DE1262565B

DE1262565B - Vorrichtung zum kontinuierlichen Heisssiegeln von aufeinanderliegenden thermoplastischen Folien unter Anwendung von Druck und Waerme

Info

Publication number: DE1262565B
Application number: DEP31561A
Authority: DE
Inventors: Richard Johann Tomson
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1962-04-13
Filing date: 1963-04-11
Publication date: 1968-03-07
Also published as: FR1352667A; NL291443A; BE631006A; DE1886319U; GB978815A

Description

Vorrichtung zum kontinuierlichen Heißsiegeln von aufeinanderliegenden thermoplastischen Folien unter Anwendung von Druck und Wärme Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Heißsiegeln von aufeinanderliegenden thermoplastischen Folien unter Anwendung von Druck und Wärme, die zwischen zwei umlaufenden, sich gegenüberliegenden endlosen beheizten Siegelbändern angeordnet sind.
Bei vielen herkömmlichen Verfahren zum Heißsiegeln wird das Ausgangsfolienmaterial benachbart der Heißsiegelstelle geschwächt, so daß das Folienmaterial unter Belastung zuerst am Rand einer Heißsiegelstelle reißt. An den Heißsiegelstellen wird daher die volle verfügbare Festigkeit des Ausgangsmaterials nicht ausgenutzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontinuierlich arbeitende Siegelungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher dieser Nachteil beseitigt ist, und welche es zugleich ermöglicht, die Dicke des Randes der Siegelungsstelle zu kontrollieren, damit eine Festigkeit der Siegelstelle erzielt werden kann, die gleich oder größer als diejenige des Ausgangsmaterials ist.
Es ist bereits eine kontinuierlich arbeitende Heißsiegelvorrichtung bekannt, in welcher zwei endlose metallische Bänder durch sich drehende Rollen angetrieben werden. Die beiden Bänder werden durch stationäre beheizte Backen gegen die Folienlagen in Richtung zueinander gedrückt. Die bekannte Vorrichtung ermöglicht zwar eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit, aber sie weist keine Merkmale auf, die das seitliche Wegfiießen der Schmelzmasse an der Siegelungsstelle verhindern. Durch den von den Bändern ausgeübten Druck wird vielmehr etwas geschmolzenes Material herausgequetscht, so daß sich die Folie auf jeder Seite der Siegelstelle von dieser wegbewegt, was zur Folge hat, daß nach dem Erstarren die Foliendicke des Randes der Heißsiegelstelle verringert ist.
Es ist bereits bekannt, das Wegfließen von Schmelzmasse an der Siegelungsstelle durch gefederte Stützkörper zu verhindern, die beiderseits eines Siegelungsbandes liegen. Durch die Anordnung derartiger gegen die Folie gedrückter Stützkörper wird die zulässige Bandgeschwindigkeit erheblich verringert. Dies trifft in gleicher Weise zu, wenn - wie bei einer anderen Vorrichtung bekannt - die Stützkörper ungefedert aber dafür gegenüber der Elektrode geringfügig von der Folie zurückversetzt sind.
Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, die Siegelungselektrode an ihren beiden Seiten durch Hilfskörper zu erweitern, die ein Abfließen der Schmelzmasse an der Siegelstelle verhindern. Die Hilfskörper bilden in der bekannten Anordnung Be- standteile von rollenförmigen Elektroden. Diese bekannte Elektrodenausbildung hat den Nachteil, daß sie nur eine beschränkte Siegelungsfläche aufweist, so daß dadurch die zulässige Foliengeschwindigkeit auf niedrige Werte begrenzt wird.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nun erstmals eine Anordnung geschaffen, welche es gestattet, das Wegfließen der Schmelze auch bei sehr hohen Arbeitsgeschwindigkeiten zu verhindern, die durch die bekannten Anordnungen nicht erreichbar sind, da die Erwärmung der Folie nur kurzzeitig am Berührungspunkt der Folie mit der rollenförmigen Elektrode erfolgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelbänder jeweils im Mittelabschnitt eines endlosen Transportbandes befestigt sind, dessen Ränder seitlich über die Ränder des Siegelbandes hinausragen und durch biegsame Walzen gegen jene Folienabschnitte gedrückt werden, die sich neben den Siegelbändern befinden, um dadurch in an sich bekannter Weise eine seitliche Verdrängung der thermoplastischen Schmelzmasse am über Bürsten elektrisch beheizten Siegelband zu verhindern.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es in überraschender Weise, ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitendes Siegelungsverfahren durchzuführen, ohne daß ein seitliches Wegfließen von Mater rial unter Schwächung der Siegelungsstelle stattfindet.
Dieses Ergebnis ist deshalb unerwartet, weil die Erfindung keineswegs eine Kombination der bekannten Vorrichtungen darstellt und insbesondere nicht als Übertragung eines umlaufenden Bandes in eine mit Siegelungsrollen arbeitende, bereits bekannte Anordnung angesehen werden kann.
Eine derartige Übertragung würde lediglich zu einer Maschine führen, die ein mittleres, durch mechanischen Kontakt mit den beiden Wärmeübertragungsflächen einer Wärmequelle beheiztes Siegelband aufweist, während zu beiden Seiten des Siegelbandes jeweils ein Abstützband angeordnet ist.
Im Gegensatz zu einer solchen Ausbildung wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein über Rollen umlaufendes endloses Band verwendet, das selbst als elektrischer Heizkreis ausgebildet ist. Dadurch wird auch bei hohen Bandgeschwindigkeiten eine ausreichende Erwärmung sichergestellt, während in einer bekannten Anordnung, die ebenfalls eine elektrische Heizung vorsieht, die Heizung nur in Verbindung mit einer einzigen, im Heizkreis enthaltenen Elektrodenrolle wirksam wird, deren Kontaktfläche mit dem Band relativ beschränkt ist.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht einer kontinuierlich arbeitenden Heißsiegelvorrichtung, F i g. 2 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, F i g. 3 eine Ansicht der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung im Schnitt nach der Linie 2-2 bei Verwendung abgeschrägter Heißsiegelbänder.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Verringerung der Foliendicke benachbart der Heißsiegelstelle vermieden. Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, die Dicke des Materials am Rand der Heißsiegelstelle zu erhöhen. Auf diese Weise wird eine Festigkeit der Heißsiegelstelle erzielt, die gleich der oder größer als die des Ausgangsmaterials ist.
Die erfindungsgemäße Heißsiegelvorrichtung unter Druck und Hitze ist in Fig. 1 dargestellt. Das zu siegelnde Material 10 wird der Vorrichtung von der linken Seite zugeführt, an welcher es durch Förderbänder 13 erfaßt wird, die aus einem tuchartigen Material oder aus einem Metall mit einem tuchartigen Überzug hergestellt sind. Diese Förderbänder sind um eine Reihe biegsamer Walzen gelegt. Die erste Walze 11 ist angetrieben, während die übrigen Walzen 12 lose mitgenommene Walzen sind. Walzen aus Siliconkautschuk haben sich für diesen Zweck als sehr zufriedenstellend erwiesen.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Förderbänder 13 und Walzen 12 annähernd die gleiche Breite haben. Elektrisch beheizte Siegelbänder 14 liegen auf derjenigen Seite der Förderbänder 13 auf, die dem zu siegelnden Material zugekehrt sind. Diese Siegelbänder 14 sind wesentlich schmäler als die Förderbänder n3. Für die Zufuhr von elektrischem Strom zu den Siegelbändern 14 sind Bürsten 16 vorgesehen.
Verstellbare Walzen 15 halten die Bänder ständig unter einer gleichbleibenden Spannung.
Fig. 2 zeigt die relative Lage der Bänder und des zu siegelnden Materials. Die Förderbänder 13 werden durch die biegsamen Walzen 12 eng gegen das Material 10 gedrückt. Die beheizten Siegelbänder 14, die sich zwischen den Förderbändern 13 und dem zu siegelnden MateriallO befinden, werden in die geschmolzene Stelle bzw. in das geschmolzene Becken des Siegelbereiches gedrückt, wodurch eine leichte Eintiefung in dem Becken hervorgerufen wird, was zur Folge hat, daß etwas geschmolzenes Material seitlich nach den Seiten des Siegelbandes herausfließt.
Das Ausgangsmaterial, das fest zwischen den Förderbändern 13 gehalten wird, kann sich nicht aus diesem geschmolzenen Becken seitlich wegbewegen. Dies hat zur Folge, daß sich das geschmolzene Material gegen das Ausgangsmaterial an den Rändern der Siegelstelle aufbaut, so daß eine hantelförmige Siegelung erhalten wird.
Bekanntlich ist die schwache Stelle jeder Heißsiegelung der Bereich benachbart der Siegelstelle und neben dem nichtgesiegelten Ausgangsmaterial. Durch das Fließen des geschmolzenen Material wird diese Stelle verstärkt, so daß eine Siegelung erhalten wird, die eine ebenso hohe Festigkeit wie das Ausgangsmaterial hat. In der Tat reißt ein Streifen des Materials, der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung heißgesiegelt worden ist, wenn er einem Zugversuch unterzogen wird, an irgendeiner anderen Stelle als am Rand der Siegelungsstelle.
Aus einer genauen Untersuchung einer tatsächlich hergestellten Heißsiegelung ergibt sich, daß der Teil der Siegelung, auf den es ankommt, der Rand der Siegelstelle ist, welcher die einzelnen Folien miteinander verschweißt. Bei den meisten Siegelungen werden zwei Ränder von gleicher Festigkeit erhalten, obwohl es in vielen Fällen auf nur einen dieser Ränder ankommt. Ein solcher Anwendungsfall ist beispielsweise das Schließen der offenen Mündung eines Beutels durch Heißsiegeln. Der Rand der Heißsiegelnaht, der dem Inneren des Beutels am nächsten gelegen ist, ist der einzige Teil der Siegelung, welcher den erforderlichen Verschluß ergibt. Der übrige Teil der Siegelung scheint nur einem geringen Zweck zu dienen.
F i g. 3 zeigt eine Abänderungsform der beschriebenen Vorrichtung, bei welcher ein abgeschrägtes Siegelbandl7 statt des vorangehend beschriebenen flachen Siegelbandes 14 verwendet wird. Bei Verwendung eines solchen abgeschrägten Bandes tritt eine seitliche Bewegung des geschmolzenen Materials an der Siegelstelle vorwiegend nur zu einem Rand ein, wodurch sichergestellt wird; daß derjenige Rand der Siegelung, der den Verschluß bilden soll, in dem erforderlichen Maß verstärkt wird.
Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich das Heißsiegelband normalerweise in unmittelbarer Berührung mit dem zu siegelnden Material.
Manchmal wird ein leichter Überzug aus Siliconöl auf das Siegelband aufgebracht, um ein Haften zwischen dem Siegelband und dem geschmolzenen Becken der Siegelstelle zu verhindern. Für diesen Zweck kann mit Vorteil ein Docht verwendet werden. Wenn dies geschehen ist, können die Stromzuführungsbürsten an der Innenseite des Siegelbandes angeordnet werden.
Die vorangehend beschriebene Vorrichtung wurde mit Geschwindigkeiten bis zu 60m/min betrieben, wobei sehr zufriedenstellende Siegelungen erzielt wurden. Höhere Geschwindigkeiten sind ohne weiteres möglich und können in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die Vorrichtung länger gebaut wird.
Durch die Anwendung der erfindungsgemäEen Vorrichtung ist es möglich, einwandfrei verwendbare Siegelungen zu erzielen, welche mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Mitteln als nur außerordentlich schwierig zu erreichen betrachtet werden.
Beispielsweise wurden Siegelungen mit mehrfachen Folienlagen mit ausgezeichneten Ergebnissen hergestellt. Ferner ist es möglich, einen Beutel zu siegeln, der mit einem staubkörnigen Gut gefüllt worden ist Feine Teilchen haften ziemlich oft an den Innenflächen des Beutels und beeinträchtigen die Siegelarbeit. Es konnten jedoch sehr zufriedenstellende Siegelungen bei solchen Beuteln unter Verwendung der erfindungsgemäßen Heißsiegelvorrichtung unter Druck und Hitze hergestellt werden.
Nachfolgend wird eine beispielsweise Aufstellung von Thermoplasten gegeben, die für die erfindungsgemäßen Zwecke verwendet werden können: Polyäthylen mit einer Dichte von 0,9125 bis 0,975, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Nylon, Polyester, Polyolefine, Polystyrol, Polybuten, Kautschukhydrochlorid, Mischungen von Polyäthylen mit Polypropylen, Polyvinylchlorid, Elastomere uie Polyisobutylen, chloriertes Polyäthylen, Sithylenpropylenzusammensetzungen, Polyvinylacetat, Athylen-Vinylacetat-Mischpoly- merisate und Mischpolymerisate von Athylen mit Vinylacetat, Buten-1, Propylen, Penten- 1 und Octen-1.

Claims

Patentanspruch: Vorrichtung zum kontinuierlichen Heißsiegeln von aufeinanderliegenden thermoplastischen Folien unter Anwendung von Druck und Wärme, die zwischen zwei umlaufenden, sich gegen überliegenden endlosen beheizten Siegelbändern angeordnet sind, dadurch gekennzeichne t, daß die Siegelbänder (14) jeweils im Mittelabschnitt eines endlosen Transportbandes (13) befestigt sind, dessen Ränder seitlich über die Ränder des Siegelbandes hinausragen und durch biegsame Walzen (12) gegen jene Folienabschnitte gedrückt werden, die sich neben den Siegelbändern befinden, um dadurch in an sich bekannter Weise eine seitliche Verdrängung der thermoplastischen Schmelzmasse am über Bürsten elektrisch beheizten Siegelband zu verhindern.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 834580, 896 101; deutsche Patentanmeldung L 1756/39 a (bekanntgemacht am 30. 4. 1953); USA.-Patentschriften Nr. 2469972, 2556008; Kunststoff-Rundschau, 1959, H. 5, S. 180; Die neue Verpackung, 1957, H. 5, S. 296 bis 298; Verpackungsrundschau, 1954, H. 11, S. 517 bis 522.