DE1242353B

DE1242353B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von geschweissten Saecken aus einem Folienschlauch mit Seitenfalten aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE1242353B
Application number: DEB69867A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Mommsen; Dr Horst Rosewicz; Jakob Schoenmann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1962-12-05
Filing date: 1962-12-05
Publication date: 1967-06-15
Also published as: US3304217A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von geschweißten Säcken aus einem Folienschlauch mit Seitenfalten aus thermoplastischem Kunststoff Foliensäcke werden in bekannter Weise hergestellt indem man einen Folienschlauch in passende Längen schneidet und die gegenüberliegenden Sackwände dieser Längen an ihren Schnittkanten verschweißt.
Auf diese Weise entsteht in gefülltem Zustand ein kissenförmiger Sack. Nachteilig bei dieser Sackform ist, daß bei gegebenem Schüttgewicht und vorgegebener Palettengröße nicht immer palettengerechte Abmessungen erzielt werden können. Die Höhe kann nur durch ihren verschiedenen Füllgrad variiert werden; sie stellt sich aber bei gleichem Füllgrad zwangläufig ein, so daß sie bei Festlegung der Ausmaße nicht mehr veränderlich ist.
Ferner besteht zwischen dem Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts eines gefüllten Schlauches und den geraden Schweißnähten an seinen Enden ein Längenunterschied, demzufolge die Ecken über die Sackkanten hinausragen und gegen mechanische Beschädigungen besonders empfindlich sind. Die Haltbarkeit des Sackes wird dadurch vermindert.
Ein weiterer Nachteil bei dem kissenförmigen Sack sind die gewölbten Außenflächen. In horizontaler Lage des Sackes sind die beiden Sackwände in der Mitte parallel, nach den Kopf-. Boden- sowie Seitenkanten zu jedoch nach unten bzw. nach oben geneigt. Die Säcke liegen daher im Stapel nur mit einem Teil ihrer Außenflächen aufeinander und kommen leicht ins Rutschen. Man ist daher bestrebt gewesen, Säcke mit kastenartigen Formen herzustellen.
Eines der bekannten Verfahren zur Herstellung von derartigen Säcken besteht darin, den Schlauchabschnitt mit zwei in Längsrichtung nach innen eingelegten Falten zu versehen. Die Falte in der Verschlußnaht wird nach dem Verschluß von Kopf und Boden des Sackes fixiert. Hierbei ergibt sich der sogenannte Seitenfaltensack. Beim Füllen entsteht dann ein weitgehend kastenförmiger Sack, der mit dem größten Teil seiner Außenfläche den benachbarten Säcken im Stapel plan anliegt und dadurch die Reibungsfläche und somit die Rutschsicherheit erhöht.
Es ist nun schwierig, Foliensäcke dieser Form an den beiden offenen Enden durch Verschweißen zu verschließen, da sich in der Nahtlinie eine wechselnde Anzahl von Lagen befindet. Diese würden daher beim kontinuierlichen Verschweißen in einem Arbeitsgang auch wechselnde Wärmemengen je Längeneinheit der Naht erforderlich machen, um ein gleichmäßiges Verschweißen der einzelnen Lagen bzw. eine gleichmäßig breite Naht zu erzielen. Die mit den gebräuchlichen Verschlußgeräten zu liefernde Wärmemenge kann aber nur gleichmäßig über die Naht eingestellt werden, d. h., sie berücksichtigt entweder die kleinste oder die größte Lagenanzahl. Daher wurden solche Foliensäcke bisher durch Nähmaschinen verschlossen, d. h. vernäht.
Diese Verschlußmethode ist aber infolge des Materialaufwandes kostspielig und außerdem unsicher, da im Gegensatz zu einer geschweißten Naht die durch das Nähen durchlöcherte Folienteile ausreißen können, zumal besonders am Kopf und Boden bei tiefer gelegten Falten erhöhte Belastungen auftreten.
Die Schwierigkeit, in einem Arbeitsgang Nähte mit einer unterschiedlichen Anzahl von Lagen verschweißen zu müssen, tritt auch bei der Herstellung von Ventilsäcken aus Folienschläuchen auf. Hierbei wird nach entsprechendem Zuschnitt ein über die obere Schnittkante überstehender, doppelwandiger Folienteil nach innen so eingeschlagen, daß diese zwei Lagen zwischen die beiden Sackwände zu liegen kommen. Auch dadurch entstehen auf einer der Länge des Ventils entsprechenden Strecke vier Lagen, während bei der Restlänge der Kopfnaht nur zwei Folienlagen miteinander zu verschweißen sind.
Bekannt ist weiterhin das Verschweißen von Folien mittels eines dauernd beheizten Rahmens. welcher die Folien mit einer messerscharfen Kante abschneidet und unmittelbar danach in der Schnittstelle verschweißt. Verschweißungen dieser Art sind erfahrungsgemäß nicht immer fest und dicht, weil die Breite der Schweißnaht von der - geringen -Wärmeleitfähigkeit der Folie abhängt und nicht be- liebig groß gehalten werden kann. Außerdem eignet sich diese Art des Verschweißens wegen des entstehenden breiten Abfallstreifens und des gleichzeitigen Zerschneidens und Schweißens nicht für die Herstellung einseitiger Nähte.
Auch das bekannte Aufschmelzen der Kanten mehrerer Folien durch eine offene Flamme ist für technische Zwecke ungeeignet, weil die Folien unter Umständen angebrannt werden und die Schweißnaht sehr ungleichmäßig ausfällt.
Schließlich ist eine Vorrichtung zum Verschweißen der Ränder von zwei Kunststoffolien bekanntgeworden bei der die Folien zwischen zwei Klemmschienen eingespannt werden und die Schweißwärme durch einen gegenüber den Rändern bewegten und erhitzten Schuh zugeführt wird. der eine Längsn.lle aufweist. Die Längsrille nimmt die aufzuschmelzenden Ränder der Folie auf. Die Wand der Rille gibt die zum Aufschmelzen der überstehenden Folienränder notwendige Wärme durch Leitung und Strahlune ab.
Nachteilig hierbei ist, daß die oberen Ränder der Folien sich nur ungefähr decken, so daß sich ungleichmäßige Schweißnähte bilden, und daß die Nähte bei wecilse1nder Folienzahl trotz gleichbleibeilder Geschwindigkeit des erhitzten Schuhes. der an den Rändern entlang bewegt wird in wechsender Breite aufgeschmolzen werden.
Aufgabe der Erfindung war die Entwicklung eines Verfahrens zum Herstellen von geschweißten Säcken aus einem Folienschlauch mit Seitenfalten aus hermoplastischem Kunststoff. bei dem die zu verschweißenden Folien eng aufeinanderliegend relativ zu einer als Strahler ausgebildeten Wärmequelle bewegt werden. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschweißen der in unterschiedlicher Anzahl aufehlanderliegenden Folienlagen diese Lagen zunächst zu einer eine gemeinsame Ebene bildenden Fläche abgeschnitten und die Wärmestrahlen allein auf die so entstandenen Schnittflächen mit über die Schnittfläcllen konstanter Energiedichte gerichtet werden und danach in an sich bekannter Weise die Schweißstellen bis zum Erkahen unter Druck gehalten werden.
Um eine verdickte Naht beim Verschweißen zu erhalten. wo erden zum Herstellen der geschweißten Säcke Folien mit durch Verstreckung, vorzugsweise in Extrusionsrichtung. erzeugten Orientierungsspannungen verwendet.
Auf diese Weise wird es möglich, bei einem einzieren Durchgang eines Sackes durch die Verschweißeinrichtuñg die in unterschiedlicher Anzahl aufeinanderlieeenden Laien gleichzeitig zu verschweißen und Schweinnähte mit gleichmäßiger Festigkeit zu erzielen. und zwar unabhängig davon, ob z. B. örtlich zwei oder vier aufeinanderliegende Folien miteinander verbunden werden sollen.
Die Wärme wird in Eetrusionsrichttmg der Folie auf die Schnittflächen gestrahlt, so daß die Schnittkanten als Absorptionsflächen wirken, die Orientierungsspannung der Folie ein Schrumpfen bewirkt und dadurch die Schweißkanten beim Verschweißen unter Bildung einer verstärkten. im Querschnitt perlförmig ausgebildeten Naht zusammengezogen werden.
Voraussetzung für die Herstellung der erfindungsgemäßen Schweißnaht ist die Anordnung der Folien, die eng aufeinanderliegend am Rand abgeschnitten werden. Hierbei wird ein ebener Saum gebildet, d. h., die Schnittfläche ist eine Ebene, die senkrecht zur Außenfläche der Folien liegt.
Werden die aufeinandergepreßten Folien nach dem Abschneiden am Rand an der Strahlungsquelle vorbeigeführt, so bleibt der Abstand der Schnittebene von der Heizquelle über die ganze Länge der Heizzone hin konstant. Als Heizquelle werden elektrisch beheizte Quarzstäbe verwendet, die eine weitgehend konstante Strahlungsdichte ihrer Oberfläche aufweisen. Die Quarzstäbe werden parallel zum Foliensaum ausgerichtet und sind zur besseren Ausnutzung der Strahlung mit Reflektoren hinterlegt.
Dadurch ergibt sich über die gesamte Schnittfläche der Folien eine konstante Energiedichte der Strahlung. so daß eine völlig gleichmäßige Erwärmung bzw. ein gleichmäßiges Aufschmelzen der Folie gesichert ist. Die Nahtbreite ist über die ganze Länge der Naht konstant. wodurch dichte und feste Nähte erzeugt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem waagerechten Rahmen ein über zwei waagerecht angeordnete Umlenktrommeln laufendes, zur Auflage der einzelnen flach liegenden und an den Bandkanten beiderseits überstehenden Folienabschnitte dienendes, motorisch angetriebenes, endloses elastisches Band. vier neben diesem Band in Abständen zu beiden Seiten in gleicher Laufrichtung wie das elastische Band angetriebene waagerecht laufende, paarweise in der Ebene des oberen Trums des Bandes aufeinandergepreßte und hier mit ihren mittleren Trums mit gleicher Geschwindigkeit wie das Band laufende lange und gekühlte Stahlbänder, neben den beiden Stahlbänderpaaren jeweils eine vorzugsweise elektrisch beheizte Strahlungsquelle und in Bandlaufrichtung vor und hinter der Strahlungsquelle parallel zu den ersten langen Stalllbändern und waagerecht neben diesen auf beiden Seiten des Bandes in Abständen jeweils ein kurzes, gekühltes Stahlbandpaar aus aufeinandergepreßten Metallbändern angeordnet sind.
Zum gleichmäßigen Beschneiden der beiden Enden des jeweiligen Abschnittes wird am vorderen Ende der Vorrichtung senkrecht zu der Ebene der aufeinandergepreßten beiden Trume des langen Stahlbandpaares zwischen den mittleren Trums der langen und der kurzen Stahlbänder ein senkrechtes mit hoher Drehzahl rotierendes Stahlmesser angeordnet.
Die Umlenkrollen der langen und kurzen Stahlbandpaare sind zum waagerechten Auseinanderschieben im Rahmen mit gegenüber der Rollenbreite verlängerten, an ihren Enden gelagerten Wellen und mit von Hand betriebenen, im Rahmen drehbar befestigten Spreizhebeln versehen.
Die zur Durchführung des Verfahrens notwendige Vorrichtung ist in der Abbildung beispielsweise dargestellt. In einem Rahmen 1 ist ein über eine vordere Umlenktrommel 2 am Vorderende des Rahmens und eine hintere Umlenktrommel 3 laufendes elastisches Band 4 gelagert. Dieses Band dient zum Transport der mit einem Ventil und zwei Seitenfalten versehenen Schlauchabschnitte. Das elastische Band 4 wird von einem regelbaren Motor 5, z. B. über eine Kette 6, ein Zahnrad 7 und die hintere Umlenkrolle 3, angetrieben.
Neben den äußeren Kanten 8 des Bandes 4 sind beiderseits in Abständen von den Kanten je zwei paarweise aufeinandergepreßte lange Stahlbänder 9 und 10 bzw. 11 und 12 angeordnet. Hierbei werden z. B. der untere Trum des oberen Stahlbandes 9 und der obere Trum des unteren Stahlbandes 10 aufeinandergepreßt, und zwar in der Ebene des oberen Trums des elastischen Bandes 4. Die Stahlbänder 9 bis 12 werden über Zahnräder 13 bis 16 gleichzeitig mit der hinteren Umlenktrommel 3 angetrieben und am vorderen Ende der Vorrichtung über die Rollen 17 bis 20, am hinteren Ende über die Rollen 21 bis 24 umgelenkt.
Parallel zu den langen Stahlbändern 9 bis 12 sind an der Vorderseite des Rahmens 1 in den gleichen Ebenen, aber weiter außerhalb. vier kurze Stahlbänder 25 bis 28 angeordnet. Sie laufen über die Umlenkrollen 29 bis 36 und werden paarweise in der Ebene des oberen Trums des Bandes 4 aufein2ndergepreßt. und zwar Stahlband 25 mit dem Stahlband 26 und Stahlband 27 mit dem Stahlband 28. Die kurzen Stahlbänder 25 bis 28 werden gleichfalls von dem Niotor 5, und zwar z. B, über ein mit dem Zahnrad 13 verbundenes kleines Zahnrad 37. Ketten 38 und 39 sowie die Zahnräder 40 bis 46 angetrieben.
Seitlich neben den oberen Kanten des Bandes 4 ist beiderse.Fs eine Wärmequelle 47 und 48 vorgesehen.
Ihre Wärmestrahlen werden durch Hohlspiegel 65 und 66 gerichtet.
Die lanzen Stahlbänder werden durch Vorrichtungen. z. B. hohle, wasserdurebfiossene und federnd angedrückte Backen (in der Zeichnung nicht dargestellt), gektihlt.
Zum Andriicken der geschweißten Naht sind in ähnlicer Weise wie am vorderen Ende der Vorrichtung auch an deren hinteren Ende paarweise aufeinnndergepreßte und gekühlte kurze Stahlbänder 49 bis 52 angeordnet. Sie laufen über die Umlen!:rollen 53 bis 60.
Zum Abschneiden der Folienabschnitte dient eine am vorderen Ende der Vorrichtung angeordnete Schneidxorricïltung. z. B. ein rotierendes Messer oder ein elektrisch beheizter Draht 61, 62. der beiderseits des Bandes jeweils zwischen dem langen und kurzen Stahlband befestigt ist. Mitte's einer Kurbel 63 und mehreren unterhalb des Bandes gelegenden (in der Abbildung nicht dargestellten) Spreizhebeln können sämtliche Umlenkrollen 17 bis 24, 29 bis 36 und 53 bis 60 gleichzeitig und gleichmäßig senkrecht zu den äußeren Kanten 8 des oberen Trums des Bandes 4 in waagerec"r,ter Richtung bewegt werden. Dabei führen die langen Stahlbänder 9 bis 12 und die kurzen Stahlbänder 25 bis 28 bzw. 49 bis 52 die gleiche Bewegung aus. Hierdurch ist es möglich. Folienabschnitte unterschiedlicher Länge zu verschweißen und die Lage der Stahlbänder der jeweiligen Lage der Naht anzupassen. Zur Aufgabe der Folien abschnitte dient ein Tisch 64 am Kopfende der Vorrichtung.
Zwecks leichteren Auswechselns der Heizkörper ist es möglich (in der Zeichnung nicht dargestellt), die beiden oberen Stahlbänder 9 und 11 einschließlich der dazugehörigen Umlenkrollen, Kühlbacken und Führungsrollen nach rechts und links herunterzuklappen.
Die Vorrichtung zur Herstellung von Säcken arbeitet auf folgende Weise: Der auf den Tisch 64 aufgegebene, beiderseits roh beschnittene Folienabschnitt gelangt in den Einzugsbereich der langen Stahlbänder 9 bis 12 auf der Fläche des oberen Trums des Bandes 4. Er wird von den Stahlbändern 9 bis 12 so neben seinen beschnittenen Rändern erfaßt, daß beiderseits ein schmaler Streifen in vorgegebener Breite über die äußeren Kanten der Stahlbänder 9 und 10 bzw. 11 und 12 hervorsteht.
Die gleichmäßige Dicke der Naht hängt von der gleichmäßigen Breite der überstehenden Streifen ab.
Mit der Schne-devorrichtung wird daher derjenige Teil der Folienabschuitte, der über die gewünschte Breite vorsteht, abgeschnitten. Auf diese Weise erzielt man am Kopf- sowie am Bodenende des Sackes einen gleichmäßig breiten Streifen, der über die Stahlbandkante hervorsteht.
Die Schneidevorricll.ung besteht z. B. aus einem elektrisch beheizten Glühdraht oder rotierendem Stahlmesser 61, 62, das beiderseits des Bandes 4 in dem gewünschten Abstand von den Kanten der Stahlbänder 9 bis 12 und zwischen diesen und den kurzen Stahlbändern 25 bis 28 angebracht ist. Diese zweiten, weiter außen liegenden kurzen Stahlbandpaare 25 und 26 bzs 27 und 28 llat?ell den Cwe21;, dGn an den beiden Rändern zu beschneidenden Folienabschnitt :während des Schnittes straff zu halten.
Die Umlenkrollen für die über die gesamte Maschine laufenden langen Stahlbänder sind am vorderen Ende daher so breit ausgeführt, daß die Stahlbänder 25 bis 28 darauf auch Platz finden. Diese endlosen kurzen Stahlbänder 25 bis 28 werden nun über die in geringem Abstand von den Umlenkrollen 29, 31, 33 und 35 angebrachte Umlenkrollen 30* 32, 34 und 36 gcfiihrt. so daß in Transportrichtung hinter dem Glühdraht 61. 62 die kurzen Stahlbandpaare 25, 26 bzw. 27, 28 bereits in einer geringen Entfernung durch diese zusätzlichen Umlenkrollen 30, 32, 34 und 36 umgelenkt werden. Dadurch wird der abgeschnittene Folienstreifen beiderseits nach unten abgelegt, Bei genauem Zuschnitt der zu verschweißenden Kopf- und Bodenöffnung und einer durch den Aufgabetisch ausgerichteten Einführung der Folienabschnitte ist ein Korrekturschnitt nicht mehr notwendig.
Die beiden langen, über federnd gelagerte Kühl backen (nicht dargestellt) laufenden Stahlbänderpaare 9 und 10. 11 und 12 passieren nun mit den außen freiliegenden Streifen die ausreichend lange Wärmequelle 47, 48, z. B. eine eleAitrisch beheizte Spirale, deren Wärmestrahlen durch die Hohlspiegel 65, 66 senkrecht auf die Schnittkanten des Folienabschnittes gerichtet werden. Die Temperatur muß dabei geregelt sein, so daß Oxydationserscheinungen und Verbrennungen vermieden werden, aber eine optimale Festigkeit der Schweißnaht erzielt wird. Die Verweilzeit innerhalb des Wirkungsbereiches der Hohlspiegel 65, 66 ist abhängig von der Wãrmeleitzahl des Kunststoffes und der Foliendicke und wird bei gegebener Vorschubgeschwindigkeit durch die Länge der Wärmequelle bestimmt. Diese Länge beträgt z.B. bei Verwendung von 0,3 mm dicken Folien aus Polyäthylen und einer Vorschubgeschwindigkeit von 13 mlMin. etwa 4 m. Während des Durchgangs durch die Hohlspiegel schmilzt der Kunststoff von der Schnittkante her auf und zieht sich in Extrusionsrichtung zusammen. Dadurch entsteht eine perl-Förmig verdickte Naht. Diese wird anschließend von den vier umlaufenden, gekühlten und federnd angedrückten, kurzen Stahlbändern 49 bis 52 erfaßt, wobei die Perlnaht verformt wird und unter dem Druck der gekühlten Bänder erkaltet. Das Erkalten unter Druck ist erfahrungsgemäß eine Voraussetzuno für die ausreichende Festigkeit bzw. Haltbarkeit der Naht. Der fertiggeschweißte Folienabschnitt wird nach dem Passieren der hinteren Umlenktrommel 3 ausgeworfen.
Um ein Durchhängen des oberen Trums des Bandes 4 sowie der aufeinandergepreßten Trume der langen Stahlbänder 9 bis 12 zu verhindern, sind im Rahmen 1 parallel zu den Umlenktrommeln 2 und 3 mehrere Tragrollen 67 mit seitlichen kleinen Rollen 68 drehbar angeordnet. Die Rollen68 können zusammen mit den Umlenkrollen durch Drehung der Kurbel 63 auseinandergezogen werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen von geschweißten Säcken aus einem Folienschlauch mit Seitenfalten aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem die zu verschweißenden Folien eng aufeinanderliegend relativ zu einer als Strahler ausgebildeten Wärmequelle bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschweißen der in unterschiedlicher Anzahl aufeinanderliegenden Folienlagen diese Lagen zunächst zu einer eine gemeinsame Ebene bildenden Fläche abgeschnitten und die Wärmestrahlen allein auf die so entstandenen Schnittflächen mit über die Schnittflächen konstanter Energiedichte gerichtet werden und danach in an sich bekannter Weise die Schweißstellen bis zum Erkalten unter Druck gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen der geschweißten Säcke Folien mit durch Verstreckung, vorzugsweise in Extrusionsrichtung, erzeugten Orientierungsspannungen verwendet werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem waagerechten Rahmen (1) ein über zwei waagerecht angeordnete Umlenktrommeln (2, 3) laufendes, zur Auflage der einzelnen flach liegenden und an den Bandkanten beiderseits überstehenden Folienabschnitte dienendes, motorisch angetriebenes, endloses elastisches Band (4), vier neben diesem Band in Abständen zu beiden Seiten in gleicher Laufrichtung wie das elastische Band angetriebene, waagerecht laufende, paarweise in der Ebene des oberen Trums des Bandes (4) aufeinandergepreßte und hier mit ihren mittleren Trums mit gleicher Geschwindigkeit wie das Band (4) laufende lange und gekühlte Stahlbänder (9 bis 12), neben den beiden Stahlbänderpaaren (9 bis 12) jeweils eine vorzugsweise elektrisch beheizte Strahlungsquelle (61, 62) und in Bandlaufrichtung vor und hinter der Strahlungsquelle parallel zu den ersten langen Metallbändern (9 bis 12) und waagerecht neben diesen auf beiden Seiten des Bandes (4) in Abständen jeweils ein kurzes, gekühltes Stahlbandpaar (25 bis 28 und 49 bis 52) aus aufeinandergepreßten Stahlbändern angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende der Vorrichtung senkrecht zu der Ebene der aufeinandergepreßten beiden Trume des langen Stahlbandpaares zwischen den mittleren Trums der langen und der kurzen Stahlbänder jeweils ein senkrechtes, mit hoher Drehzahl rotierendes Messer angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen der Stahlbandpaare zum waagerechten Auseinanderschieben im Rahmen mit gegenüber der Rollenbreite verlängerten, an ihren Enden gelagerten Wellen und mit von Hand betriebenen, im Rahmen drehbar befestigten Spreizhebeln versehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1 064 235; USA.-Patentschriften Nr. 2 488 212, 2 759 524, 2781079.