DE1604713C3 - Verfahren zum Verbinden zweier sich überlappender Flächengebilde - Google Patents
Verfahren zum Verbinden zweier sich überlappender FlächengebildeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier sich überlappender Flächengebilde, insbesondere
aus thermoplastischem Kunststoff wie Polyolefinen oder aus Papier, entlang einer vorgewählten
Linie, bei dem zwischen die beiden entlang der vorgewählten Linie zu verbindenden Flächen
ein Strang eines geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffs extrudiert wird und, während der Strang
noch fließfähig ist, die beiden übereinanderliegenden Flächengebilde, wie auch der dazwischenliegende
Strang, in den Bereichen der gesamten vorgewählten Linie zusammengepreßt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Verbindung zweier übereinanderliegender
Ränder, beispielsweise bei der Herstellung von Beuteln oder Taschen aus thermoplastischem Material
bestimmt, kann aber auch für die Verbindung von Papierblättern, Kartons oder anderen Flächengebilden
verwendet werden.
Bisher wurden bei der Herstellung von Beuteln aus thermoplastischen Kunststoff-Flächengebilden, wie
beispielsweise Polyäthylenfolien, diesich überlappenden Ränder des Flächengebildes unter Einwirkung
von Wärme auf die Ränder und Zusammenpressen derselben zur Bildung einer Naht miteinander verbunden.
Eine bessere als die zuvor beschriebene Bindung läßt sich jedoch erreichen, wenn die sich überlappenden
Ränder durch Bänder miteinander verbunden werden, die aus extrudiertem geschmolzenen thermoplastischen
Kunststoff bestehen, der mit dem thermoplastischen Kunststoff des Flächengebildes verträglich
ist. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der britischen Patentschrift 1 026 108 beschrieben.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird ein Strang geschmolzenen thermoplastischen Kunststoff kontinuierlich
zwischen die sich überlappenden Ränder eines Blatts aus thermoplastischem Werkstoff oder
zwischen zwei Blätter eines derartigen Materials gepreßt, während sich die Bahn oder die Bahnen des
Werkstoffs an der Extruderdüse vorbeibewegen und die Blätter oder Ecken, zwischen die der Strang
ίο durch Extrudieren gebracht worden ist, an der Preßstelle
zwischen zwei Druckwalzen zusammengepreßt werden, um ein Band zu bilden, das die beiden
Flächen des Flächengebildes miteinander verbindet. Ein ähnliches Verfahren ist aus der USA.-Patent-
t5 schrift 3 008 862 bekannt. Auch bei diesem Verfahren
wird die Verbindung mit einem vollen Strang aus geschmolzenem thermoplastischen Kunststoff hergestellt.
Einzelheiten dieses Verfahrens sind bereits eingangs der Beschreibung angegeben. Aus dieser
Druckschrift ist auch die Verwendung von Polyäthylenverbindungen sowie von Papier als miteinander zu
verbindendem Material bekannt.
Bei den bekannten Verfahren werden die Eigenschaften des zusammengepreßten Bands bzw. Strangs
und der resultierenden Verbindung durch die Temperatur und den Betrag, bei dem der geschmolzene
Kunststoff extrudiert wird, beeinflußt. Ist die Temperatur des verdrängten geschmolzenen Kunststoffstrangs
zu hoch, so können übergroße Mengen von thermoplastischem Werkstoff in den Bereichen, in
denen der Strang aufgebracht wird, schmelzen, örtliches
Schmelzen von thermoplastischen Flächengebilden führt zu Unregelmäßigkeiten in der Dicke
des Erzeugnisses, die dieses schwächen. Ist demgegenüber die Temperatur des geschmolzenen Strangs
zu niedrig, können sich die überlappenden Ränder des Flächengebildes nicht fest mit dem Band verbinden,
das durch Zusammenpressen des Strangs gebildet worden ist, oder der Strang kann nicht fließen
und sich genügend abflachen, wenn er zwischen den Druckrollen zusammengepreßt wird. Die so hergestellten
Erzeugnisse haben im allgemeinen ein unregelmäßiges Aussehen und ihre Dicke kann beträchtlich
schwanken, da die Schwierigkeit besteht, beides, die Auspreßmenge und die Temperatur des verdrängten
vollen geschmolzenen Strangs, zu regeln, bevor er aufgebracht und zwischen den Oberflächen, die miteinander
zu verbinden sind, gepreßt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs angegebene Verfahren dahingehend zu verbessern,
daß für die Verbindung eine geringere Kunststoffmenge als bisher benötigt und eine schnellere
Verarbeitung ermöglicht wird, daß die Verarbeitung bei niedrigerem Preßdruck durchführbar und
die Extrudiertemperatur des Strangmaterials weniger kritisch ist, daß das Anhaften des Strangmaterials an
den zu verbindenden Oberflächen erleichtert wird, daß die Verteilung des Strangmaterials besser regelbar
und schließlich eine üblicherweise angewendete Kühlung entbehrlich ist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindurigsgemäß dadurch gelöst, daß
ein hohler, rohrförmiger Strang extrudiert wird, daß der hohle, rohrförmige Strang durch ein gegenüber
dem Kunststoff inertes, in den Strang eingeschlossenes Gas aufgebläht wird und daß der Hohlraum im
Strang beim Zusammenpressen der Flächengebilde flachgepreßt wird.
In vorteilhafter Weise wird als inertes Gas Luft verwendet. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß das Maß
des Aufblähens durch Regelung der Gaszufuhr und/ oder der Temperatur an der Extruderdüse eingestellt
wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Extrudieren eines hohlen rohrförmigen und aufgeblähten
Kunststoffstrangs eine zufriedenstellende Verbindung der Flächengebilde mit einer wesentlich
geringeren Kunststoffmenge erzielt, als sie bei Verwendung eines vollen Strangs benötigt wird. Ein
hohler rohrförmiger Strang mit großem Querschnitt kann bei einem niedrigeren Druck schneller zu
einem Band gewünschter Dicke zusammengepreßt und abgeflacht bzw. flachgedrückt werden, als ein
'.oller Strang mit gewichtsmäßig gleicher Kunststoffmenge.
Durch Verändern des Gasdrucks am Ausgang der Extruderdüse kann der Hohlraum im Strang
vergrößert oder verkleinert und damit die Bandbreite auf einfache Weise geregelt werden.
Wegen der geringen zur Verbindung der Flächengebilde
erforderlichen Kunststoffmenge kann ein hohler Strang bei höherer Temperatur extrudiert
werden als ein voller Strang, ohne ein Schmelzen der thermoplastischen Flächengebilde im Bereich des
Auftrags befürchten zu müssen, weil der Wärmeinhalt des abgeflachten und relativ breiten Strangs
schnell verteilt wird. Daher sind Mittel für die Kühlung des rohrförmigen Strangs normalerweise nicht
erforderlich.
Die Anwendung einer höheren Extrudiertemperatur ist insofern vorteilhaft, als der Strang in einem
fließfähigen Zustand gehalten und sein Zähwerden oder Aushärten durch Abkühlung verzögert wird,
bevor er zu einem Band mit gewünschter minimaler Dicke abgeflacht worden ist.
Der durch Gasdruck aufgeblähte Strang wird zwischen Extruderdüse und Druckrollen wirkungsvoll
unterstützt, während er auf die miteinander zu verbindenden Flächen aufgebracht wird, wohingegen ein
voller, freier, nicht getragener Strang empfänglich ist für Einflüsse, wie Bewegung oder Vibration der Bahn
der Flächengebilde oder Luftzug, der den vollen Strang aus dem Bereich, auf den er aufgebracht werden
soll, verschieben oder verblasen kann.
Bei der Herstellung von Beuteln ergibt sich als zusätzlicher Vorteil, daß gefüllte Beutel, dank ihrer
dünnen Naht, sicher aufgeschichtet und gestapelt werden können. Beutel mit vorstehenden Nähten
sind demgegenüber empfindlicher gegen Beschädigungen durch Reiben und Kratzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend an Hand einer in der Zeichnung beispielsweise
dargestellten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Verbinden zweier sich überlappender
Flächengebilde näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 schematisch eine Perspektive Ansicht, teilweise im Schnitt, einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Verbinden zweier sich
überlappender Flächengebilde,
F i g. 2 einen Längsschnitt der in F i g. 1 dargestellten
Vorrichtung,
F i g. 3 einen Schnitt durch eine Extruderdüse, die Bestandteil der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung
ist,
F i g. 4, 5 und 6 Schnittansichten des extrudierten hohlen, rohrförmigen Strangs gemäß den Schnitten
4-4, 5-5 und 6-6 in F i g. 2.
Die beiden Bahnen 10 und 11 eines Flächengebildes, die durch ein Band thermoplastischen Kunststoffs
12 miteinander verbunden werden sollen, werden kontinuierlich zwischen zwei Druckrollen 13 und
14 in der Richtung der angegebenen Pfeile vorwärts bewegt. Nachdem die beiden Bahnen die Druckrollen
13 und 14 passiert haben, wird die verbundene Bahn durch andere Rollen oder Mittel, die nicht dargestellt
sind, vorwärts bewegt.
ίο Eine oder beide Druckrollen 13 und 14 sind vorzugsweise
mit einem elastischen Material 15, beispielsweise Gummi, belegt, so daß die Bereiche der
Bahnen, die durch die Preßstelle 16 zwischen den Druckrollen hindurchgeführt werden, zusammengepreßt,
aber nicht unerwünscht verdorben oder deformiert werden.
Der Rand der oberen Bahn 10 kann in seiner der unteren Bahn 11 überlagerten Stellung durch eine
Führungsrolle 17 passend geführt oder gesteuert werden, so daß die beiden Bahnen in der Preßstelle
16 zwischen den Druckrollen 13 und 14 konvergieren. Obwohl in F i g. 1 zwei getrennte Bahnen 10
und 11 dargestellt sind, sei für das Folgende darauf hingewiesen, daß diese Bahnen eine einzige Bahn ein
und desselben Flächengebildes sein können, die zusammengefaltet
ist und deren aneinanderstoßende Ränder oder Oberflächen entlang einer vorgewählten
Linie miteinander verbunden werden sollen, wie es normalerweise der Fall ist, wenn zwei sich überläppende
Ränder eines Flächengebildes zur Bildung eines Längssaums eines Beutels miteinander verbunden
werden. Um eine zufriedenstellende Verbindung 7:11 erzielen, müssen die beiden miteinander zu verbindenden
Ränder oder Bahnen mit gleicher Geschwindigkeit in und durch die Preßstelle 16 bewegt
werden. Die beiden Ränder oder Bahnen können und werden vorzugsweise so geführt, daß sie in der
Preßstelle 16 in einem kleinen spitzen Winkel konvergieren, beispielsweise einem Winkel zwischen 10°
und 15°.
Der zur Verbindung der beiden Bahnen 10 und 11 miteinander in Form eines hohlen oder rohrförmigen
Strangs extrudierende thermoplastische Kunststoff wird kontinuierlich unter Druck durch eine Extruderdüse
18 aufgegeben, die mit äußeren Heizelementen oder -einheiten, die in der Zeichnung nicht dargestellt
sind, versehen ist. Die Extruderdüse 18 besteht, wie in F i g. 3 dargestellt, aus einer Einlaßöffnung 19
für den Kunststoff und einer Düse 20, an deren Öffnung eine Gaszufuhrleitung 21 vorgesehen ist, die an
ihrem Auslaßende mit einem äußeren Flansch 22 versehen ist, der zusammen mit der inneren Oberfläche
der Düse einen ringförmigen Kanal bildet, durch den ein hohler rohrförmiger Strang 24 extrudiert
wird. Der Zufuhrleitung 21 wird Luft oder ein anderes nicht entflammbares Gas, das gegenüber
dem extrudierten Kunststoff inert ist, zugeführt, während der hohle Strang des geschmolzenen thermoplastischen
Kunststoffs durch die Düse 20 ausgepreßt wird. Druck und Luftmenge werden durch ein
Ventil 23 geregelt. Die Dicke der Wände des aus der Düse 20 extrudierten hohlen Strangs wird durch die
Abmessungen des Flanschs 22 und der Düse 20 bestimmt. Diese Abmessungen und dementsprechend
die Dicke des extrudierten hohlen Strangs können durch Verwendung einer anderen Extruderdüse verändert
werden, in der der Flansch 22 oder die Düse 20 oder beide andere Abmessungen haben. Die Ver-
5 6
änderung kann auch einfach durch den Ersatz des so heißt ist, daß irgendein übermäßiges Schmelzen
Flanschs 22 durch einen anderen Flansch mit ande- oder Schwächen der Bahnen in den Bereichen ein-
ren Abmessungen vorgenommen werden. Die Ver- tritt, in denen der Strang die Bahnen berührt. Durch
änderung wird erleichtert, wenn die Gaszufuhrleitung die Verteilung einer geringen Menge Kunststoffs über
21, auf der der Flansch 22 befestigt ist, mit einem 5 einen größeren Bereich ist es möglich, eine höhere
Schraubgewinde versehen ist, das in ein Schraub- Extrudiertemperatur anzuwenden und dadurch eine
gewinde eingreift, welches in das Gehäuse der Extru- längere Zeitdauer, während der das Kunststoffband
derdüse 18 in den Bereich eingeschnitten ist, in dem noch fließfähig und kompressibel bleibt, zu erhalten,
die Leitung mit der Extruderdüse verbunden oder in Obwohl die Einrichtung und das Verfahren hier
dieser befestigt, oder der Flansch selbst durch ein io unter Bezugnahme auf die Verbindung von zwei
Schraubgewinde mit der Gaszufuhrleitung 21 ver- übereinanderliegenden Flächen von Flächengebilden
bunden ist. beschrieben worden ist, kann auch eine Vielzahl von
Bei den konventionellen, hier nicht dargestellten Extruderdüsen verwendet werden, so daß zwei oder
Vorrichtungen, ist ein vorhergehendes Schmelzen mehrere rohrförmige Stränge zu gleicher Zeit zwi-
und Aufheizen des Kunststoffs und eine Regelung der 15 sehen die gleichen Oberflächen in verschiedenen BeMenge
und des Drucks, bei denen der Kunststoff in reichen eingebracht oder die Oberflächen von drei
geschmolzener Form der Einlaßöffnung 19 zugeführt oder mehreren Flächengebilden jeweils zur gleichen
wird, erforderlich. Zeit miteinander verbunden werden können.
Der geschmolzene Kunststoff wird in die Extru- Thermoplastische Flächengebilde mit einer Dicke
derdüse 18 durch die Einlaßöffnung 19 zugeführt. 20 von 0,127 mm wurden mit Bändern aus thermowährend
Luft oder ein anderes Gas durch die Gas- plastischen Kunststoffen mit einer Breite von 4,8 und
zuführleitung 21 in einer Menge und mit einem Druck 9,5 mm, die gemäß der Erfindung aufgebracht wereintritt,
die durch das Ventil 23 geregelt werden. Der den, fest miteinander verbunden. In einem anderen
rohrförmige Kunststoffstrang 24 wird aus der Düse Fall wurden Folien eines thermoplastischen Kunst-20
unter einem solchen Winkel extrudiert, daß der 25 Stoffs mit einer Dicke von 0,025 mm durch ein Band
Strang vor der Preßstelle 16 der Druckrollen 13 und aus thermoplastischem Kunststoff mit einer Breite
14 zwischen die beiden sich vorwärts bewegenden von 3,2 mm fest miteinander verbunden. In jedem
übereinanderliegenden Bahnen 10 und 11 gelangt, dieser Fälle war die Dicke der Flächengebilde oder
wo er dann zwischen den Bahnen und den Rollen Folien in den miteinander verbundenen Bereichen
abgeflacht und zusammengepreßt wird. Der Druck 30 nur ungefähr 50 % größer als die gemeinsame Dicke
innerhalb des extrudierteii rohrförmigen Strangs wird der beiden Folien in dem nicht miteinander verbundurch
das Ventil 23 eingestellt, so daß der Strang 24 denen Bereich. In jedem Fall waren die Unterschiede
zu einem Hohlraum gewünschter Größe aufgebläht in der Dicke in den miteinander verbundenen Bewird,
reichen so klein, daß die Blätter oder Folien in den
Die äußeren Flächen des Hohlraums kommen mit 35 miteinander verbundenen Bereichen weich und flach
den benachbarten Oberflächen der beiden sich be- und keinesfalls hervortretend oder gewölbt aussahen
wegenden Bahnen 10 und 11 an Stellen in Beruh- oder sich anfühlten.
rung, die annähernd denjenigen Stellen entsprechen. Bei einem typischen Fall war der Durchmesser der
die in Fig. 2 mit 25 bzw. 26 bezeichnet sind. Die Extruderdüse 6,4 mm und die Breite des Flanschs,
lortschreitende Abflachung des Hohlraums oder des 40 der sich in die Düse hinein erstreckt, war so groß,
lohrförmigen Strangs zwischen den sich bewegenden daß der von dieser Düse extrudicrte rohrförmige
Bahnen 10 und 11 ist in den Fig. 4, 5 und 6 dar- Strang eine Wanddicke von annähernd 0,127 mm
gestellt, die Schnittansichten des Hohlraums gemäß hatte. Dieser rohrförmige Strang bildete, nachdem er
den Schnitten 4-4, 5-5 bzw. 6-6 in F i g. 2 zeigen. ... mit Luft zu einem größeren Durchmesser aufgebläht
Wenn der rohrförmige Strang 24 nicht so weit auf- 45 und zusammengepreßt worden war, ein Band mit
gebläht wird, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, kann einer Breite von 9,5 mm.
der anfängliche Querschnitt, kurz nachdem der Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem
Strang die Düse 20 verlassen hat und erstmals mit schnellen Takt durchgeführt werden. Beispielsweise
den sich bewegenden beiden Bahnen 10 und 11 in kann der rohrförmige Strang mit einer Geschwindig-
Berührung kommt, elliptisch sein, wie in Fig. 5 dar- 50 keit von 304,8 m je Minute oder höher extrudiert
gestellt. werden.
Durch Veränderung der Temperatur des extrudier- Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere
ten Kunststoffs, die durch die äußeren, die Extruder- anwendbar für die Verbindung von Flachwerkstoffen
düse 18 umgebenden Heizelemente gesteuert wird mit extrudierten rohrförmigen Strängen solcher
und durch Veränderung des Gasdrucks, der für das 55 thermoplastischer Kunststoffe, wie harzige Polymere
Aufblähen des extrudierten rohrförmigen Strangs an von Äthylen, Propylen und ähnliche Olefine, Vinylder
Düse 20 angewendet wird, kann die Größe des chlorid, Vinylacetat, Vinylidenchlorid, Kopolymere
Hohlraums oder das Maß, bis auf das er sich aus- dieser Monomere, sowie Mischungen dieser Kunstdehnt
und die Dicke, auf die sich die Wände redu- stoffe miteinander, wie auch mit Plastifiziermitteln
zieren, innerhalb gewünschter Grenzen eingestellt 60 und ähnlichen üblichen abwandelnden Zutaten. Die
und aufrechterhalten werden. Durch Vergrößerung Kunststoffe sollen, einen relativ niedrigen Schmelzdes
Hohlraums kann die Breite des resultierenden oder Erweichungspunkt haben, insbesondere dann,
zusammengepreßten flachen Bands zwischen den bei- wenn die miteinander zu verbindenden Flachwerkden
Bahnen vergrößert werden. Die Temperatur soll stoffe dünn sind. Bei der Verbindung von thermoso
eingestellt werden, daß der mit den beiden Bahnen 65 plastischen Flachwerkstoffen werden extrudierbare
in Berührung kommende Strang noch warm genug Kunststoffe oder -harze bevorzugt, die mit den
ist, daß er fließt und leicht zwischen den beiden Kunststoffen verträglich sind, aus denen die thermo-Bahnen
zusammengepreßt werden kann, aber nicht plastischen Flächengebilde hergestellt sind.
Ein Polyolefin mit einem Schmelzindex von 87 wurde bei einer Temperatur zwischen 121° und
149° C und einem überatmosphärischen Druck von
175.8 kg/cm-' extrudiert. Innerhalb des rohrförmigen
Strangs wurde Luft bei einem Druck zwischen 25,4 und 76,2 g/cm- gehalten, um den Strang zu einem
Hohlraum aufzublähen. Der rohrförmige Strang wurde mit einer Geschwindigkeit von ungefähr
121.9 m je Minute extrudiert, wobei auch eine höhere
Geschwindigkeit hätte zur Anwendung kommen können.
Auf diese Weise wurden Polyäthylenfolien mit einer Dicke von 0,025 mm zufriedenstellend mit
einem Strang dieses Polyolefinkunststoffs, der bei einer Temperatur von 176° C extrudiert wurde, miteinander
verbunden. Eine höhere Extrudiertempe-
ratur, nämlich 260° C, wurde angewendet, um eine zufriedenstellende Verbindung zwischen Polyäthyleniolien
mit einer Dicke von 0,127 mm mittels eines Strangs dieses Polyolefinkunststoffs herzustellen.
Bei diesem Beispiel wurde ein Polyolefinkunststoft'
mit einem Schmelzindex von 8,0 bei demselben Druck, wie er für das Beispiel 1 benutzt wurde, extrudiert,
wobei ein Luftdruck innerhalb des extrudierten rohrförmigen Strangs zwischen 12,7 und 25,4 g/cmä.
bei einer Geschwindigkeit zwischen 152,4 und 182,9 m pro Minute aufrechterhalten wurde. Um
Polyäthylenfolien mit einer Dicke von 0,127 mm oder mehr miteinander zu verbinden, wurde eine
Extrudiertemperatur zwischen 288° und 315° C benötigt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 509 527/304
Claims (3)
1. Verfahren zum Verbinden zweier sich überlappender Flächengebilde, insbesondere aus
thermoplastischem Kunststoff wie Polyolefinen oder aus Papier, entlang einer vorgewählten
Linie, bei dem zwischen die beiden entlang der vorgewählten Linie zu verbindenden Flächen ein
Strang eines geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffs extrudiert wird und, während der
Strang noch fließfähig ist, die beiden übereinanderliegenden Flächengebilde wie auch der
dazwischenliegende Strang in den Bereichen der gesamten vorgewählten Linie zusammengepreßt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohler, rohrförmiger Strang (24) extrudiert
wird, daß der hohle, rohrförmige Strang (24) durch ein gegenüber dem Kunststoff inertes, in
den Strang eingeschlossenes Gas aufgebläht wird und daß der Hohlraum im Strang (24) beim Zusammenpressen
der Flächengebilde flachgepreßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Gas Luft verwendet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß des Aufblähens
durch Regelung (23) der Gaszufuhr und/ oder der Temperatur an der Extruderdüse (18)
eingestellt wird.
Applications Claiming Priority (3)
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