DE1604417A1

DE1604417A1 - Verfahren zur Herstellung von Querverschluessen an zusammendrueckbaren,tubenfoermigen Behaeltnissen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1604417A1
Application number: DE19661604417
Authority: DE
Inventors: Karl Garney; Gunnar Winkler
Original assignee: Arenco AB
Current assignee: Arenco AB
Priority date: 1965-11-01
Filing date: 1966-10-31
Publication date: 1970-10-22
Also published as: DE1604417B2; NL6614873A; NL135186C; US3424885A; GB1150918A

Description

PATiNTANWALT dipl INO. dl mi V. BUSSI osnabiuck, mdseistl

Osnabrück, den 29. Oktober I966 V/II/4 '

T60U17

ARENCO AKTIEBQLAG ·

Siktp;atan H₁ Stockholm-Vällingby, Schweden

Verfahren zur Herstellung von Querverschlüssen an zusammendruckbaren tubenförmi^en Behältnissen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von ^uerverschlüssen an zusammendruckbaren, tubenförmigen Behältnissen, unter Verwendung von Wärm· in Verbindung mit Druckbacken, wobei die Behältnisse eine geschichtete Wand, oestehend aus einer Innenschicht aus Kunststoff, der einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor hat und mittels Wärme aohmelzbar ist, sowie eine außen auf der Kunststoffschicht vorgesehene Metallschicht und möglichst eine außen auf der Metallschicht befindliche Schicht aus Papier und/oder Kunststoff aufweisen und mit einer Kunststoff-Längsschweißnaht versehen sind. Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. ο

*. Beim Verschließen von Kunststoffbehältnissen ist es bereits

^ bekannt, die erforderliche Wärme durch dielektrische Erwär-

J2 rnurie. des Kunststoffs zu erzeugen. Dieses Verfahren kann jedoch ** Kunststoffen mit einem niedrigen dielektrischen

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Vsrl'tstfuktor zur Anwendung kommen, wie z.H. bei PolyatnvLeri,

das aufgrund seiner geringen Kosten, hohen mechanischen Festigkeit, geringen Gasdurchlässigkeit und seiner chemischen Beständigkeit einer der geeignetsten Werkstoffe für Verpackungszwecke ist.

Die Technik kennt auch die.Anwendung sogenannter impulserwärmter Verschlußbacken. Bei diesem Verfahren liegt ein Nachteil darin, daß eine relativ lange Zeit zur Ausführung des Verschließvorganges cenöti₆c wird, obwohl die Backen impulserwärmt werden. Dieser Nachteil wird no. h augenscheinlicher im Falle der Verwendung von Behältnissen, die mit einer äußeren Wärme-Isolationsschicht aus Papier und/oder Kunststoff versehen sind. Darüberhinaus ist es infolge der hohen Temperatur der Backen schwierig, bei der Herstellung des Verschlusses eine .Verfärbung des Werkstoffes oder das Auftreten anderer Beschädigungen, wie z.B. Schmelzmarken, zu vermeiden.

Ebenso ist es bekannt, beim Schmelzen von Kunststoff mit niedrigem dielektrischen Verlustfaktor an dem Kunststoff ein Metallteil anzubringen und dann das Metallteil durch Induktionswärme zu erwärmen, bis die Schmelztemperatur des Kunststoffs erreicht wird, wobei hierzu eine an eine Houhfrequenz-Spannungsquelle angeschlossene und um d£.s Metallteil gewundene Wicklung Verwendung findet. Die Anwendung von Induktionswärme zum Querverschließen von Behältnissen mit einer geschichteten W&nd der eingangs beschriebenen Art, hat bei Versuchen »razelgt, daß bestimmte, besondere Probleme auftreten. Ea hafe ftUW <ypft »U^a gezeigt, daß die cro.fite Wärme

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entlang der Längsschweißnaht des Behältnisses auftritt, die üblicherweise aus einer Überlappungsverbindung besteht und somit eine doppelte Metalldicke aufweist, wodurch eine Beschädigung des Verschlußbereiches an der Außenfläche des Behältnisses nicht vermieden werdenlkann. Darüberhinaus schmilzt der Kunststoff in der Längsschweißnaht außerhalb des Verschlußbereichs, und zwar erstens infolge der unmittelbaren, induktiven Erwärmung desselben und zweitens infolge der von dem Verschlußbereich in die Metallschicht geleiteten Wärme, wobei dieser letzte Nachteil auch dann auftritt, wenn erwärmte Druckbacken zur Anwendung kommen. Die Folge davon ist eine Verminderung der Festigkeit der Schweißstelle und in vielen Fällen treten Risse in der Verbindung auf, die während des Verschlußvorganges einer starken Biegung und Zugbelastung unterworfen ist.

D-.s Verfahren nach der Erfindung behebt diese Nachteile und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbacken derart gegen die Benältnisse gepreßt werden, daß beim Flachdrücken eines Verschlußbereiches des Behältnisses die Längsschweißnaht ^ jedes Behältnisses an einer der Backen anliegt, worauf ein

•«^ Hochfrequenzstrom kurzzeitig einem Leiter in einer Druckfläche co

-*■ einer zweiten, an der gegenüberliegenden Seite des Behältoo ,

nisses angeordneten Druckbacke zugeführt wird, so daß die

dem Leiter nächstelegenen Metallschiehten einem Hochfrequenzfeld ausgesetzt werden, das in diesen Bereichen der Metall- ' schichten Ströme induziert und die Metallschichten auf eine solche Temperatur erwärmt, daß der Schmelzpunkt der angrenzenden

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Kunststoffschicht erreicht wird, während weiter entfernte Bereiche der Metallschicht, d.h. die Metallschicht außerhalb des abgeflachten Verschlußbereichs und möglichst die äußere Metallschicht in der Längsschweißnaht innerhalb des Verschlußbereichs einem schwächeren Hochfrequenzfeld ausgesetzt werden, das nicht ausreicht, diese letzteren Bereiche der Metallschichten auf eine die Schmelztemperatur der angrenzenden Kunststoffschicht erreichende Temperatur zu bringen.

Die Erfindung basiert somit auf der Anwendung eines Magnetfeldes, das sich außerhalb des von einem Hochfrequenzstrom durchflossenen Leiters abschwächt, um vor allem zu verhindern, daß auf die Längsschweißnaht außerhalb des Versehlußbereiches während des Verschlußvorgänges eine Einwirkung erfolgt. Trotz der Tatsache, daß in dem Verschlußbereich nur eine oder möglichst zwei dünnen Kunststoff- und/oder Papierschichten die am weitesten außen liegenden Metallschichten in der Schweißnaht von der nächsten, innen gelegenen Metallschicht ttoennen, wurde der überraschende Effekt erzielt, daß die Erwärmung def äußersten Metallschicht wesentlich herabgesetzt wurde. Diese • Wirkung zeigt sich besonders, wenn die Backen so zusammengebracht werden, daß die an den Enden des Versehlußbereiches auftretenden Palten der Wände des Behältnisses nicht eher flach gepreßt werden, bis der Kunststoff schmilzt. Ein vollständiges Abflachen der Palten vor deren Erwärmung erfordert die Anwendung hoher Druckkräfte, jedoch kann diese Abflachung automatisch erreicht werden, sofern die Backen unter Ausübung

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einer mäßigen Kraft" im Bereich der Palten federnd zusammengebracht werden, wenn der Werkstoff der Palten unter Einwirkung von Wärme weich wird und schmilzt.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die im wesentlichen "dadurch gekennzeichnet lot, daß die Behältnisse in Haltern uufgenommen sind, die an einem Förderband angeuracht urd um die Mittelachse der Behältnisse drehbar gelagert sowie mittels einer Antriebsanordnung, die ihrerseits von einem Gerät zum Anzeigen der Lage der Längsschweißnaht der Behältnisse gesteuert wird, in eine Drehdtellung einstellbar sind, in der die Schweißnähte eine bestimmte Richtung einnehmen und in der die Druckbacken in eine von der Stelleng der Behältnisse bestimmte Richtung bewegbar sind, derart, daß beim Flachdrücken des Verschlußbereichs die Längeschweißnaht nicht mit der den Leiter aufweisenden Backe in Berührung kommt.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend im einzelnen in Verbindung mit der schematischen Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung darstelltj in der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 eine Horizontalprojektion nach Linie II^II in Fi^. 1, teilweis· im Schnitt.

Di· dargestellte Vorrichtung weist ein endloses, aus Ketten 1 bestehendes Band auf, das über nicht dargestellte Führungen und

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Antriebsräder läuft. An den Ketten 1 sind in gleichmäßigen Abständen Halter 2 vorgesehen, von denen jeder eine zylindrische Ausnehmung 3 aufweist, in der jeweils ein zylindrischer Einsatz 4 drehbar angebracht ist. Jeder Einsatz 4 weist seinerseits eine Ausnehmung auf, in die ein Behältnis in Form einer Tube 5 eingesetzt ist. Die Tuben sind mit einer Längsschweißnaht β versehen, und die Wände bestehen aus geschichtetem Material, nämlich aus einer Innenschicht aus Kunststoff mit einem niedrigen dielektrischen Verlustfaktor, einer Metallschicht, die außen auf der Kunststoffschicht angebracht ist, und einer äußeren Schicht aus Papier und Kunststoff.

In Höhe der oberen Enden der Tuben sind zwei Druckbacken 7 und 8 vorgesehen, die auf starren Stangen 9 verschieblich befestigt sind. Die Druckbacken werden über Hebel 10 betätigt, dl· dl· Baoken mit verschwenkbaren, um eine feste Welle angeordneten Hebelarmen 11 verbinden, die über nicht dargestellte Antriebsmittel betätigt werden. Die Backe 7 enthält einen Isolationswerkstoff und ist entgegen der Wirkung von Tellerfedern 12 federnd befestigt. Die Backe 8 weist einen ringförmigen Leiter 13 aus Kupfer auf und hat quadratischen oder rechteckigen Querschnitt. Der Leiter 13 ist über mit dem Leiter verbundene Anschlußfclöcke ö an eine Hochfrequenz-Spannungmquelle 14 und Stromregulatoren angeschlossen (nicht dargestellt).

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Die Ketten 1 werden stufenweise angetriebenen, derart, daß zwei Tuben 5 gleichzeitig zwischen die sich in Förderband-Laufrichtung erstreckenden Backen 7 und 8 vorgerückt werden, so daß die beiden Tuben gleichzeitig verschlossen werden können. .Bevor der Verschlußvorgang einsetzt, müssen die Tuben so ausgerichtet werden, daß die LHngsschweißnaht 6 der Backe 7 zugekehrt ist* Zu diesem Zweck 1st für Jede Tube ein Abtast- bzw. Anzeigegerät 16 vorgesehen, das auf optischen Wege die Stellung einer Marke 17 auf der Tube abfühlt und einen Motor 18 steuert, der über ein Getriebe 19 und ein Antriebsrad 20 die Halter 2 und die Tube 5 in Drehbewegung versetzt, bis die Marke 17 von der Vorrichtung 16 angezeigt wird. Die Marke 17 auf den Tuben ist so zur Schweißnaht 6 angeordnet, daß die Tuben durch das Anzeigegerät 1ö stets"in die Stellung gebracht werden, in der die Schweißnaht 6 der Backe 7 zugekehrt ist. Das Rad 20 jedes Antriebs ist außerhdem Im Rahmen der Maschine so angeordnet, daß es beim Anhalten des Förderbandes mit einer Reibfläche 21 an dem Halter 2 in Reibeingriff gelangt, und zwar in der Stellung, in der der Verschlußvorgang ausgeführt wird. Natürlich können auch die Halter ift einer vorhergehenden Station verdreht werden. Die Abkühlung des Leiters 13 erfolgt dadurch, daß die Enden des Leiters an eine Kühlwasserleitung 22 angeschlossen sind. ,

Vor dem Verschließvorgang haben die Tuben die durch die Linie 23 angedeutete Form, während sie nach dem Abflachen des Verschlußbereiches die durch die Linie 24 dargestellte Form einnehmen. Der Leiter 13 und die Anschlußblöcke 15 bilden eine Ein-Windungsspule, deren der Tube zugekehrte Außenfläche während

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des Abplattungsvorgangs an der Tubenwand anliegt. Die Backe 7 wird an die gegenüberliegende Seite der Tube mit einem von den Federn 12 bestimmten Druck angelegt, wobei der Druck so bemessen ist, daß vor dem Verschließen das Ende der Tube im wesentlichen ganz flach gedrückt wird. Das vollständige Abflachen des Verschlußbereiches wird dann erreicht, wenn der Leiter 1J an die Spannungsquelle 14 angeschlossen wird und der in der Wand der Tube vorhandene Kunststoff auf eine Erweichungstemperatur erwärmt ist. Während des ersten Teils des ErwärmungsVorganges liegt die Schweißnaht 6 somit in einen etwas größeren Abstand von dem Leiter 12 und folglich in einem schwächeren Magnetfeld als während des letzten Teils des Erwärmungsvorganges, was zu der. erforderlichen, reduzierten Erwärmung der Schweißnaht beiträgt. Der gekrümmte Teil der Schweißnaht 6 unterhalb des Schweißbereiche

befindet sich in einem solchen Abstand von dem Leiter 13 und in einem derart schwachen Magnetfeld, daß keine schädliche Erwärmung dieses Bereichs der Schweißnaht auftritt.

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Claims

160^17 Ans prUche: * {; ■ /' i ' t ' ■ f

1. Verfahren.zur Herstellung von Querverschlüssen an zusammendruckbaren., tubenförmigen Behältnissen, unter Verwendung von Wärme in Verbindung mit Druckbacken, wobei die Behältnisse eine geschichtete Wand, bestehend aus einer Innenschicht· aus Kunststoff, der einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor hat und mittels Wärme schmelzbar ist, sowie eine außen auf der Kunststoffschicht vorgesehene Metallschicht und möglichst eine außen auf der Metallschicht befindliche Schicht aus Papier und/oder Kunststoff aufweisen und mit einer Kunststoff -Längsschweißnaht versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbacken derart gegen die Behältnisse gepreßt werden, daß beim Flachdrücken eines Verschlußbereiches des Behältnisses die Längsschweißnaht jedes Behältnisses an einer der Backen anliegt, worauf ein Hochfrequenzstrom kurzzeitig einem Leiter in einer Druckfläche einer zweiten, an der gegenüberliegenden Seite des Behältnisses angeordreten Druckbacke zugeführt wird, so daß die dem Leiter nächstgelegenen Metallschichten einem Hochfrequenzfeld ausgesetzt werden, das in diesen Bereichen der Metallachichten Ströme induziert und die Metallschichten auf eine solche Temperatur erwärmt, dad der Schmelzpunkt der angrenzenden Kunststoffschicht erreicht wird, während welter entfernte Bereiche der Metallschicht, d.h. die Metallschicht außerhalb des abgeflachten VersohluJlbereichee und möeiiönak.dte--⁼~ ludere Metallschicht in der lAngsechweiflnaht innerhalb des Verschlußbereiches, eine» schwächeren Hoohfrequenzfeld ausgesetzt werden, das nicht ausreicht, diese letittren Bereiohe der Metall« schichten auf eine die IchiBeUtemperatur der angrenzenden Kunst« stoffaohioht erreichende Temperatur zu bringen.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_A . daß die Backen derart zusammengepreßt werden, daß die an den Enden des Verschließbereichs entstehenden Palten der Wände der Behältnisse nicht eher ganz flach gepreßt werden, bis der Kunststoff geschmolzen ist.

3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse (5) in Haltern (2,4) aufgenommen sind, die an einem Förderband (1) angebracht und um die Mittelachse der Behältnisse (5) drehbar gelagert sowie mittels einer Antriebsanordnung (18,19,20), die ihrerseits von einem Gerät (16) zum Anzeigen der Lage der Längsschweißnaht (6) der Behältnisse (5) gesteuert wird, in eine Drehstellung einstellbar sind, in der die Schweißnähte eine bestimmte Richtung einnisten und in der die Druckbacken (7*8) in eine von der Stellung der Behältnisse bestimmte Richtung bewegbar sind, derart, daß beim Flachdrücken des Verschlußbereiches die Längsschweißnaht (6) nicht mit der den Leiter (13) aufweisenden Backe (8) in Berührung kommt.

4. . Vorrt'antung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (13) einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist und einen Teil einer Bin-Windungsspule bildet, wobei die augeordnete Backe (8) mit einer Druckfläche versehen ist,.In der die einen Teil des Außenumfangs der Spule des Leiters (13) bildende Seite derselben angeordnet ist.

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