DE1536271C2

DE1536271C2 - Verfahren zum Verschweißen der sich überlappenden Enden eines dünnen thermoplastischen Kunststoffbandes

Info

Publication number: DE1536271C2
Application number: DE1536271A
Authority: DE
Inventors: Arvid Ignatius Fort Lauderale Fla. Ericsson; Seymour E. Heymann; Lee Allen Streamwood Stensaker; Ilmar Janis Northbrook Vilcins; Hobart Paul Young
Original assignee: Signode Corp
Current assignee: Signode Corp
Priority date: 1965-07-16
Filing date: 1966-07-16
Publication date: 1975-06-19
Also published as: DE1536271B1; CH439080A; GB1136846A; JPS5333920B1

Description

3°

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen der sich überlappenden Enden eines dünnen, thermoplastischen Kunststoffbandes, das in Form einer straffen Schlaufe um einen zu verpackenden Gegenstand gelegt und gespannt wird.

Aus der schweizerischen Patentschrift 372 241 ist ein mit einer Spannvorrichtung versehenes Gerät zum Umschnüren von Paketen mit flexiblem Bandmaterial bekannt, das durch eine neben der Spannvorrichtung angeordnete Schweißvorrichtung mit einem elektrischen Heizelement gekennzeichnet ist. Mit Hilfe des Heizelementes sollen die sich überlappenden Enden eines um das Paket geschlungenen und mittels der Spannvorrichtung gespannten, mindestens teilweise aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Bandes miteinander verschweißt werden. Damit aber die Berührungsflächen der Bandenden die erforderliche Schweißtemperatur erreichen, muß das eine Bandende, auf das das Heizelement gelegt wird, praktisch durchgeschmolzen sein, so daß es, wenn es unter dem Zug der Schlaufe steht, reißt. Demgemäß ist dieses Gerät für thermoplastische Kunststoffbänder im eigentlichen Sinn nicht brauchbar, sondern allenfalls für Bänder mit unschmelzbaren schnurartigen Einlagen, die in einem thermoplastischen Kunststoff eingebettet sind. Auch wenn das Bandende, auf das das Heizelement gelegt wird, nicht unter dem Zug der Schlaufe steht, wird es vollständig durchgeschmolzen und auf Grund des durch das Heizelement ausgeübten Druckes in seinem Querschnitt geschwächt. Die gleichen Nachteile treten bei dem Verschweißgerät nach dem japanischen Gebrauchsmuster 35 560/1954 auf.

Bei molekular orientierten thermoplastischen Kunststoffbändern, die auf Grund der Orientierung eine besonders hohe Längsfestigkeit haben, tritt ferner infolge der Erhitzung ein Verlust der Orientierung und damit der Festigkeit auf.

Um orientierte thermoplastische Kunststoffbändc zu verschweißen, schlägt deshalb das ältere deutsch Patent 1 285 384 vor, das Heizelement zwischen di sich überlappenden Bandenden einer Schlaufe au orientiertem Kunststoffband zu legen. Dadurch win nicht der gesamte Querschnitt eines Bandendes er weicht, aber immerhin ein gewisser Bereich, aus gehend von den Berührungsflächen. Hierdurch trit ein Festigkeitsverlust auf, der zum einen durch die Querschnittsverminderung und zum anderen durch den Verlust der molekularen Orientierung bedingt ist.

Weiterhin oxydiert das Heizelement bei längeren: Gebrauch, wodurch es eine rauhe Oberfläche erhält. Beim Herausziehen des Heizelements besteht deshalb die Gefahr, daß die Bandenden gegeneinander verschoben werden. Weiterhin ist der Wärmeübergang bei einem oxydierten Heizelement infolge seiner Rauhigkeit nicht gleichmäßig.

Schließlich ist die Temperaturkontrolle bei Verwendung eines elektrischen Heizelementes verhältnismäßig schwierig, und der Verschweißvorgang dauert ziemlich lange.

Ein anderes stationäres Verfahren zum Verschweißen einer Packbandschlaufe ist das dielektrische Hochfrequenzschweißverfahren, wie es beispielsweise in der französischen Patentschrift 1 140 798 beschrieben ist. Die hierfür benötigten Vorrichtungen sind aufwendig. Außerdem wird beim dielektrischen Hochfrequenzschweißen der ganze Bandquerschnitt erhitzt, wodurch beim Zusammenpressen eine Querschnittsverminderung auftritt und die Orientierung im Band verlorengeht. Schließlich besteht bei diesen Vorrichtungen die Gefahr von Verbrennungen, wenn man beim unachtsamen Arbeiten mit den Fingern in das Hochfrequenzfeld gerät. Ähnlich kompliziert und nachteilig ist das Verschweißen mit Ultraschall. Außerdem sind die für diese Verfahren benötigten Vorrichtungen für den Handbetrieb nicht brauchbar.

Ein dielektrisches Hochfrequenzschweißverfahren ist auch aus der USA.-Patentschrift 3 118 365 bekannt, wonach die Enden einer Kunststoffumschnürung eines Kabelbaumes miteinander verschweißt werden. Das Hochfrequenzfeld durchdringt und erhitzt beide Enden der Kunststoffumschnürung, so daß dieses Verfahren zum Verbinden der sich überlapenden Enden einer gespannten Packbandschlaufe aus den vorstehend genannten Gründen nicht brauchbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verschweißen der sich überlappenden Enden eines dünnen thermoplastischen Kunststoffbandes, das in Form einer straffen Schlaufe um einen zu verpackenden Gegenstand gelegt und gespannt wird, zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe auf schnelle und einfache Weise eine feste Verbindung der sich überlappenden Bandenden erreicht werden kann. Bei Verwendung von orientierten Kunststoffbändern soll ferner ein Verlust der Orientierung und damit ein Festigkeitsverlust vermieden werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das über dem stationär auf dem zu verpackenden Gegenstand gehaltenen inneren Bandende liegende äußere Bandende auf dessen Außenfläche ergriffen und unter Druckausübung bis zur Ausbildung einer geschmolzenen Zwischenschicht translatorisch reibend relativ zum stationär gehaltenen Bandende bewegt wird.

Das Verschweißen von getrennten, verhältnismäßig

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dicken thermoplastischen Gegenständen ist an sich bekannt. Ein zusammenfassender Artikel findet sich in »Modem Plastics«, 1945, S. 142 ff. Bei diesem Verfahren werden die Berührungsflächen — meist von Rotationskörpern, die in Bohrmaschinen oder Drehbänken eingespannt werden — durch Reibungswärme auf die erforderliche Schweißtemperatur gebracht und unter Anwendung von Druck ohne Zusatzwerkstoff verschweißt (Definition laut DIN 1910, Blatt 3, August 1954). Beispiele von Rotationskörpern, die mit Hilfe des Reibungsschweißverfahrens miteinander verbunden werden können, sind ferner in der bekanntgemachten japanischen Patentanmeldung 4187/1963, in der USA.-Patentschrift 2853 118 und in der deutschen Auslegeschrift 1 168058 (Christbaumkugeln) angegeben.

Ferner ist aus »Modem Plastics« (a. a. O.) bereits bekannt, getrennte Kunststoffteile mit unregelmäßiger Form durch eine Schwingbewegung unter Druck miteinander zu verschweißen. Über die Führung der Kunststoffteile finden sich jedoch keine Hinweise.

Einen ähnlichen Gegenstand betrifft das in der SU-Patentschrift 149 296 beschriebene Verfahren. Hierbei werden verhältnismäßig dicke Teile unterschiedlicher Konfiguration, die sich nicht drehen, mit einem gewissen Druck zusammengepreßt. Die zum Schweißen benötigte Hitze wird im zusammengepreßten Zustand durch planare Reibung zwischen den zu verschweißenden Teilen erzeugt, wobei ein Teil mit einer bestimmten Amplitude und Frequenz gegenüber dem anderen Teil in Schwingungen versetzt wird. Auch in dieser Vorveröffentlichung finden sich keine Hinweise über die Führung der Kunststoffteile.

Ferner ist aus der deutschen Patentschrift 807 848 ein Verfahren zum Stumpfschweißen von thermoplastischen Kunststoffteilen durch Reibungswärme bekannt, wobei das eine zu verschweißende Teil, das in einem Einspannfutter seitlich festgeschraubt ist, eine Schwingbewegung ausführt und nach Erreichen der erforderlichen Schweißtemperatur das zweite Teil, das wie das erste Teile eingespannt ist, unter Druck in Schwingbewegung des ersten Teils mitmacht. Eine solche Bewegungsart ist jedoch zur Verbindung der sich überlappenden Enden eines in Form einer straffen Schlaufe um den zu verpackenden Gegenstand gespannten Bandes nicht möglich. Auch die angegebene Art der Einspannung der Kunststoffteile ist bei dünnen Verpackungsbändern nicht möglich.

Allen diesen Vorveröffentlichungen ist femer gemeinsam, daß die zu verschweißenden Gegenstände zuerst voneinander getrennt sind und relativ einfach gegeneinander bewegt werden können.

Aus allen diesen Gründen bestand daher keine Veranlassung, zum Verbinden der sich überlappenden Enden von dünnen gespannten Verpackungsbandschlaufen von den bekannten stationären Verschweißverfahren abzugehen und das dynamische Reibungsschweißverfahren überhaupt in Betracht zu ziehen, zumal dieses Verfahren im Prinzip schon seit fast 20 Jahren bekannt war.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erfolgt die Verschweißung der sich überlappenden Bandenden oberflächlich, wobei die geschmolzene Zwischenschicht in aktiver Weise bearbeitet und beansprucht wird. Man kann eine optimale Festigkeit erreichen, ohne daß die Verbindungsstelle übermäßig lang wird, was bei der Konstruktion der erforderlichen Werkzeuge und Vorrichtungen sehr wichtig ist. Der jeweils angewendete Druck ist nicht besonders kritisch. Er kann während der tatsächlichen Bewegungsphase stark schwanken, ohne daß die Verschweißung nennenswert beeinträchtigt wird. Die Reibungswärme wird an den zu vereinigenden Oberflächen konzentriert, so daß das angrenzende Bandmaterial durch die Erhitzung nicht beeinträchtigt wird, und gleichmäßig auf eine große Oberfläche verteilt. Die fertige Verbindungsstelle hat eine hohe Zugfestigkeit, läßt sich jedoch leicht aufreißen, wenn dies gewünscht wird.

Unter einer translatorischen Reibungsbewegung des äußeren Bandendes versteht man entweder eine Schwingungsbewegung in einer oder mehreren Richtungen oder eine Bewegung in einem einzigen Stoß. Ist die Reibungsbewegung beendet, so werden die geschmolzenen Oberflächen stillstehend über eine größere Fläche miteinander in Berührung gehalten und zusammengepreßt, so daß die Spannung des Bandes die anfängliche Erstarrung der Zwischenschicht nicht behindert. Die Spannung der Schlaufe kann aber auch auf die noch nicht vollständig erstarrte Zwischenschicht einwirken gelassen werden, wodurch eine Orientierung der Zwischenschicht erzielt wird.

Bei einigen Anwendungsformen kann eine spannungsfreie Region eines Bandteiles bewegt werden. Einige erfindungsgemäß zur Anwendung kommende Vorrichtungen sind in der Patentanmeldung P 15 36 270.6-27 näher beschrieben. Eine nähere Erläuterung der einfacheren Vorrichtungen erscheint deshalb hier nicht erforderlich.

Eine einfache Schwingungsbewegung kann z. B. wie folgt erzeugt werden:

Die sich überlappenden Bandenden werden zwischen zwei Druckbacken mit Greifflächen zusammengepreßt, wobei ein Druckbacken als vertikaler Schwingarm ausgebildet ist, der an seinem oberen Ende um eine Achse schwenkbar ist und der die Bandenden gegen den zweiten stationären Backen preßt. Die Greifflächen der Backen sind hierbei gewölbt. Der Schwingarm kann durch einen pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antrieb, der etwa in der Mitte des Schwingarmes einwirkt, betätigt werden.

Die Schwingungsbewegung eines Bandendes gegenüber dem anderen kann auch durch ein schwingendes Rad mit Greifflächen erzeugt werden. Dieses Rad dient zuerst als Spannrad zur Erzeugung einer straffen Schlaufe. Nachdem es diese Funktion erfüllt hat, werden die sich überlappenden Bandenden zwischen dem Rad und einem stationären Druckbacken zusammengepreßt, und das Rad wird in Schwingungen versetzt. Die Wölbung des stationären Druckbackens ist der des Rades angepaßt.

Die Schwingbewegung der Druckbacken kann

auch eine einfache lineare Hin- und Herbewegung eines Druckbackens in der Längsrichtung des Bandes sein. Der bewegliche Druckbacken geht in einem Führungsblock, der auf einer Druckplatte angebracht ist, hin und her und kann durch einen horizontalen Antriebsarm oder aber auch durch einen vertikal schwenkbaren Schwingarm, der mit Hilfe von gegeneinander wirkenden Solenoiden betätigt wird, bewegt werden.

Die Druckbacken haben hierbei ebene, gezahnte Bandberührungsflächen, die durch Längskanäle

unterbrochen sein können. Die Bandenden sind in diesem Fall in Form eines Streifenmusters miteinander verschweißt, so daß sich eventuelle Fehlstellen nicht über die gesamte verschweißte Zwischenschicht ausweiten können.

Einige weitere erfindungsgemäß anwendbare Vorrichtungen sind im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 7 B beschrieben. Es bedeutet

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer um einen zu verpackenden Gegenstand gelegten Bandschlaufe, mit einer Spanneinrichtung und einer Verschließeinrichtung,

Fig. 2 eine Perspektivansicht einer Schweißverbindung zwischen zwei sich überlappenden Enden einer Schlaufe aus thermoplastischem Kunststoff- *5 band,

Fig. 3 eine Ansicht in der Bandrichtung einer Verschließeinrichtung zur Erzeugung einer kreisförmigen Schwingungsbewegung der Bandenden,

F i g. 4 einen Schnitt durch den beweglichen *° Druckbacken der Einrichtung von F i g. 3,

F i g. 5 A bis 5 C schematische Darstellungen des Bewegungsablaufes beim Verschweißen von Bandteilen mit einer spannungsfreien Region in einem einzigen Stoß,

Fig. 6 eine ähnliche Darstellung wie in den Fig. 5A bis 5C, mit einer Alternative zur Erzeugung einer spannungsfreien Region,

F i g. 7 A und 7 B schematische Darstellungen der letzten Stufen des Bewegungsablaufes bei einer halbautomatischen oder vollautomatischen Spann- und Verschließvorrichtung mit einer Bewegung eines spannungsfreien Bandendes in einem einzigen Stoß.

In F i g. 1 umgibt eine Bandschlaufe S einen zu verpackenden Gegenstand A. Die Bandenden U und L der Schlaufe überlappen sich auf der Oberseite des Gegenstandes. Das untere Bandende L ist das freie Ende, das obere Bandende U steht mit einer Vorratsspule (nicht angegeben) in Verbindung. Das Band ist durch eine Spanneinrichtung 10 und durch eine Verschließeinrichtung 11 geführt.

Die Spanneinrichtung 10 kann von Hand betätigt werden; sie kann aber auch halbautomatisch oder vollautomatisch sein. Sie kann auch außerhalb der Schlaufe liegen.

Bei der vorliegenden Anordnung hält die Spanneinrichtung 10 die Bandenden bei der Betätigung der Verschließeinrichtung 11 stationär.

Häufig ist es zweckmäßig, die Einrichtungen 10 und 11 als Einheit auszubilden, doch können diese auch getrennte Elemente bilden.

Die überlappenden Bandenden U und L von F i g. 1 sind vergrößert in F i g. 2 dargestellt, die die fertige Verbindung zeigt. Die tatsächliche Fläche der Verbindungsstelle ist durch die gestrichelte äußere Linie / begrenzt. Wie in den F i g. 4 und 5 angedeutet ist, brauchen die Greifflächen nicht die ganze Breite des Bandes zu bedecken, sondern können auch kanalartige Aussparungen enthalten. Auf diese Weise können etwa auftretende Fehlstellen in der Zwischenschicht isoliert werden. Mit T sind die Zahneindrücke auf der Oberseite des oberen Bandendes bezeichnet, die durch die Druckelemente hervorgerufen werden.

Die Schweißverbindung ist auf eine dünne Zwischenschicht zwischen den Bandenden U und L beschränkt, so daß die Orientierung im Inneren des Bandes nicht beeinträchtigt wird. Die Zugfestigkeit der Verbindung beträgt etwa 60 bis 90% der Zugfestigkeit des Bandes. Für Kunststoffbänder aus Polyamid (Nylon) oder Polypropylen mit einer Breite von etwa 1,27 cm und einer typischen Stärke von etwa 0,38 bis 1,65 mm beträgt die Länge der Verbindungsfläche im allgemeinen etwa 2,5 bis 5 cm.

Wird vor dem vollständigen Erstarren der Verbindungsstelle ein Zug auf die Schlaufe einwirken gelassen, so wird die Festigkeit der Verbindungsstelle größer.

Beispielsweise betrug für Polyamidband (Abmessungen 0,75 mm · 1,27 cm) die Festigkeit der Verbindungsstelle etwa 275 kg, wenn diese bei einer Temperatur von etwa 205⁰C entsprechend einer Verzögerungszeit von 15 Sekunden nach dem Verschweißen gestreckt wurde, wogegen die Festigkeit 'nur etwa 137 kg betrug, wenn die Verbindungsstelle erst bei Raumtemperatur gestreckt wurde. Verbindungen mit einer Festigkeit von etwa 205 bzw. etwa 145 kg wurden erhalten, wenn das Strecken etwa 1 bzw. etwa 2 Minuten oder mehr nach dem Verschweißen durchgeführt wurde. Die Festigkeit der fertigen Verbindungsstelle ist um so größer, je größer die an die warme Verbindungsstelle angelegte Zugspannung ist.

Die Schweißverbindung wird gleichmäßiger, wenn jeder Punkt auf den aneinandergeriebenen Oberflächen einen vergleichbaren Reibungsweg zurücklegt. Bei einer bevorzugten Anordnung wird eine Schwingung mit niedriger Amplitude in der Längsrichtung des Bandes angewendet. Beispielsweise beträgt nach F i g. 2 bei einer Verbindungsstelle mit einer Länge von etwa 4,44 cm die Amplitude der Reibbewegung (mit M bezeichnet) etwa 3,5 mm. Hierbei stehen die Oberflächen praktisch während der ganzen Reibbewegung miteinander im Eingriff, so daß die nichtverbundenen Randzonen sehr klein sind.

Typische Arbeitsbereiche für etwa 0,38 bis 1,65 mm starkes orientiertes Polypropylen- bzw. Polyamidband mit einer Länge der Verbindungsstelle von etwa 4,44 cm, bei denen eine Festigkeit der Verbindungsstelle von mindestens 80% der Bandfestigkeit erhalten wurde, sind nachstehend angegeben.

	Polypropylen	■Polyamid (Nylon)
Länge der Greiffläche Berührungsdruckbereich Schwingungsfrequenz Schwingungsamplitude (Maximum — Maximum) ... Schwingungsdauer Kühlintervall	4,44 cm 7 bis 211 kg/cm² 700 bis 6000 Schwingungen/Min. 1.27 bis 12,7 mm 0,2 Sekunden oder mehr 0,10 Sekunden oder mehr 25 cm oder mehr	desgl. desgl. desgl. desgl. desgl. 0,10 Sekunden 7,6 bis 10 cm
Gesamter Reibungsweg

In diesem Arbeitsbereich sind die Druckwerte nicht besonders kritisch. Im allgemeinen wurde gefunden, daß die thermischen Impulsintervalle um so kürzer sind, je höher die Frequenz- und Amplitudenwerte sind. Es ist vorteilhaft, bei höheren Frequenzen zu arbeiten, da die Schwingungsamplitude entsprechend vermindert werden kann.

Bei der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Verschließeinrichtung wird eine Schwingungsbewegung in mehreren Richtungen, d. h. eine sogenannte kreisförmige Schwingungsbewegung angewendet. Man kann sich diese Bewegung so vorstellen, daß einer longitudinalen Bewegungskomponente eine gleichgroße transversale Bewegungskomponente überlagert ist. Die Verschließeinrichtung befindet sich auf der Oberseite des zu verpackenden Gegenstandes^. Sie enthält einen unteren, als Greifelement wirkenden Druckbacken 50, der stationär am Gegenstand A anliegt. Ein oberer, als Greifelement wirkender Druckbacken 51 ist leicht schwenkbar zwischen zwei gegenüberliegenden Führungsschienen 52 angebracht, die am Gehäuse eines Motors 53 hängen. Der Motor 53 hat eine Antriebswelle 54, die in einem exzentrischen Zapfenende 54 E mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt endet, das kraftschlüssig in einer Vertiefung im oberen Druckbacken 51 sitzt. Der Motor 53 ist an einer Hebestange 55 befestigt, die den zwischen den Druckbacken herrschenden Druck bestimmt. Die Antriebswelle 54 hat eine Schulter 545, die an die Oberseite des oberen Druckbackens 51 anstößt und die Stöße, die mit der Druckbeanspruchung der Druckbacken verbunden sind, auffängt. Der obere Druckbacken 51 hat seitliche Rillen 51G, die die Flansche an den Führungsschienen 52 aufnehmen, und es ist ein gewisser freier Raum für eine kreisende Bewegung des oberen Druckbackens vorgesehen. Das obere Bandende V wird durch den oberen Druckbacken 51 mitgeführt, während das untere Bandende L durch den unteren Druckbacken 50 stationär gehalten wird, so daß sich ein Punkt auf dem oberen Bandende in einer Kreisbahn um einen Punkt auf dem unteren .Bandende bewegt. Durch diese Bewegungsart erhält man einen Gesamtweg, der an allen Punkten der Zwischenschichten praktisch gleich ist.

Nachstehend sind einige in einer Richtung bzw. in einem Stoß wirkende Vorrichtungen beschrieben.

Die F i g. 5 A bis 5 C zeigen schematisch den Bewegungsablauf bei einem von Hand betätigten Verschließwerkzeug, von dem nur die wesentlichsten Elemente dargestellt sind. Das Werkzeug liegt auf einem Gegenstand A, und die sich überlappenden Bandenden U und L werden zuerst so in das Werkzeug eingelegt, daß sich das obere Bandende U frei bewegen kann, d. h., zwischen dem Vorschub- oder Spannrad W und dem Amboß 102, dem stationären unteren Druckbacken 104 mit aufgerauhter Oberfläche und dem vertikal verschiebbaren Druckbacken 105 mit aufgerauhter Oberfläche sowie zwischen dem stationären Verschweißbacken 107 (gegebenenfalls mit aufgerauhter Oberfläche) und dem vertikal beweglichen Verschweißbacken 108 mit glatter Oberfläche ist zunächst noch genügend Platz zum Einlegen der Bandenden U und L frei. Die Bandschlaufe S liegt zunächst noch locker um den Gegenstand.

Dann wird das Vorschubrad W auf den Amboß 102 herabgesenkt und so gedreht, daß die Schlaufe gespannt wird, während beide Backenpaare 104 und 105 bzw. 107 und 108 offen bleiben. Ist die gewünschte Bandspannung erreicht, so werden die Druckbacken 104, 105 zusammengepreßt, so daß sie die sich überlappenden Bandenden festhalten. Die Bandspannung wird durch die Backen 104, 105 aufrechterhalten, bis die Verbindung fertig ist. Nun wird das Vorschubrad W angehoben, so daß eine spannungsfreie Region R von Hand zwischen den Bakkenpaaren 104, 105 und 107, 108 hochgezogen wer-

den kann, wie es in F i g. 5 A dargestellt ist.

Dann werden die Verschweißbacken 107, 108 (Fig. 5B)zusammengepreßt, und das Vorschubrad W wird gesenkt, damit es das freie obere Bandende U wieder erfassen kann. Durch Drehung des Vorschubrades in Pfeilrichtung wird ein Zug auf das obere Bandende ausgeübt, wobei eine statische Reibung zwischen dem beweglichen Verschweißbacken 108 (mit der glatten Oberfläche) und dem oberen Bandende U auftritt. Das obere Bandende ist hierbei zwischen den Backensätzen 107, 108 und 104, 105 (vgl. Fig. 5B) zuerst noch schlaff. Es bildet sich durch die Bewegung des Vorschubrades schnell eine Zugspannung aus, bis die statische Reibung überwunden ist. In diesem Zeitpunkt wird die schlaffe Bandregion R schnell zwischen den Verschweißbacken 107, 108 hindurchgezogen, wobei die Zwischenschicht schmilzt (vgl. Fig. 5C). Die Verschweißbacken 107, 108 drücken auch nach Beendigung dieser Bewegung noch auf die Bandenden, wobei die geschmolzene Zwischenschicht erstarrt.

Eine motorisch betätigte Vorrichtung zur Erzeugung einer ähnlichen Bandbewegung ist in F i g. 6 anser Bewegung noch auf die Bandenden, wobei die geschmolzene Zwischenschicht erstarrt.

Eine motorisch betätigte Vorrichtung zur Erzeugung einer ähnlichen Bandbewegung ist in F i g. 6 angegeben. Diese Vorrichtung enthält einen ersten Spanner 110 und einen zweiten Spanner 111 auf beiden Seiten von zwei Verschweißbacken 107,108. Die Bandschlaufe wird in die Vorrichtung eingelegt, und das Band wird gespannt, indem die Vorschubräder W der beiden Spanner 110 und 111 in der gleichen Richtung gedreht werden. Die Geschwindigkeit des Vorschubrades des ersten Spanners 111 ist etwas größer als die des zweiten, wodurch allmählich eine spannungsfreie Region R zwischen den Vorschubrädern gebildet wird. Die Verschweißbacken 107,108 sind offen, während die Schlaufe gespannt und die spannungsfreie Region R gebildet wird. Die Verschweißbacken 107, 108 werden dann geschlossen, worauf der zweite Spanner 111 betätigt wird, während die Schlaufe durch den ersten Spanner gespannt wird.

Wiederum bildet sich eine Spannung mit statischer

Reibung an den Verschweißbacken 107,108 aus, wobei das obere Bandende U noch nicht bewegt wird. Schließlich wird die statische Reibung überwunden, und das obere Bandende wird schnell durch die Verschweißbacken 107, 108 gezogen, bis die spannungs-

freie Region aufgebraucht ist.

Die Fig. 7A und 7B zeigen schematisch eine halbautomatische oder vollautomatische Spann- und Verschließvorrichtung während der beiden letzten Stufen des Bewegungsablaufes. Bei dieser Vorrichtung wird ein spannungsfreies Bandende in einem einzigen Stoß mit dem anderen Bandende verschweißt. Ein Spannamboß 121 und ein stationärer Backen 122 mit glatter Oberfläche liegen auf dem

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mit einer Bandschlaufe 5 umgebenen Gegenstand A auf. Das Band wird zunächst in Form einer lockeren Schlaufe, zweckmäßig in einer Bandrinne (nicht dargestellt), um den Gegenstand gelegt und durch die Zugaberollen 123 gespannt. Dann werden die sich überlappenden Bandteile U und L mit Hilfe des Rades 128 auf den Spannamboß 121 gepreßt, wodurch die Schlaufe gespannt gehalten wird. Das Rad. 128 wird mit Hilfe des schwenkbaren Zwischenstükkes 127, das am anderen Ende mit dem Kolben 125P eines Steuerzylinders 125 verbunden ist, angedrückt. Eine Halteklinke 129 bewirkt, daß sich das Rad 128 nur in Gegenrichtung zum Uhrzeigersinn drehen kann.

Die Verschweißung der Bandteile geschieht mit Hilfe der Verschließ- oder Verschweißeinrichtung 130. Der bewegliche Backen 131 hat einen senkrechten Mittelzapfen 132, der in einem Schlitz läuft und ein gegabeltes Ende eines schwenkbaren Hebels 133 aufnimmt, der den Backen 131 anheben kann. In einem schwenkbaren Druckzylinder 134 befindet sich ein doppeltwirkender Kolben 134P mit einer äußeren Antriebsstange 136, die anfangs, wenn der Backen 131 noch angehoben ist (nicht dargestellt), auf den Hebel 133 drückt.

Mit Hilfe eines Antriebsnockens 137, der bei 138 angelenkt ist, erhält der bewegliche Backen 131 bei einem bestimmten Druck eine Gleitbewegung. Der Antriebsnocken 137 hat einen gegabelten Kopf mit Schlitzen 1375, in denen die Stabenden 132E am oberen Ende des Zapfens 132 aufgenommen werden. Ein Satz von Spiralfedern 139 befindet sich zwischen dem Antriebsnocken 137 und dem 3acken 131 und regelt die Druckbelastung des Backens gegen das Band. Bei angehobenem Backen 131 (Antriebsstange 136 des Kolbens 134F ganz heruntergedrückt) befindet sich der Antriebsnocken 137 etwa in waagerechter Stellung, in der er mit Hilfe einer entspannten Hauptantriebsfeder 140 festgehalten wird. Diese Feder wirkt gegen ein stationäres Auflager 141 und sitzt auf einer Hebetermverlängerung 137 A des Antriebsnockens. Eine Schneidklinge 142 befindet sich am vorderen Ende des Backens 131 und kann mit Hilfe einer überhängenden Schulter 143 auf dem Antriebsnocken betätigt werden, um das obere Bandende U unmittelbar vor der Ausbildung der Verbindung abzuschneiden.

Am Ende der Kolbenstange 136 befindet sich ein Haken 136//, der den Hebelarm 137 A des Antriebsnockens hochhebt, wenn der Kolben 134 P hochgehoben und die Hauptfeder 140 gespannt wird. Bei

ίο Beginn der Bewegung der Kolbenstange 136 nach oben wird der Hebel 133 frei, wodurch die Federn 139 den beweglichen Backen 131 auf das freie obere Bandende U aufsetzen. Der Nocken zieht bei der Drehung in die in F i g. 7 A angegebene Stellung den

*5 Backen 131 zurück, wodurch eine genügend lange spannungsfreie Region R am oberen Bandende U herausgezogen wird, so daß der nachfolgende Kraftstoß erleichtert wird. Die Kolbenstange 136 hat in der Mitte eine geneigte Schulter 1365, die am Ende der Bewegung des Kolbens 134P nach oben in eine passende Schulter 1415 am stationären Anschlag 141 eingreift. Durch das Zusammenwirken der Schultern 1365 und 1415 wird die Kolbenstange 136, wie es in Fig. 8B angegeben ist, geschwenkt, wobei der Antriebsnocken 137 freigegeben wird und die Hauptfeder den Antriebsnocken schnell drehen kann. Durch die Drehung des Antriebsnockens von der in Fig. 7A in die in Fig. 7B angegebene Stellung wird der bewegliche Backen 131 schnell unter hohem

Druck nach vorwärts gestoßen. Nach dem Stoß wirkt noch ein ausreichender Druck auf den Backen, wodurch die gewünschte Erstarrung und Verschweißung der Zwischenschicht erfolgt.

Nach einem Kühlintervall von 1 oder 2 Sekunden wird die Kolbenstange 136 gesenkt; sie drückt auf den Hebel 133 und hebt den Backen 131 an, worauf die volle Spannung der Schlaufe auf die durch Reibung geschmolzene Verbindungsstelle einwirkt. Hierdurch wird bei einigen Stoffen, wie Polyamid, die

Festigkeit der fertigen Verbindungsstelle wesentlich verbessert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Ergänzungsblatt zur Patentschrift Nr. 15 36 271

IPC B 65 B Gr. 13 - 32 ausgegeben am 30» 08.84 DPK 81 c Gr. 19

Das Patent 15 36 271 ist durch Urteil des Bundesgerichtshofs vom 6. Dez. 1983 dadurch teilweise für nichtig erklärt worden, daß Patentanspruch 1 folgende Passung erhält:

"Verfahren zum Verschweißen der einander überlappenden Enden eines dünnen,,thermoplastischen Kunststoffbandes, das in Form einer straffen Schlaufe um einen zu verpackenden Gegenstand gelegt und gespannt wird/ dadurch gekennzeichnet, daß im nichtstationären Verfahren ohne zusätzliche äußere Wärmequelle eine zugfeste Schweißverbindung allein dadurch hergestellt wird, daß

a) das über dem stationär und auf dem zu verpackenden Gegenstand gehaltenen inneren Bandende liegende äußere Bandende eines molekular orientierten Kunststoff bandes auf dessen Außenfläche ergriffen und unter Druckausübung bis zur Ausbildung einer oberflächlich geschmolzenen, dünnen Zwischenschicht translatorisch reibend relativ zum stationär gehaltenen Bandende flächig bewegt wird und ■-'...

b) nach Beendigung der Reibbewegung ohne Unterbrechung des Druckes die geschmolzenen Oberflächen, mindestens bis zur teilweisen Abkühlung, stillstehend und über eine größere Fläche miteinander in Berührung gehalten und zusammengepreßt werden."

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verschweißen der sich überlappenden Enden eines dünnen, thermoplastischen Kunststoffbandes, das in Form einer straffen Schlaufe um einen zu verpackenden Gegenstand gelegt und gespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das über dem stationär auf dem zu verpackenden Gegenstand gehaltenen inneren Bandende liegende äußere Bandende auf dessen Außenfläche ergriffen und unter Druckausübung bis zur Ausbildung einer geschmolzenen Zwischenschicht translatorisch reibend relativ zum stationär gehaltenen Bandende bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- '⁵ kennzeichnet, daß das äußere Bandende in einem einzigen Stoß bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der Reibbewegung die Spannung der Schlaufe auf die noch nicht vollständig erstarrte Zwischenschicht einwirken gelassen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine spannungsfreie Region des äußeren Bandendes bewegt wird.