DE1454943C - Verfahren zum Verbinden der Oberflache eines thermoplastischen Kunststoffteils mit einer anderen Oberflache - Google Patents

Description

wesentlich besseren Wirkungsgrad hinsichtlich des ao verbindenden Oberflächen aufzubringen. Es kann Energiebedarfs bei geringerem apparativem Aufwand so auch aufgedruckt werden,

zu erreichen. Weiterhin kann das Metall erfindungsgemäß auch

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- in Pulverform auf eine der Oberflächen aufgetragen löst, daß man auf die Metallfolie ein quer zu dieser werden, wobei im Zusammenhang mit der gewählten gerichtetes nieder- bis mittelfrequentes Magnetfeld 35 Frequenz darauf zu achten ist, daß die einzelnen einwirken läßt. Dabei wird zusätzlich der Vorteil Metallpartikel miteinander in hinreichender leitender erreicht, daß die Anmeldepflicht entfällt solange man unter 10000 Hz bleibt.

Es war außerordentlich überraschend, daß es gelingt, dünne Metallfolien im nieder- bis mittelfre- 30 die Pulverschicht Druck ausgesetzt wird, beispielsquenten Magnetfeld innerhalb kürzester Zeit so weit weise indem sie fest auf ihre Unterlage aufgewalzt zu erhitzen, daß eine ausgezeichnete Siegelverbindung erhalten wird, was für die Herstellung von Verpackungen auf schnellaufenden Verpackungsmaschinen von außerordentlich großer Bedeutung ist. Dazu 35 konnte der Fachmann auch der französichen Patentschrift 1 181 591 nichts entnehmen, da es ai"= d>eser Patentschrift bekannt war, daß man zum Erhitzen eines drahtförmigen Leiters im Mittelfrequenzfeld 5 bis 15 Sekunden benötigt, während bei dem Ver- 40 Verfahren nach der Erfindung kann als Metalleinlage fahren nach der Erfindung nur 0,1 bis 0,3 Sekunden für die Nahtstelle eine Metallfolie eines solchen benötigt werden. Es tritt also nicht nur überraschenderweise überhaupt eine ausreichend rasche Erhitzung in einer Metallfolie auf, sondern eine raschere Erhitzung als in wesentlich dickeren 45 Drähten.

Da außerdem mit einem quer zu der Metallfolie gerichteten nieder- bis mittelfrequenten Magnetfeld gearbeitet wird, die Folie also praktisch im Schlitz des Magneten erhitzt wird, ist das Verfahren ferner sehr energiesparend im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren, bei dem der Draht in einer Spule erhitzt wird.

Dabei kann die Folie oder ein Folienstreifen zwischen die zu verbindenden thermoplastischen Ober- 55 Querschnittsabmessungen der Einlage können die flächen eingelegt werden. Die miteinander zu ver- Frequenzen verhältnismäßig niedrig gewählt werden, bindenden Oberflächen kommen dann zwar nicht unmittelbar miteinander in Berührung oder jedenfalls nur am Rand der Folie oder des Streifens, so daß die Hauptverbindung nicht durch unmittelbare Ver- 60 schweißung erreicht wird, aber sie vorbinden «ich so fest mit der eingelegten Folie, daß über diese eine ausreichende Verbindung zustande kommt.

In vielen Fällen genügt es, wenn man die Metalleinlage lose zwischen die zu verbindenden Flächen bringt. Besonders vorteilhaft kann es aber häufig sein, wenn die Metallfolie bereits vor dem eigentlichen Verbindungsvorgang auf einer der zu verbindenden Verbindung stehen. Wenn diese leitende Verbindung nicht schon durch die Art des Auftrags erzielt wird, kann sie auch dadurch herbeigeführt werden, daß

wird. Dadurch kommt sie gleichzeitig in eine genügende, vorläufige, mechanische Verbindung an ihre Unterlage.

Als Material für die Metallfolie hat sich Aluminium als besonders vorteilhaft erwiesen.

Bei Verpackungen ist es häufig wünschenswert, die Verbindung später wieder öffnen zu können. Zu diesem Zweck sind Aufreißstreifen bekannt. Bei dem

Querschnitts und einer solchen Festigkeit verwendet werden, daß sie selbst zum Aufreißen der Verbindungsnaht verwendbar ist.

Es wurde festgestellt, daß die Verbindung verbessert wird, wenn sie unter Einwirkung von Druck zustande kommt. Während oder nach der Erhitzung der Metallfolie kann zweckmäßig quer zur Oberflächenausdehnung Druck ausgeübt werden.

An sich kommen alle Bereiche der Nieder- und Mittelfrequenz in Frage, d. h. zwischen den Grenzen von Netzfrequenz und etwa 100 kHz. Jedoch ist die Frequenzwahl auch bis zu einem gewissen Grad von der Art der Metallfolie abhängig. Im Fall größerer

Wenn die Querschnitte dagegen sehr gering sind (insbesondere bei aus Pulver hergestellten Folien), empfiehlt es sich, sie höher zu'wählen.

Besonders bewährt hat sich für praktische Fälle bei der Verbindung von Verpackungsteilen ein Bereich von 1 bis IO kHz, und zwar bei einer Folie von etwa 0,01 mm Dicke vor allem eine Frequenz von 5 kHz.

Es ist bekannt, daß bei der Anwendung von Hochfrequenz wegen der Kondensatorwirkung nicht mehr als zwei Folienschichten aufeinander liegen dürfen, weil sonst allzu leicht Durchschläge vorkommen.

3 4

Demgegenüber ist es mit dem erfindungsgemäßen Bei Erwärmung der Folienstreifen wird die auf den

Verfahren möglich, eine praktisch beliebige Zahl Folienstreifen vorhandene thermoplastische Schicht,

aufeinanderliegender Folienschichten miteinander zu erweicht und dient so als Haftmittel der zu verbin-

verbinden. denden Teile.

Bei der Herstellung von Foiiennähten kann der 5 Der Zuschnitt des Dosenzylinders wird für die

Magnet mit einer gewissen Geschwindigkeit-, die von Herstellung des Zylinders über einen Dorn 10 mit

der aufgebrachten Leistung der Wärmekapazität der hier nicht dargestellten Umführungsmechanisrhen

Naht abhängig ist, an der Naht entlanggeführt geführt, wobei die Überlappung 4 und 5 zwischen

werden. dem Magnetsteg 11 (Fig. 5) eines mit Wechselstrom

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dem io erregten Magneten 12 zu liegen kommt.

Magneten in seiner Bewegungsrichtung unmittelbar Zweckmäßig wird für die induktive Erwärmung

ein Druckrollenpaar folgen zu lassen, das die zu ver- des Folienstreifens 6 im magnetischen Wechselfeld

bindenden Flächen aufeinanderpreßt, bevor das er- ein Elektromagnet mit Mittelfrequenzerregung von

weichte Material wieder erstarrt. 5 kHz verwendet. Die Eisenteile des Magneten kön-

Die Magnetpole können jedoch auch selbst mit zur 15 nen aus normalen Transformatorblechschnitten anErzeugung des Anpreßdrucks verwendet werden, gefertigt und durch einen Trennschnitt in zwei Teile indem man sie gegeneinander bewegbar ausbildet. 12, 12' geteilt sein, wobei der Trennschnitt ent-Durch dieses Merkmal wird die Vorrichtung beson- sprechend dem Dosenzylinder-Durchmesser ausgeders einfach. Die Anordnung kann vorteilhaft auch führt ist.

so getroffen sein, daß die Magnetpole durch Druck- 20 Der Magnetteil 12 trägt die Erregerspule 13 und

rollen gebildet sind. , kann über den Drehhebel 14 (F t g. 4), an dem der

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in Magnet 12 befestigt ist, vom Dorn 10, also von der

der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfüh- Überlappungsstelle des Dosenzylinders, nach dem

rungsbeispiele näher beschrieben. SchweißVorgang abgehoben werden, damit der Dorn

Fig. 1 zeigt eine mit dem Verfahren nach der 15 10 für eine nachfolgende Zylinderzuschnittführung

Erfindung verschweißbare Runddose aus Kunststoff- frei liegt.

Folien mit Teilausschnitten in Fluchtdarstellung; Der Magnetteil 12' ist im Dorn 10 fest isoliert

Fig.2 ist eine vergrößerte Darstellung der Naht- gegen den Dorn eingesetzt, beispielsweise mittels

Überlappung des zylindrischen Teils der Runddose Gipsharzes 15.

in nicht verbundenem Zustand nach F i g. 1 in Pfeil- 30 Nach der Umführung des Zylinderzuschnittes um

richtung; den Dorn 10 und Aufsetzen des Magneten 12 auf die

Fig. 3 stellt einen SchnütA-B der Fig. 1 ver- Zylinderüberlappung4 und 5 wird die Spule 13 zum

größert dar; Frequenzgenerator geschaltet. Das im Spalt zwischen

F i g. 4 veranschaulicht Teile einer Vorrichtung zur den Magnetstegen 11 und 11' entsprechend der ErHerstellung des Dosenzylinders; 35 regerfrequenz auftretende magnetische Wechselfeld

Fig. 5 zeigt einen TeilschnittC-D der Fig. 4; induziert in dem zwischen der Überlappung des

Fig. 6 gibt die Anordnung eines Elektromagneten Zylinderzuschnitts liegenden Alu-Folienstreifen 6

am Randteil der Runddose wieder; elektrische Wirbelströme, die den Folienstreifen kurz-

F i g. 7 zeigt die Anordnung von Andruckrollen zeitig auf etwa 200° C erwärmen und die auf den

am Randteil der Runddose; 40 Folienstreifen vorhandene Kunstharzschicht aufwei-

, F i g. 8 ist ein Schnitt durch ein weiteres Ausfüh- chen, die nun als Klebemittel die Überlappungen bei

rungsbeispiel des Elektromagneten. gleichzeitigem Druck des Magnetsteges 11 verbinden.

Die Runddose nach dem Ausführungsbeispiel der Da der Folienstreifen nur auf Grund seiner geringen

Fig. 1 kann mit ihren Einzelteilen, dem Dosen- Dicke eine geringe Wärmekapazität hat und diese

zylinder 1, dem Bodenteil 2 und dem Deckelteil 3 45 Wärmemenge schnell über die den Folienstreifen 6

j aus Kunststoff oder kunststoffkaschiertem Papier umschließenden Teile abgeführt werden, erstarrt die

j bestehen. Kunstharzsohicht entsprechend schnell und verbindet

Der Dosenzylinder wird hier z.B. aus einem die Überlappungen entsprechend kurzzeitig.

rechteckigen Zuschnitt, der um einen zylindrischen Die Verbindung des Bodenteils 2 und des Deckel-Dorn gerollt wird, hergestellt. Dabei ist der Zu- 50 teils 3 auf dem Rand des fertigen Dosenzylinders schnitt so bemessen, daß eine Überlappung der Zu- kann in entsprechender Weise erfolgen. Nach dem schnittenden 4 und 5 (F i g. 1 und 2) entsteht. Das Aufsetzen des Deckelteils 3 auf den Dosenzylinderj Zuschnittende trägt einen Alu-Folienstreifen 6 von rand, das durch nicht dargestellte Einrichtungen etwa 0,01 mm Dicke, der aufkaschiert oder in an- maschinell erfolgen kann, wird bei gleichzeitiger derer Weise auf die Trägerfläche aufgetragen und 55 Relativdrehung des Dosenzylinders zu einem festauf der dem Zuschnittende zugekehrten Fläche mit stehenden Magneten 17 der Zylinderrand mit der einer thermoplastischen Schicht versehen ist. Ebenso Deckelzone durch den Spalt 16 (F i g. 6) dieses ! . sind die Zylinderenden mit einem Folienstreifen 7, T Magneten 17 geführt. Das in dem Spalt nach Ein-(F i g. 1 und 3) über den gesamten Umfang versehen. schalten der Spule zum Frequenzgenerator auftre-Diese Folienstreifen dienen zur festen Verbindung 60 lende magnetische Wechselfeld induziert in den j der überlappenden Zuschnittenden 4 und 5 des Folienstreifen 6 Wirbelströme, so daß sich der Vor-Dosenzylinders und der Verbindung der Deckel- und gang abspielt, wie er oben beschrieben wurde. Bodenränder 8 und 9 auf dem Rand des Dosen- An geeigneter Stelle hinter dem Magneten (bei der Zylinders. hier in Pfeilrichtung angegebenen Drehrichtung des

Die Verbindung der angeführten Teile wird durch 65 Zylinders) sind zweckmäßig Andrückrollen 18 und 19

induktive Erwärmung der Folienstreifen mit gleich- (F i g. 7) vorgesehen, die für eine bessere Haftung

zeitigem oder nachfolgendem Andruck der Teile der Schweißverbindung sorgen. An Stelle der Drehung

zueinander erreicht. des Dosenzylinders kann natürlich auch der Magnet

und die; Andrückrolle bewegt werden oder auch beide Teile.

Der Magnet kann auch in Topfform ausgeführt sein, wie es in F i g. 8 dargestellt ist. Der Rand des 'Dosenzylinders 1 mit dem eingesetzten Deckelteil 3 wird in den Ringspalt 20 des Magneten 21 eingeführt. Natürlich kann auch umgekehrt der Topfmagnet über den Dosenrand geführt werden.

Ks hat sich gezeigt, daß auf die beschriebene Weise ausgeführte Klebeverbindungcn in 0,1 bis 0,3 Sekunden hergestellt werden können. Die Ausführung ist nicht beschränkt auf Runddosen. Es können alle Arten von Schweißverbindungen von thermoplastischen Kunststofftcilen, insbesondere von Folien, hergestellt werden. Als besonders vorteilhaft erweist sich das Verfahren bei metallkaschierten Folien. So können z. B. Packungen verschweißt werden, bei denen grundsätzlich mit Alu-Folien kaschiertes Material verwendet ist. Es kann z. B. auch der Zylindermantel der Runddose vollkommen mit Alu-Folie kaschiert so ausgeführt sein.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbinden der Oberfläche

«.. eines thermoplastischen Kunststoffteils mit einer anderen, insbesondere ebenfalls thermoplastischen Oberfläche durch Aufheizung der Oberflächen mittels einer im Bereich der Oberflächen liegenden wirbelstrombcheizten Metallfolie, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Metallfolie ein quer zu dieser gerichtetes nieder- bis mittelfrequentcs Magnetfeld einwirken läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie mit einem Thermoplast beschichtet oder lackiert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine auf einer der Oberflächen als Kaschierung vorliegende Metallfolie auf ihrer offenen Seite einen thermoplastischen Überzug aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Aluminiumfolie.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Magnetfeld mit einer Frequenz von 1 bis 10 kHz etwa 0,1 bis 0,3 Sekunden lang auf eine Aluminiumfolie von etwa 0,01 mm Dicke einwirken läßt.

6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Hufeisenmagneten (17), zwischen dessen Polen (16) die herzustellende Naht (3) liindurchführbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein dem Magneten in Bewegungsrichtung unmittelbar folgendes Druckrollcnpaar (18,19).

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (11, 11', 16) während oder nach der Erhitzung des Nahtmetalls zur Erzeugung von Druck auf die zwischenliegende Nahtstelle gegeneinander bewegbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole als Druckrollen ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen