16 indem sie durch das endlose Band 24 mit Rollrei-

zuzuführen, die an einen nicht gezeigten Hoch- ₅₅ bungsberührung gegen die Trommel gedrückt wer-

frequenzgenerator angeschlossen ist. den. Bei dem Kunststoff handelt es sich um thermo-

Der zwischen den Endabschnitten 12 hegende Teil plastischen Kunststoff, der mittels dielektrischer

der Umfangsfläche der Trommel 11 ist mit einem Erhitzung zum Schmelzen gebracht werden kann,

erhabenen Muster 8 versehen, das eine Vielzahl von An den zwischen den vortretenden Teilen des Mu-

elektrisch leitenden Elektroden aufweist. Die Zwi- 60 sters 8 und dem endlosen Band 24 einer Druckkraft

schenräume des erhabenen Musters sind Vorzugs- ausgesetzten Flächen wird der Kunststoff dadurch

weise mit einem nichtleitenden Material, z. B. Filz, zum Schmelzen gebracht, daß über die Leitungen 27

ausgefüllt, der, wie in Fig.l bis 9 angedeutet, auf bzw. 34 während der kontinuierlichen Drehbewegung

die Umfangsfläche der Trommel 11 aufgeklebt ist. der Trommel 11 bzw. 11 α ständig hochfrequente

Die erhabenen Teile des Musters können jedoch auch 6g elektrische Energie zugeführt wird. Statt der in

nur durch Luft voneinander getrennt sein. . Fig. 3 gezeigten zwei Kunststoffbahnen38, 41 kön-

Ferner sind Rollen 21, 22 und 23 vorgesehen, die nen auch mehr Kunststoffbahnen miteinander ver-

aus Metall bestehen und in beliebiger Weise gelagert, bunden werden, wobei die Flachbahn 39 aus Füll-

material 36 gegebenenfalls fortgelassen werden kann. Auch könnten statt Flachbahnen aus thermoplastischem Kunststoff Flachbahnen aus anderem klebfähigem Werkstoff oder Flachbahnen aus vulkanisierbarem Material durch einen Vulkanisationsvorgang miteinander verbunden werden.

In der Drehrichtung hinter der Trommel 11 bzw. 11a ist ein Aufwickelrolle 42 angeordnet, die mit solcher Drehzahl angetrieben wird, daß die miteinander verbundenen Flachbahnen mit der gleichen Geschwindigkeit aufgewickelt werden, mit der sie von der Trommel 11 bzw. 11a ablaufen. Hierdurch werden Spannungen in der fertigen Materialbahn vermieden und nach dem Schweißvorgang auf die zusammengeschweißten Kunststoffbahnen keine schädlichen Kräfte aufgebracht, durch welche die Schweißverbindungen zerstört werden könnten. Es ist daher nicht erforderlich, eine Abkühlungsperiode für die Schweißstellen vorzusehen. Vielmehr kann das frisch verschweißte Material sofort auf die Rolle 42 aufgewickelt werden, wo es nur radialen Druckkräften ausgesetzt wird und auf natürlichem Wege abkühlen kann.

Wenn es jedoch erwünscht ist, die Kunststoffbahn nach dem Verschweißen erst bis zum Festwerden der Verbindungsstellen abzukühlen, kann die laufende Materialbahn auch über einen Kühltisch 43 geführt werden.

Der das erhabene Muster tragende Teil der Trommel 11 kann auch dadurch gebildet werden, daß auf einer Metalltrommel mit glatter Umfangsfläche ein Überzug 51 nach Fig. 4 befestigt wird, der mit einem sich aus vorspringenden Teilen 52 zusammensetzenden Muster aus flexiblem leitfähigem Material versehen ist und dessen Zwischenräume mit einem nichtleitenden flexiblen Material 53 ausgefüllt sind.

Die Breite der Kunststoffbahnen 38 und 41 reicht aus, um gleichzeitig mindestens einen Teil der isolierenden Abschnitte 12 der Trommel 11 zu überdecken. Unter isolierenden Materialien sind hier und auch für andere Teile der Vorrichtung solche Isolierstoffe zu verstehen, die für die bei der dielektrischen Erhitzung in Frage kommenden Frequenzen brauchbar sind und einen genügend niedrigen Energievernichtungsfaktor besitzen, so daß eine zu starke Erhitzung infolge der Energieverluste vermieden wird.

In F i g. 5 ist eine Trommel 11 b aus isolierendem Material dargestellt, die an ihrem vom Betrachter abgewendeten Ende in nicht dargestellter Weise frei tragend drehbar gelagert ist. Auf der Umfangsfläche der Trommel sind nicht zusammenhängende Teile 61 des erhabenen Musters mit Hilfe von Senknieten 62 in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise befestigt. Ferner sind Kontaktbürsten 63 vorgesehen, die durch Leitungen 64 miteinander verbunden und über eine Zuleitung 65 an einen nicht gezeigten Hochfrequenzgenerator angeschlossen sind. Die Kontaktbürsten treten mit den in axialen Reihen angeordneten Nieten 62 in Berührung, wenn sich die Trommel Ub dreht, da auf sie durch ortsfeste, nicht gezeigte Bürstenhalter ein radial nach außen wirkender nachgiebiger Druck aufgebracht wird. Auf diese Weise beschränkt sich die Energiezufuhr zu der Trommel lib jeweils auf ein Element der Zylinderfläche der Trommel, das räumlich festliegt, und die Energiezufuhr wird jeweils unterbochen, wenn die gemäß F i g. 3 über die Trommel laufenden Kunststoffbahnen die Erhitzungszone verlassen, jedoch bevor die Berührung zwischen den Kunststoffbahnen und der Trommel aufhört. Auf diese Weise kann eine Kühlwirkung auf das betreffende Flächenelement der Trommel ausgeübt werden, mit dem das geschweißte Kunststoffmaterial in Berührung bleibt, so daß ein schnelles Abkühlen der Schweißstelle möglich ist. Gemäß F i g. 5 sind zum Zweck des Abkühlens ortsfeste Düsen 67 vorgesehen, die an eine Verteilerleirung 68 zum Zuführen eines Kühlmittels, z. B. von Druckluft, angeschlossen sind. Es könnte auch ein hohler Lagerzapfen vorgesehen sein, der gemäß F i g. 5 auf der dem Betrachter zugewendeten Seite der Trommel in einem Lager läuft und durch den das Rohr 68 und die Zuleitung 65 hindurchgeführt sein kann.

Die Anordnung nach F i g. 5 ist für Fälle vorgesehen, in denen ein Kunststoff von außerordentlich geringer Wärmeleitfähigkeit geschweißt werden soll sowie für Fälle, in denen eine sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeit erforderlich ist. In allen anderen Fällen kann die einfachere Anordnung nach Fig. 1 verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Verbinden von mit einer Oberfläche aus thermoplastischem Kunststoff versehenen Flachbahnen, bei der die Flachbahnen zwischen den sich bewegenden Flächen von zwei Führungs- und Anpreßgliedern unter Erhitzung und Druckberührung mit denselben hindurchgeführt werden und eine dieser Flächen durch die ein erhabenes Muster tragende Umfangsfläche einer Trommel gebildet ist, deren Muster beim Durchgang der erhitzten Flachbahnen in diese eingeprägt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (11, Ub) eine die Breite der Flachbahnen (35, 36, 37) übertreffende axiale Länge aufweist und das erhabene Muster (8, 61) mit einer Vielzahl von elektrisch leitenden Elektroden versehen ist, welche die stromführenden Elektroden einer an sich bekannten Hochfrequenzheizvorrichtung bilden, wobei das erhabene Muster der Elektroden auf der axialen Länge der Trommel in bestimmter Lage zu angrenzenden Elektroden des Musters angeordnet ist, um den Kunststoff der Flachbahnen zusammenzudrücken und eine geschichtete Bahn zu erzeugen, deren verschiedene Lagen auf der ganzen Bahnbreite in bestimmten Bereichen entsprechend dem Muster durchgehend miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (61) in Gruppen zur Bildung von sich wiederholenden Mustermodulierungen angeordnet sind und jede Mustermodulierung eine im wesentlichen geschlossene Figur bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die jeweiligen Mustermodulierungen bildenden Elektroden (61) beim Drehen der Trommel (11 b) aufeinanderfolgend mit dem Generator der Hochfrequenzheizvorrichtung verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die mit der Umfangsfläche der Trommel zusammenarbeitende Fläche durch ein einen Teil des

ί

Trbmmelurnfänges bogenförmig umgebendes^ elektrisch leitendes Band umgeben ist, das die Masseüeiektrod'e der itöchfreqüenzheizvörficritung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen der Elektroden (öl) jeweils mit dem Generator verbunden sind, wenn sich diese Elektfödengrüppen iii dem bogenförmigen Bereich

• zwischen dem Band (24) und der Trommel (Üö) befinden.

In Betracht gezogene Druekschriften: Deutsche Gebrauchsmuster Nr. i 680 834, 817 609;
ÜSA.-P'atentschrift Nr. 2 697 773.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen