DE1285384B

DE1285384B - Verfahren zum Verbinden von Gurtbandenden und Vorrichtung zu seiner Durchfuehrung

Info

Publication number: DE1285384B
Application number: DEF45393A
Authority: DE
Inventors: Wood Philip
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1964-10-12
Filing date: 1965-03-02
Publication date: 1968-12-12
Also published as: FR1425216A; US3368323A; BE660954A; GB1071454A; NL6502748A; AT273818B; CH428544A; IL23007A; NO123193B; ES311091A1; NL147969B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Gurtbandenden aus orientiertem polymerem Kunststoff durch Anschmelzen der sich gegenüberliegenden Oberflächen des Bandes im Verbindungsbereich, wobei zwischen die zu verbindenden Bandbereiche ein flaches Heizelement eingeführt und bei Erreichen einer genügenden Anschmelzung aus dem Bereich zwischen zu zu verschweißenden Bandflächen herausgezogen wird.
Für Verpackungszwecke sind Gurtbänder entwikkelt worden, die aus langkettigen, linearen folienbildenden Polymeren und Copolymeren hergestellt sind. Derartige Gurtbänder aus Polymeren werden vorzugsweise vermittels Heißsiegeln der überlappenden Enden befestigt.
Grundsätzlich wird dabei, beispielsweise ausgehend von der USA.-Pantentschrift 3 013 925, von der bekannten Methode Gebrauch gemacht, in den Verbindungsbereich zweier zu verbindender Kunststoffteile ein Heizelement einzuführen, die Verbindungsflächen anzuschmelzen und die angeschmolzenen Flächen nach Rückzug des Heizelementes zusammenzudrücken. Bei diesem bekannten Vorgehen, insbesondere bei der Verbindung von Gurtbandenden, besteht die Schwierigkeit, die Anschmelzung in der richtigen Dosierung vorzunehmen, die einerseits darauf abgestellt sein muß, eine zur Verbindung ausreichende Anschmelzung zu gewährleisten und die andererseits nicht dazu führen darf, daß die Orientierung der Kunststoffmoleküle, die ein wesentlicher Faktor für die Bandfestigkeit ist, wesentlich gestört wird. Wenn eine solche Desorientierung eintritt, wäre die Festigkeit gerade an der Verbindungsstelle nachteilig vermindert. Die Aufgabenstellung, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, besteht in der Lösung dieses Problems. Sie ist, ausgehend von der eingangs genannten Arbeitsweise, mit einem Verfahren gelöst, das nach der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Heizelement während des Anschmelvorganges der zu verschweißenden Bandflächen unter dem Einfluß einer in Richtung auf das Herausziehen des Heizelementes aus dem Bereich zwischen den zu verschweißenden Bandflächen wirkenden Zugkraft steht, wobei das Heizelement zwischen den zu verschweißenden Bandflächen von diesem mit einer solchen Kraft festgehalten ist, daß nach Erreichen einer genügenden Anschmelzung und Gleitfähigkeit das Heizelement durch die Zugkraft zwischen den zu verschweißenden Bandflächen herausgezogen wird.
Vorteilhaft wird hierbei also die Anschmelzung selbst in Verbindung mit einer entsprechend abgestimmten Vorbelastung des Heizelementes zu einer exakten, sicheren und-einfachen Steuerung des Schmelz- bzw. Verbindungsvorganges herangezogen.
Vorteilhaft und in Weiterbildung der angegebenen prinzipiellen Lösung wird das Heizelement in Bandverlaufsrichtung zwischen die Bandenden eingebracht und auch wieder herausgezogen. Dadurch wird vermieden, was bei einem seitlichen Herausziehen eintreten könnte, daß sich eine einseitige Materialanhäufung in der Verbindungsstelle und damit gewissermaßen ein Drehmoment ergibt, die zu einem unterschiedlichen Festigkeitsverhalten führten.
Außerdem liegt eine solche Zugrichtung im Sinne der molekularen Orientierung des Bandes, d. h., bei dieser Zugrichtung stellt sich bis zu einem gewissen Grad wieder eine Reorientierung der geschmolzenen bzw. angeschmolzenen Bandendenbereiche ein.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus zwei gegenüberliegenden Klemmbacken und einem zwischen die Backen und die beiden zu verbindenden Bandflächenbereiche einschiebbarem Heizelement und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement mit einem Spannelement, wie Feder od. dgl., verbunden ist, wobei ein Betätigungselement für die Verschiebung des Heizelementes im Wirkzusammenhang mit einer Betätigung für die Klemmbacken derart steht, daß die Klemmbacken nach Einschub des Heizelementes zwischen die zu verbindenden Flächen der Bandenden zusammengedrückt werden.
Das Verfahren und die Vorrichtung werden nachfolgend an der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser Darstellung zeigt F i g. 1 schematisch einen Arbeitsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, F i g. 2 schematisch einen weiteren Arbeitsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 schematisch den abschließenden Arbeitsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, F i g. 5 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, F i g. 6 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung in anderer Arbeitsstellung, Fig. 7 einen Teilschnitt gemäß Fig. 6 bei einer späteren Arbeitsphase und Fig. 8 einen Querschnitt durch die Vorrichtung längs Linie VIII-VIII gemäß F i g. 5.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Polypropylen erläutert. Es versteht sich jedoch, daß auch aus anderen Materialien ausgebildete Gurtbänder in der erfindungsgemäßen Weise verarbeitet werden können, wie Gurtbänder aus Polyolefinen, Polyester und Polyamiden.
Die Enden 10 und 11 des Gurtbandes werden mit Abstand zueinander, mit ihren breiten Oberflächen gegenüberliegend angeordnet, wobei das Ende 10 unter einem Druckstück 12 und das Ende 11 auf einer Auflage 13 liegt. Derartige Bänder haben in der Regel eine Dicke von etwa 0,5 mm und sind etwa 6 bis 32 mm breit. Das Gurtband wird um einen Gegenstand, wie Karton, Kiste od. dgl. gelegt und zum Zeitpunkt des Heißsiegelns unter Spannung gesetzt, wobei jedoch vorzugsweisedie sich überlappenden Enden 10 und 11 selbst nicht unter Spannung stehen.
Ein Heizelementl4 wird zwischen die Bandenden eingeführt und das Druckstück 12 nach unten gedrückt, wobei das Heizelement 14 zwischen den Gurtbandenden eingequetscht wird. Das Heizelement hat vorzugsweise die Form einer flachen Klinge und wird vorzugsweise erst erhitzt, wenn es sich zwischen den Gurtbandenden befindet (s. Fig. 2). Das Heizelementl4 steht dabei konstant unter einer Zugbelastung, die beispielsweise mit einer Feder 15 aufgebracht wird. Der dadurch vermittelten Tendenz, aus den überlappenden Gurtbandenden herauszugleiten, wird zunächst durch die Klemmkraft von Druckstück 12 und Auflage 13 entgegengewirkt. Das Heizelement 14 wird dann schnell auf eine relativ hohe Temperatur von etwa 4000 C gebracht, wodurch die benachbart liegenden Flächen der Gurtbandenden anschmelzen oder erweichen. Dadurch reduziert sich die Reibung zwischen Heizelement und Gurtbandenden, so daß die Feder 15 nunmehr das Heizelement zwischen sich überlappenden Gurtbandenden herausziehen kann. Die Oberflächen der Gurtbandenden werden dabei auf eine Tiefe von nur einigen Hundertsteln eines Millimeters erweicht. Die erweichten Bereiche sind in der Fig.2 durch Punktierungen angedeutet. Gleichzeitig mit dem Herausziehen des Heizelementes werden die erweichten Flächen der Gurtbandenden zusammengedrückt (s. Fig. 3), wobei die Enden fest miteinander verschmolzen werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der F i g. 4 bis 8 besteht aus einem Gehäuse 16, an dem schwenkbar ein Greifer 18 für das Ergreifen eines Teils des Gurtbandes gegen ein Widerlager 22 angeordnet ist. Das eine Ende des Gurtbandes 20 liegt auf der Fläche 24 des Gehäuses auf, das auf dem zu verpackenden Gegenstand ruhen kann.
Das Gurtband 20 erstreckt sich vom Greifer 18 aus um den Gegenstand herum und wird unter einen anderen Greifer 26 geführt, der schwenkbar an einem Gehäuseteil 28 angelenkt ist und das Gurtband gegen die Fläche 30 des Gehäuses drückt. Vom Greifer 20 aus läuft das Gurtband 20 zu einer Vorratsrolle (nicht dargestellt). Der Greifer 26 ist so angeordnet, daß das Gurtband fest um den Gegenstand gezogen werden kann.
An verschieblich im Gehäuseunterteil gelagerten Stangen 32 ist ein Träger 34 befestigt, der mit seiner Auflagefläche 36 mit der Fläche 30 des Gehäuses fluchtet und der schwenkbar einen Greifer 38 und einen Betätigungshebel 40 trägt, an dem selbst schwenkbar im Gelenk42 ein Ende eines Verbindungsgliedes 44 angelenkt ist, dessen anderes Ende schwenkbar am Gehäuseteil 28 des Gehäuses angeordnet ist. Ein Schwenken des Hebels 40 führt dazu, daß der Träger34 und damit der Greifer 38 in die voll ausgezogene bzw. gestrichelte Stellung bewegt wird. Beim Bewegen- des Trägers 34 in die gestrichelte Stellung schwingt der Greifer 38 entgegen der Uhrzeigerrichtung und gleitet über das Gurtband 20, wobei das Gurtband durch den Greifer 26 gehalten wird. Wenn der Träger34 in die voll ausgezogene Stellung bewegt wird, hält der Greifer 38 das Gurtband gegen die Fläche 36. Der Greifer 26 ist derart angeordnet, daß das Gurtband zum Spannen unter ihm hindurchgeschoben werden kann.
Das durch den Greifer 18 gehaltene Ende des Gurtbandes wird flach gegen die Fläche 24 zum Anliegen gebracht, indem es an einem Führungsschild 42 entlanggeführt wird.
Diese Fläche 24 liegt etwas tiefer als die Fläche 30. In Ausnehmungen 44 und 46 (s. Fig. 8) sitzt gleitbar ein Schlitten 48, der durch eine am Gehäuse verspannte Feder 50 nach hinten gezogen wird. An diesem Schlitten 48 sitzt das als flache Klinge ausgebildete Heizelement 52, das über normalerweise offene Kontakte 54 und 56 mit einem Steuerrelais und von dort mit einem Kabel 58 mit einer Stromquelle vorzugsweise niederer Spannung verbunden ist. Der Kontakt 54 ist durch eine Blattfeder 60 getragen, wobei normalerweise der Schaltkreis des Heizelementes 52 offengehalten wird.
Im Verbindungsbereich ist ferner am Schlitten 48 ein relativ steifer Schneiddraht 62 vorgesehen, der durch normalerweise offene Kontakte 64 und 66 mit der gleichen Stromquelle niedriger Spannung in Verbindung steht. Der Kontakt 64 sitzt an einer Blatt- feder 68. Ein Betätigungsarm70 erstreckt sich von der Blattfeder 68 aus parallel zum Draht 62 und steht im Eingriff mit einem Teil des Gurtbandes in weiter unten erläuterter Weise, wodurch ein Schließen der Kontakte 64 und 66 und somit Erregen des Abschneidedrahtes bewirkt wird.
An einer Welle 72 sitzen ein Betätigungshebel 74 und ein Klinkenrad 76, das mit einer Klinke 78 im Eingriff steht, die schwenkbar an einer Nockenscheibe 80 mit Ausnehmungen 82, 84 angeordnet ist, die lose auf der Welle 72 sitzt. In eine dieser Ausnehmungen greift bei Stellung gemäß F i g. 5 ein Arm 86 des Schlittens 48 ein, wobei sich der Schwenkhebel 74 der Nockenscheibe in der dargestellten Lage befindet. Um das Heißsiegeln der überlappenden Gurtbandteile auszuführen, wird der Betätigungshebel 74 in Uhrzeigerrichtung geschwenkt, wobei durch Vermittlung des Armes 86 der Schlitten 48 und damit das Heizelement gleitend nach vorn gegen die Wirkung der Feder 50 zwischen die Gurtbandteile geführt wird.
Das eine Ende einer Blattfeder 90 erstreckt sich durch einen Schlitz 89 in einem Druckstück 88, während das andere Ende der Feder 90 am Gehäuse 16 befestigt ist. Mit der Feder 90 steht ein Nocken 91 in Verbindung, und sobald der Schlitten 48 seine vor dere Stellung erreicht hat, drückt der Nocken 91 die Feder und damit das Druckstück 88 nach unten.
Hierdurch werden die überlappenden Gurtbandenden gegen das Heizelement gedrückt. Beim Weiterdrehen der Welle 72 kommt der kreisförmige Umfangsteil der Nockenscheibe 80 mit dem Arm 86 in Kontakt, wodurch ein Zurückziehen des Schlittens 48 bis zu dem Zeitpunkt verhindert wird, in dem die nächste Nockenausnehmung 82 an den Arm 86 gelangt, wobei dann die Feder 50 den Schlitten wieder in die in der Fig. 5 gezeigte Ausgangslage zurückziehen kann, da dann der Rückzugsweg für den Arm 86 durch die nachfolgende Nockenausnehmung 82 der Nockenschübe 80 freigegeben ist. Das Druckstück 88 bleibt dabei in seiner erreichten Klemmstellung, so daß auch das Heizelement zwischen den überlappenden Gurtbandteilen verbleibt. Beim Niedergehen des Druckstückes 88 wird auch der obere Teil des Gurtbandes nach unten gedrückt, das somit den Tetätigungsarm 70 der Blattfeder 68 berührt, wodurch die Kontakte 64, 66 geschlossen werden.
Hierdurch wird der Stromkreis für den Abtrenndraht 62 geschlossen, und das Gurtband wird an dieser Stelle durchgeschmolzen. Das zur Vorratsrolle führende Ende 20' des Gurtbandes nimmt dann etwa die in F i g. 6 gezeigte Stellung an. Sobald das Gurtband durch den heißen Draht62 abgetrennt worden ist, wird der auf das Gurtband durch die Berührung mit dem Betätigungsarm 70 ausgeübte Druck aufgehoben, und die Kontakte 64, 66 öffnen sich.
An einem Wellenzapfen92 sitzt schwenkbar ein Hebel 93 mit Fußteil 94, in dessen Schwenkweg bei vorgeschobenen Schlitten ein Anschlag 95 der den Kontakt 94 tragenden Feder 60 liegt. Eine den Wellenzapfen 92 umgebende Feder 96 hält normalerweise den Hebel 93 gegen einen Anschlag 97. Eine Nockenscheibe 98 mit einem Nocken 99 ist an der Welle 72 dem Hebel 93 zugeordnet, und etwa zu dem Zeitpunpt, in dem der Abschneidedraht92 erhitzt wird oder unmittelbar im Anschluß hieran, kommt der Nocken 99 mit dem Hebe193 in Eingriff und drückt diesen nach unten, wodurch die Kontakte 54, 56 geschlossen werden. Hierdurch wird das Heizelement 52 in der oben beschriebenen Weise aufgeheizt (Fig. 7).
Die schnell erreichbare hohe Temperatur des Heizelementes führt zu einem schnellen Erweichen und Schmelzen der Oberflächen des Gurtbandes, wodurch diese Oberflächen gleitfähiger werden und die Reibung zwischen dem Gurtband und den Heizelementflächen verringert wird. Der durch das Druckstükc 88 bzw. die Feder 90 aufgebrachte Druck wird so ausgewählt, daß die Feder 50 für den Rückzug des Schlittens und damit des Heizelementes wirksam werden kann, wenn die gegenüberliegenden Gurtbandteile auf eine Tiefe von nur einigen Hundertsteln eines Miilimeters erweicht worden sind.
Beim Zurückführen des Schlittens 48 durch die Feder 50 in die Ausgangslage gIeitet der den Kontakt betätigende Anschlag 95 unter dem Fußteil 94 des Hebels 93 hervor, so daß sich die Kontakte 54, 56 öffnen. Sowie das Heizelement zwischen den Gurtbandenden herausgeglitten ist, drückt das Druckstück 88 die angeschmolzenen Gurtbandenden zusammen.
In etwa einer halben Sekunde schmelzen die Gurtbandenden derart fest zusammen, daß die Verbindungsstelle etwa die gleiche Festigkeit wie das Band selbst hat. Der Betätigungshebel 74 wird dann wieder in die in der F i g. 5 gezeigte Lage zurückgeschwenkt, so daß die Feder 90 das Druckstück 88 und die Verbindungsstelle der Bandenden anheben bzw. freigeben kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Verbinden von Gurtbandenden aus orientiertem polymerem Kunststoff durch Anschmelzen der sich gegenüberliegenden Oberflächen des Bandes im Verbindungsbereich, wobei zwischen die zu verbindenden Bandbereiche ein flaches Heizelement eingeführt und bei Erreichen einer genügenden Anschmelzung aus dem Bereich zwischen den zu verschweißenden Bandflächen herausgezogen wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Heizelement während des Anschmelzvorganges der zu verschweißenden Bandflächen unter dem Einfluß einer in Richtung auf das Herausziehen des Heiz- elementes aus dem Bereich zwischen den zu verschweißenden Bandflächen wirkenden Zugkraft steht, wobei das Heizelement zwischen den zu verschweißenden Bandflächen von diesen mit einer solchen Kraft festgehalten ist, daß nach Erreichen einer genügenden Anschmelzung und Gleitfähigkeit das Heizelement durch die Zugkraft zwischen den zu verschweißenden Bandflächen herausgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement in Verlaufsrichtung der Bandenden aus deren Verbindungsbereich herausgezogen wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus zwei gegenüberliegenden Klemmbacken und einem zwischen die Backen und die beiden zu verbindenden Bandflächenbereiche einschiebbarem Heizelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (14, 52) mit einem Spannelement (15, 50), wie Feder od. dgl. verbunden ist, wobei ein Betätigungselement (80) für die Verschiebung des Heizelementes im Wirkzusammenhang mit einer Betätigung (90, 91) für die Klemmbacken derart steht, daß die Klemmbacken nach Einschub des Heizelementes (14, 52) zwischen die zu verbindenden Flächen der Bandenden (10, 11) zusammengedrückt werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (52) als elektrisch heizbare Klinge ausgebildet ist, neben der unmittelbar ein gleichfalls elektrisch heizbarer Abtrenndraht (62) für das Gurtband angeordnet ist, wobei das Heizelement (52) und der Draht (62) über Kontakte (54, 56, 64, 66) mit einer Stromquelle in Verbindung stehen, welche Kontakte an Stellelementen sitzen, die bei Betätigung der Vorrichtung automatisch mitschaltbar ausgebildet und angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Druckstückes (88) eine Blattfeder (90) vorgesehen ist, die das Druckstück (88) mit einem Ende in einen Schlitz (89) durchgreift und die mit dem anderen Ende am Gehäuse (16) befestigt ist.