DE1561946A1

DE1561946A1 - Verfahren zum Spleissen (Verbinden der Raender) zweier reissbarer,vorzugsweise bahnfoermiger Verpackungsmaterialien

Info

Publication number: DE1561946A1
Application number: DE19671561946
Authority: DE
Inventors: Gaefvert Bo Erik; Alfred Fuchs
Original assignee: Tetra Pak AB
Current assignee: Tetra Pak AB
Priority date: 1966-04-12
Filing date: 1967-03-28
Publication date: 1970-07-23
Also published as: CH474348A; US3770540A; GB1135165A

Description

DE. E BOETTNER

\ MÖNCHEN*· W IaWoB 4i«4| Dr.P/As/Hbr,

AB TETRA PAK, Eabyholme allfe , Lund (Schwede»)

Verfahren zum Spleißen (Verbinden der Ränder) zweier reißbarer, Vorzugswelse bahnförmiger Verpackungsmaterialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spleißen (Verbinden der Ränder) zweier reißbarer, vorzugsweise bahnförmiger, laminierter Verpackungsmaterialien, bestehend aus einer Trägerlage, beispielsweise aus Papier und bzw«, oder aus Aluminium und aus einer Thermoplast-Lage an mindestens einer Seite_r und swar an derjenigen Selte_$ die die Innenseite einer fertigen Verpackung bilden aoll*

Die Erfindung ist insbesondere für die Verwendung bei solchen Verpackungsmaschinen bestimmt„ in denen ein

bahnförmiges Verpackungsmaterial zu einem Schlauch verarbeitet wird_t der in der Längsrichtung geschweißt, mit einem Füllgut gefüllt und durch Abdichten in quer zur Schlauchachse liegenden VerschluGsonen in Einzelverpackungen unterteilt wird^ Insbesondere ist die Erfindung zur Anwendung bei Verpackungsmaschinen der genannten

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Art bestimmt, die zur Hersteilung von Verpackungen mit sterilem Füllgut verwendet werden» Als Beispiel derartiger Verpackungen, bei deren Herstellung die Erfindung Anwendung finden kann, kennen die bekannten tetraederförmigen M Hch verpackungen und speziell keimfreie Verpackungen dieser Art genannt werden» Als Verpackungsmaterial wird für diese und ähnliche Verpackungen ein Laminat verwendet, la» aus einer Trägerschicht und einer Plastikschicht besteht, und das Material wird von einer Vorratsrolle abgezogen. Die Trägorlaga kann aus Papier oder Aluminium od*r einer Kombination dieser Materialien bestehen. Die Plastixschicht ist (mindestens) auf derjenigen Seite aufgebracht, die e.ie Innenseite der fertigen Packung bilden soll, und sorgt für die nötige Dichtheit der Verpackung,

Ein Merkmal von Verpackungsmaschinen der Gattung, bei der einem Schlauch dae zu verpackende Füllgut; kontinuierlich zugeführt wird, besteht darin, daß sie kontinuierlich arbeiten. Natürlich besteht dabei das Bedürfnis, den kontinuierlichen Betrieb auch während jener Zeiten aufrecntsuerhalten» zu deren eine Vorratsrolle aufgebraucht ist und durch eine neue ersetzt werden muß„ Ks ist bisher jedoch schwierig gewesen, dieses Bedürfnis durch die bekannten Verfahren zum Spleißen derartiger Bahnen zu

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befriedigen, bei denen üblicherweise mit einem Streifen oder Klebband gearbeitet wilrd, das über den Verbindungsbereioh geklebt oder geschweißt wird. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, ■iae das schnelle und einfache Spleißen von zwei plastikbeechlchteten Materialien ermöglicht und eine Verbindung liefert, die trotz der Schnelligkeit und der Einfachheit des Verfahrens dennoch alle Anforderungen erfüllt, die an ihre Undurchläesigkeit und Festigkeit gestellt werden kennt-en.

Die Krfindung beruht auf der Tatsache, daß beim Abreißen eines plastikbesohichteten Materials,beispielsweise eines pl&utlkbeschichtetf-n Papier- und/oder Aluminiummaterials, d&e Plaetikraateria! sich dehnt, das Trägermaterial en dieser Dehnung Jedoch nicht teilnimmt. Diese an sich ziemlich einfache Beobachtung bzw. Erfahrung wird gemäß der Erfindung in nutzbringender Weise angewendet, indem bei dem Verfahren geraä3 der Krfindung der erste von zwei zu verbindenden Teilen in Anlage an einem VJiderlager abge- . rissen wird, wobei das Trägermaterial beim Reißen im wesentlichen keine bleibende plastische Verformung in dem Bereich des Rieses erfährt_t während die Plastikschicn: beim Reißen gestreckt wird_t so daß nas?h den Heißen eine .rauhe Zunge aus Plastik, die durch blaibende plastische

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Verformung hervorgerufen ist, eine Strecke weit über die Kante des abgerissenen Trägermaterials hinaus vorspringt, worauf anschließend der andere Teil derart angeordnet wird, daß seine plastikbeschichtete Oberfläche im Bereich dieser Kante der Trägerlage des ersten Gliedes zugewendet iet und diese überlappt, und daß anschließend die beiden Teile unter Wärmezufuhr im Bereich der Kante mittels eines Heizwerkzeuges zusammengedrückt werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung sowie eineÄusführungsform einer Vorrichtung zu deren Durchführung sind beispielsweise auf der Zeichnung sphematisoh dargestellt.

Flg. la - lc veranschaulichen schematisch den Grundgedanken der Erfindung.

Fig. la zeigt in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch ein Material, das gemäß der Erfindung abgerissen worden ist.

Flg. Ib zeigt von oben den gleichen Teil des abgerissenen Materials.

Fig« Ic zeigt einen Schnitt durch eine Spleißverbindung gemäß der Erfindung,

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2 veranschaulicht scheraatisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung bei der Durchführung des einleitenden Arbeitsschrittes. *>..»-.■

Fig. 3 zeigt die Vorrichtung"YeinW späteren Phase der Durchführung dee Verfahrens.

Pig. k· zeigt ein Werkzeug für die Durchführung des Verfahrens .

In Pig. Xa lot ein Kantenteil eines laminierten Verpackungsmaterials dargestellt, das in Anlage an einem Widerlager abgerissen wurde. Das Verpackungsmaterial weist eine Trägerschicht 1 aus Papierj Aluminium oder einer Kombina» tion dieser Materialien auf. Die Verwendung anderer abreißbarer Materialien als Trägerschicht ist natürlich ebenfalls möglich. Die einzige Forderung, die im Interesse der Erzielung der gewünschten Wirkung gestellt werden muß, besteht darin, daß das Trägermaterial sich im wesentlichen ohne bleibende Dehnung abreißen läßt. Das Trägermaterial 1 ist mindestens an einer Seite mit einem thermoplastischen Material, beispielsweise einer Schicht Polyäthylen, beschichtet, und^^^azu bestimmt, eine Innenfläche in der fertiggestellten Verpackung zu bilden. Unter anderen

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möglichen Plastikmaterialien sind Polyvinylacetat und Polyvinyl -Mischpolymerisat zu nennen. Zur Erzielung einer geeigneten Elastizität 1st es empfehlenswert, jPlastikmaterial mit Wachs,, vorzugsweise mit Paraffinwachs zu mischen.

Beim Abreißen des Laminats in Anlage an dem Widerlager 5 (Pig. la) werden die Cellulosefauern der Trägerschicht 1 und in Fällen, in denen die Trägerschicht auch eine Metallfolie enthält, auch diese Metallfolie im wesentlichen glatt abgerissen. Während des Abreißens wird das Widerlager 5_r das aus einem Stahlband oder einer Stahlplatte bestehen kann, gegen die Trägerschicht des Materials angepreßt. Die Trägerschicht dient auf dleee Weise als Schutz für die darunterliegende Plastikschicht 2 während dieses Reißvorganges. Zum Teil ala Polge. dieser Maßnahme, jedoch in erster Linie wegen der ,-größeren Zähigkeit des Plaetlkmaterials wird die Plastikschicht nicht glatt abgerissen, sondern erfährt zunächst eine Dehnung und reist erst ab, wenn seine Streckgrenze erroiicht ist₀ Auf diese Weise ergibt sich eine im wesentlichen scharfe Kante 3 an der Trägerschicht und eine rauhe Flastikzunge oder ein "Reißgrat" 4, der eine Strecke von z.lrka einem oder mehreren Millimetern über die Kante 3 vorspringt» An einzelnen Stellen mag das Plastikmaterial auch vollständig zurück«

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springen; da es sich Jedoch gezeigt hat, daß beim folgenden Heißverschweißen aas Plastikmaterial auch in diesen zurückspringenden Zonen erheblich leichter ausfließt, als wenn das Verpackungsmaterial mittels eines Messers oder einer Schere abgeschnitten wird, ist es offensichtlich, daß dae Strecken das Plastikmaterial nichtsdestoweniger in der gewünschten Weise beeinflußt hat.

Pig. lc zeigt die fertiggestellte Verbindung, die dadurch erreicht wurde, daß der Endabschnitt des mit dem in der beschriebenen Weise abgerissenen Material zu verbindenden Materials_Qüber den abgerissenen Karftenteil derart gelegt wird, daß seine plastikbeschichtete Oberfläche 2¹ nach unten gegen die erste Trägerschicht 1 gewendet wird. Anschließend werden die beiden Materialien unter gleichzeitiger Wärmezufuhr gegeneinandergedrückt, so daß die Plaetikzunge oder der-Reißgrat 4- (Pig. la und Ib) sich mit der Plastikschicht 2¹ verbindet. Auf diese Welse wird eine durchgehende (ununterbrochene) Plastikschicht und daher eine dichte, lecksichere Verbindung in der aus dem Material hergestellten Verpackung erzielt.

In Fig» 2 ist die einleitende Phase der Splei'3ung zweier bahnförmiger Materialien veranschaulicht. Um das Wesentliche klarer zu veranschaulichen, ist die gegebene Dar-

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Stellung lediglich scheraatisch.

In der in der Figur veranschaulichten Phase wird das Material noch von einer "alten" Vorratsrolle 10 abgezogen, und das bahnförmige_f plastikbeschichtete Verpackungsmaterial wird in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung einer nicht dargestellten Verpackungsmaschine zugeführt.

Gleichzeitig wird der Endabschnitt einer neuen ßolle 11 eines Materials von der gleichen Art gemäß dem anhand der Figuren la und Ib beschriebenen Grundgedanken vorbereitet,

In der aus der Figur ersichtlichen Weise wird ein Teil der Rolle IJ. abgewickelt und auf einen Tisch 12, mit der plastikbeschichteten Flache des Materials nach unten, auf= gelegt„ Eine Stahlplatte 13, die absenkbar ist und mit einem Handgriff lh versehen ist, wird anschließend üoar der Bahn nach uncen bewegte Durch Ziehen des überschuss! gen Materials 15 in der Richtung des Pfeilen unter gleichzeitigem straffem Niederdrücken der Platte 13 gegen das darunterliegende Verpackungsmaterial wird bei der Beendigung der Phase des Verfahrens das Material gemäß dem anhand der Fig. la uad Ib veranschaulichten Grundgedanken abgerissen₍ wobei die Stahlplatte 13 als Widerlager dient.

Air- vorderen Tell dec Tisches 12_; also ar: demjenigen Toll;

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der der nicht dargestellten Verpackungsmaschine benachbart ist, ist ein Schweißwerkzeug vorgesehen. Dieses Schweiß-» werkzeug weist als Widerlager einen Gummibacken 16 auf_t der eine obere, ein Anhaften verhindernde Lage aus Tetraflouräthylen aufweist, das unter dem Warenzeichen "Teflon" handelsüblich ist« Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen gestanzten Heinstreifen,, der an einem Heizbacken 19 (Pig« 3) befestigt ist, der Keinerseits, an einem mit einem Handgriff 21 ausgestabtoten Schwenkhebel 20 elastisch montiert ist. Die Achse 22 des Schwenkhebels 20 ist in zwei Lagerkonsolen 23 gelagert. Mit 24 ist eine Feder bezeichnet.

Fig. 4 zeigt die Ausbildung des Schweißwerkzeuges genauer in Seitenansicht«, Aus dieser Figur ist ersichtlich, wie ein Hikro-Schalter 25 mit einem Betatlgungsknopf 26 an deniHel2backen 19 montiert ist und wie der Schalter 25 mittels des Schwenkhebels 20 unter Zusammendrücken der Feder betätigbar ist« Durch geeignete Bemessung der Feder 24 ist es möglich, bei Betätigung des Schalters 25 einen wohldefinierten Druck zu erzielen*

Mit dem Schalter 25 und dem Heizctreifen 18 sind elektri» sehe Leiter verbunden„ die über ein Kabel 27 an ein elektrisches Gerät 28 angeschlosser, sind, (Figo 2),

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Das elektrische Gerät 28 enthält u.a. einen Transformator

und ein Zeitrelais, das durch den Schalter 25 betätigbar ist und über ein Kabel 29 an ein Stromnetz von 220 V angeschlossen 1st.

Das Verfahren wurde bisher bis zu der Phase beschrieben, bei der der überschüssige Teil der Bahn 15 in Anlage an dem Stahlband 13 abgerissen worden ist. Das Verfahren wird nun fortgesetzt, indem das Band oder die Platte 13 gehoben und das nach dem Abreißen verbleibende Material ein kurzes

Stück vorwärtsbewegt wird, so daß seine Kante auf dem Teflon-Überzug 17 des Widerlagerbackens 16 aufliegt, worauf anschließend die Platte 13 abermals gesenkt wird, so daß das Material in seiner.Stellung festgeklemmt wirdo

Wenn die "alte" Rolle 10 noch ziemlich"viel Material enthält, geschieht zunächst nichts. Wenn die Rolle 10 jedoch soweit aufgebracht ist, daß sie nurmehr wenig Material enthält, beginnt man den Rest volletändig abzuwickeln. Dieser abgewickelte Rest 10' soll ausreichen, um den Bedarf an Verpackungsmaterial während des nun folgenden Sjäeidvorganges zu decken.

Der Endabschnitt der "alten" Rolle 10 wird nun mit seiner Plastikschicht nach unten über das abgerissene üaterial

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gelegt, das in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise auf dem Teflon-Überzug 17 angeordnet 1st. Das Ende der "alten" Bolle ist mit 30 bezeichnet. Es ist ferner ersichtlich, daß die Längekanten der beiden Materialien zusammenfallen. Unmittelbar anschließend wird der Griff 21, gemeinsam mit den Heizbacken 19, gesenkt.

Der Handgriff wird eo kräftig nach unten gedrückt, daß die Feder 24 zusammengedrückt wird und der Schwenkhebel 20 auf den Betätigungsknopf 26 gedrückt wird. Dies geschieht, wegen der Dimensionierung der Feder 24, in dem Augenblick; in dem die die beiden Verpackungsmaterialien zusasserpressende Kraft den gewünschten Wert erreicht hat_o Die Betätigung des Schalters 25 erfolgt also unter einem genau bestimmten Druck, Sobald der Schalter 25 eingeschaltet ist, wird ein in der Einheit 28 vorgesehenes Relais betätigt, so daß ein elektrischer Strom durch den Holzstreifen 18 während einer Zeit fließt, die durch die Xonstanten des Beiais bestimmt ist, so daß der Streifen erhitzt wird.

Zur gleichen Zeit, zu der die beiden au verbindenden Materialien zwischen dem Heizstreifen 18 und dem Teflon-Überzug 17 zusammengedrückt sind und durch das Schmelzen der Plastikschichten die Verbindung hergestellt wird, wird der überschüssige Endteil 30 abgerissen, wobei die Kante 3I

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des Heizstreifens als Widerlager dient.

Die Verbindung ist nun fertiggestellt. Das gespleißte Material wird vom Tisch entfernt. Dies' entspricht der Richtung nach links in Pig. *K Zum Schluß wird die Rolle 11 in eine Lagerung in der Verpackungsmaschine gebracht.

Offensichtlich sind Abwandlungen in mannigfaltiger Welse ohne Abweichen vom Erflndungsgedenken möglich,, So ist es beispielsweise sehr wohl möglich, entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung auch Materialien zu spleißen, die mit Plastiküberzügen auf beiden Seiten versehen sind. In diesem Pail müßte jedoch auch der Heizstreifen mit einem ein Anhaften verhindernden Material, beispielsweise Teflon, beschichtet sein. Natürlich kann auch die dargestellte Vorrichtung abgewandelt werden. Bei einer praktisch konstruierten Maschine wurde beispielsweise die kalibrierte Peder in dem Widerlagerbacken anstatt in dem Heizbacken vorge sehen. Es ist auch möglich, den Heizbacken 19 in solcher Weise auszubilden, daß er zugleich als Widerlager für das Abreißen des ersten Materials dienen kann. Zu dem Zeltpunkt des Abreißens wird dann natürlich den Heizstreifen kein Strom zugeführt ο

-Patentansprüche-

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Claims

43- Patentansprüche

1. Verfahren zum Spleißen (Verbinden der Enden) zweier abreißbarer, vorzugsweise bahnförmiger, laminierter Verpackungsmaterialien, die aus einer Trägerlage, beispielsweiße aus Papier und/oder Aluminium, und aus einer Thermoplastschicht mindestens an der einen, und zwar an derjenigen Seite, die die Innenseite einer fertigen Verpackung bilden soll, bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (11) der zwei zu verbindenden Teile in Anlage an einsm Widerlager (5, 13) abgerissen wird, was im wesentlichen ohne eine bleibende plastische Verformung des Trägermaterials, jedoch unter Streckung des Plastiküberzugs (2) beim Reißen geschieht,, so daß nach dem Abreißen eine rauhe Plastikzunge (4·) die bei der bleibenden plastischen Verformung erzeugt wird, eine Strecke weit über die Kante (3) des abgerissenen Trägermaterials vorspringt, das anschließend der zweite Teil (10) derart angeordnet wird, daß seine plastiküberzogene Fläche (2·) der Trägerlage (1) des ersten Teiles . im Bereich der Kante (3) zugewendet ist, und daß anschließend die ,beiden Teile unter Wärmezufuhr im Bereich ^r Kante mittels eines Heizwerkzeuges (16 bis 19) zusammengedrückt werden»

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein überschüssiger- Abschnitt (30) des zweiten Teiles (10) in Anlage an einer Kante (3D des Heizwerkzeuges abgerissen wird.

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