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Verfahren zum gegenseitigen Verheften von Kunststoffolien und Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens0 Die Erfindung bezieht sicn auf ein Verfahren zum
gegenseitigen Verneften von zwei oder mehr Lagen übereinanderliegender Kunststoffolien
sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Das Verbinden von Kunststoffolien miteinander erfolgt bekanntermaten
durch Schwei#en oder Kleben. In yielen Fällen, in denen eine Verbindung- zwischen
Kunststoffolie mir eine untergeordnete oder zeitlich begrenzte Bedeutung hat, z.B.
beim Heften von Kunststoffolie während der Herstellung von Bodenfaltungen an Säcken,
sind Schwei#-oder Klebeverfahren mit einem Arbeits-, Zeit- und Vorrichtungsaufwand
verbunden, der in keinem angemessenen Verhältnis zum Zweck derartiger Arbeitsgänge
steht Insbesondere bei der Bodenfertiguug von Säcken ist es in
aller
Regel lediglich erforderlich, Eckeinschläge, Lappen, :/lappen od. dgl. kurzzeitig
in einer Faltstellung zu lixieren, bis in einem oder in mehreren nachfolgenden Arbeitsgängen
der Boden-treiter-oder fertiggefaltet und durcn Anbringung ausgesprochener Verbindungs-
und/oder Verscnlußnähte eine Zwischen- oder seine Fertigform erhalten hat. An die
Festigkeit derartiger der Lagefixierung dienenden Verbindungen werden keine nennensvjerten
Anforderungen gestellt, da sie zum einen keinen ins Gewicht fallenden Beansprucnungen
ausgesetzt sind und zudem in der Regel nur zeitweilig eine Verbindungsfunktion erfüllen.
Namentlich-bei der Sackherstellung auf Bodenf-ertigern, auf denen Kunststoffolien
in aufeinanderfolgenden Arbeitstakten zu Säcken verarbeitet werden, steit häufig
nur eine sehr kurze Zeit zur Anbringung von Fixierungsheftungen zur Verfügung, die
von Haus aus nicht ausreicht, um eine Schwei#-verbindung nerzustellen oder eine
Klebeverbindung herbeizuführen, zumal es vielfach aus baulichen Rücksicnten kaum
oder gar nicht möglich ist, an mancnen Stellen das benötigte Klebmittel anzubringen.
In solchen Fällen muß bisher durch an sich unverhältnismäßig hohe die Leistung der
Maschine entsprechend herabsetzende Taktzeitbemessung erst die benötigte Zeit geschaffen
werden, um die tunentbenrlichen Fixierungen vornehmen zu können. Der Vorrichtungs-und
Arbeitsaufwand ist dabei beträchtlich, berücksichtigt man, daß an vielen Stellen
eine Schwei#verbindung nur angebracht werden kann, wenn gefährdete Bereiche der
restlicnen. Sackwandung durch Einlegen von Wärmeisolierungsschicilten,
z.
B. Folien aus "Teflon" (R),-gesichert werden. Derartige wärmeisolierende Schichten
müssen häufig, zumeist schon nach einer Arbeitsschicht, ausgewechselt werden, da
sie sich schnell verbrauchen. Während bei der Vornahme von Schweißverbindungen für
die Erwärmung der Schweißbacken ein erheblicher Leistungshedarf gegeben ist, tritt
bei Klebverbindungen ein entsprechender Klebmittelverbrauch auf. Die durch das Wechseln
von Heizpatronen und der Isolierungsfolien bedingten Ausfallzeiten sind erheblich
und liegen bei etwa 10 bis 20% der Gesamtausfallzeit.
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Von diesen Erkenntnissen geht die Erfindung aus und schafft ein Verfahren
zum gegenseitigen Verheften, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die zu verheftetenden
Lagen an einer Verbindungsstelle kurzzeitig im wesentlichen punktförmig Tn-t t verhältnismäßig
hohem Druck zusammengedruckt und unter Verquetschen des Materials im Belastungsbereich
durchstoßen werden, wonach die entstandene Durchbruchsöffnung vorübergehend aufgeweitet
wird. Die Verheftung einer Verbindungsstelle wird erfindungsgemäß in einem einzigen
Arbeitsgang durchgeführt. Zur Bildung eines Heftverbindungsbereiches werden vorzugsweise
eine Anzahl von über den Bereich verteilt angeordneten Punktheftungen gleichzeitig
vorgenommen.
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Das Verfahren nach der Erfindung schafft eine Heftung für Lagefixierungen
und dergl. ausreichender Verbindungsfestigkeit,
die insbesondere
jedes Zurückverformen von Folien unter Wirkung der Folieneigenelastizität ausscnließt
und sicherstellt, daß die erfindungsgemä# verhefteten Folien während sich anschließender
Arbeitsgänge inre zugeordnete Lage beibenalten. Die Heftung nach der Erfindung benötigt
zu inrer Durcnführung lediglich einen äu#erst kurzen Zeitraum, der im Vergleich
zur Anbringung von Schweiß- und Klebverbindungen einen Bruchteil der für diese benötigte
Zeit in Anspruch nimmt. Die für eine heftung nach dem erfindungsgemä{-:en Verfahren
benötigte Zeit ist in jedem Fall so kurz, da# sie auch bei körzeston Arbeitstakten
im Verlauf maschineller Folienverarbeitung eine Anwendung dieser Heftung ermöglicht.
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Die Vorrichtung zur Durchfünrung des Verfahrens ist in erster Linie
gekennzeichnet durcn einen in Ricntung senkrecht zur Ebene der zu heftenden Folienlagen
gegenläufig beweglich geführten, nadelförmigen Stempel mit sich zu den Folienlagen
hin verjüngender, am unteren Ende eine Abflachung aufweisender Spitze sowie durcn
ein der Stempeln spitze auf der entgegengesetzten Seite der Folienlagen gegenüberliegendes,
elastisch nacngiebiges Widerlager.
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Die Spitze des Stempels kann die Form eines Kreiskegels oder aber
auch die Form einer Pyramide aufweisen deren Spitze abgeschnitten ist. Der Spitzehwinkel
beträgt vorzugsweise zwischen 30 bis 60°, wanrend die Abstumpfung vorzugsweise einen
Flächendurchmesser zwischen 0,2 bis 0,6 mm hat.
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Vorzugsweise sind eine Anzahl von stempeln zu einer Hefteinneit zusammengefaßt.
Dabei ist die Vorrichtung nacn der Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, daß
die Schäfte der Stempel in Bohrungen einer gegen Federwirkung ab- und aufwärtsbeweglichen
Trägerplatte verschieblicrl geführt sind und an ihrem überein Ende einen mit der
Oberseite der rjirägerplatte zusammenwirkenden Kopf oder Anschlag aufweisen, da#
die Trägerplatte samt Stempeln in einem Gehäuse mit einem mit entsprecnenden Bohrungen
zur Durchführung der Stempel versehenen Boden angeordnet ist und sich gegen den
Gehäuseboden mittels Federn abstützt, und daß eine von oben auf sämtliche Stempelköpfe
gleichzeitig einwirkende, betätigbare Druckplatte vorgesenen ist.
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Zur Fixierung der Ausgangs- und/oder Endstellung der Heftstempel vor
Beginn und nach Beendigung des Heftvorganges ist die obere und/oder untere Bewegungsendstellung
der Stempelträgerplatte durch Anschläge im Gehäuse begrenzt, die vorzugsweise verstellbar
sind0 Zur Fixierung der zu heftenden Folienlagen kann das Gehäuse mit seinem Boden
samt Stempelträgerplatte und Stempeln auf die zu verheftenden Folienlagen absenkbar
und von diesen wieder abhebbar sein0 Das Widerlager ist zweckmäßig als Platte oder
Schicnt aus elastisch nachgiebigem Zellgummi od. dgl. ausgebildet.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist baulich einfach,
unterliegt
keinem nennenswerten Verscnleiß und arbeitet scnnell und betriebssicher. Die federnde
Nachgiebigkeit w-Ehrend eines Heftvorganges schließt das Auftreten von Stößen aus,
die sich auf den Arbeitsablauf einer Maschine, an der diese Vorrichtung Anwendung
findet, in Form von Vibrationen störend bemerkbar machen könnten. Der Leistungsbedarf
der Vorrichtung ist außerordentlich gering und steht in keinem Verhältnis zum Leistungsbedarf
von Schweißaggregaten für den gleichen Zweck. Die Vorrichtung arbeitet rein mechanisch
und bringt die bei SchweiiS- und Klebvorgängen erforderlichen Zusatzarbeitsgänge
und-materialien unter Reduzierung der Ausfallzeiten auf Null in Fortfall.
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Das Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend annand der Zeichnung
näher erläutert, in der ein Allsführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung
schematisch veranschaulicht ist, im einzelnen zeigen Fig. 1 eine vereinfachte, teilweise
aufgebrochene deftvorrichtung nach der Erfindung in Seitenansicht, Fig. 2 einen
vereinfachten Scnnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine abgebrochene Darstellung
einer Stempelspitze in starker Vergrößerung.
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Das Verfahren kann zur Verheftung von zwei, drei und mehr Bolien Anwendung
finden. Diese werden übereinanderliegend an der jeweiligen Verbindungsstelle unter
Belastung auf einer
senr geringen Fläche kurzzeitig im wesentlichen
punktförrnig mit verhältnismä#ig nohem Druck zusammengedrückt. Dies geschieht bei
der Vorrichtung nach der Erfindung mittels eines Stempels 1, der von einer Weite
her auf die übereinanderliegenden Folien 2 aufgedrückt wird. Bei. dem dargestellten
Ausfünrungsbeispiel sind vier Folien übereinandergelegt. Der Stempel 1 weist eine
spitze 3 auf, die sich nacn unten hin krieskegelig oder pyramidenförmig verjüngt
und an ihrem Ende in einer Abflachung 4 ausläuft, welche die Druckfläche bildet.
Je nach Dicke, Art und Elastizität der zu verbindenden Folien beträgt der Öffnungswinkel
α etwa zwischen 30 und 60°, wobei der Öffnungswinkel bei wachsender Foliensteilfigkeit
größer zu wählen ist. Die Abstumpfung ist so gewählt, da# sie einen etwa zwischen
0,2 bis 0,6 mm betragenden Bläcnendurchmesser d nat. Die Abstumpfung wird in ihrem
Flächendurchmesser um so größer gewählt, je höher die Foliensteilfigkeit der zu
verbindenden Folien ist.
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Der von der Stempelspitze auf die Folienlagen 2 ausgeübte Druck, der
auf der der Stempelspitze gegenüberliegenden Seite von einem wfiderlager 5 aufgefangen
wird, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Schicht elastisch
nachgiebigem Zellgummi od. dergl. besteht~, bewirkt ein Verquetschen des materials
im Bereich unterhalb der Stempelspitze 4 , das mehr oder weniger gleichzeitig alle
Lagen erfaßt. Diesem Verquetschen geht ein Fließen des
Materials
zum Rand der Druckfläche 4 einher,- das bei fortgesetztem Druck zur Bildung einer
Durchbohrung in den Folien-4 lagen unterhalb der Stempelspitze führt, während sicn
an den Rändern der Durchbohrung ein Quetschwulst bildet. Diese Quetschwulste verhaken
und verankern sich gegenseitig, was dadurch unterstützt wird, daß die Durchbruchsöffnung
in den Folienlegen zunächst aufgeweitet und dann von allen auf sie einwirkenden
Kräften entlastet wird, wodurch sicn die Durchbruchsöffnung unter der Elastizität
des lvlaterials wieder in gewissem Umfang zurückverformen und zusammenziehen kann.
Diese Aufweitung wird durch die Kegel- oder Pyramidenform der Spitze 3 bei der Vorrichtung
nach der Erfindung herbeigeführt, die bei der Durchbructlsbewegung mit den Öffnungsrändern
in Eingriff gelangt. Wie umfangreiche Versuche ergeben haben, besteht zwischen den
Folienlagen nach Abschluß des Heftvorganges durch Zurückziehen des Stempels eine
Verheftung zwischen den einzelnen Lagen, die zwar keine gro#en Verbindungskräfte
aufzunehmen vermag, andererseits aber ausreicht, um allen Kräften bzw. Spannungen
wirksam entgegenzuwirken, die aus der Eigensteifigkeit des Materials, Biegespannungen
von Faltungen usw. resultieren und bestrebt sind, die gegenseitige. Verheftung aufzulösen.
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Die dargestellte Vorrichtung bildet eine aus dreißig Heftstempeln
1 bestehende Hefteiniieit, wie sie beispielsweise zur, Herstellung von Heftverbindungen
über einen größeren Flächenbereich Anwendung finden kann. Es versteht sich jedoch
daß
jede Heft einheit eine beliebige Anzahl Heft stempel umfassen kann, je nachdem wie
groß bzw. wie stark die Verbindung im Einzelfalle atiszuführen sein wird. Die Heft
einheit mit mehreren Heftstempeln, die regelmäßig oder auch in einem beliebigen
aluster-angeordnet seinkann, umfa#t ein Gehäuse 6 mit einem Boden 7, dessen Bodenfläche
eine entsprechende Anzahl Borungen zur Durchführung der Stempel nach außen unten
aufweist. Das Genäuse 6 kann obernalb des Widerlagers 5 ortsfest angeordnet sein
und mit diesem einen Spalt zur Einführung der zu verheftenden Folienlagen bilden.
Es kann aber auch als Ganzes in Richtung der Pfeile 8 vertikal mittels eines geeigneten
Antriebs auf und abbewegbar sein, so daß es mit seinem Boden 7 in der Art eines
Niederhalters auf die auf dem Widerlager 5 übereinanderliegenden Folienlagen 2 absenkbar
und von diesem wieder abhebbar ist.
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Im Abstand oberhalb des Bodens 7 ist im Innern des Gehäuses 6 eine
Stempelträgerplatte 9 angeordnet,- die in Richtung der Pfeile 10 gegenüber dem Gehäuse
6 vertikal auf- und abbeweglich ist. Die Trägerplatte weist eine Anzahl Bohrungen
11 auf, in denen die Schäfte 12 der Stepel 1 genalten sind.
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Die rrägerplatte 9 stützt sich über Federn 13 auf dem Boden 7 des
Gehäuses 6 ab, wobei bei dem- dargestellten Ausführung beispiel die Federn als Spiralfedern
ausgebildet sind, die jeweils um einen Stempel herum Anordnung gefunden haben. Die
Stempel 1 weisen an ihrem oberen Ende einen Kopf oder Anschlag 14 auf, mit dem sich
die Stempel 1 einerseits auf
der Trägerplatte 9 abstützen. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trägerplatte 9 an die Unterseite einer
Druckplatte 15 angeschraubt, so daß die Köpfe 14 zwischen der Trägerplatte 9 und
der Druckplatte 15 eingezwängt und festgehalten sind. Nach Abschrauben der Trägerplatte
9 ist ein einfaches Auswechseln einzelner oder aller Stempel 1 möglich. Die Druckplatte
15, auf die ein geeigneter, nicht dargestellter Antrieb einwirkt, um inr eine vertikale
Auf--und Abbewegung in Richtung der Pfeile 16 zu erteilen, ist mit=dem Gehäuse über
seitliche Stege 17 gekuppelt, in denen eine Langlochöffnung 18 angebracht ist, durcn
welches sich eine Schraube 19 hindurch in die Druckplatte 15 erstreckt. Diese Kupplung
ermöglicht eine begrenzte Verschieblichkeit zwischen Druckplatte 15 und Genäuse
6.
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Vor Beginn eines heftvorganges befindet sicn die hefteinneit in einem
ausreichenden Abstand oberhalbdes viderlagers 5, auf dem von Hand oder maschinell
eine anzahl zu verheftender Folienlagen angeordnet werden. ueber einen nicnt dargestellten
antrieb wird die Druckplatte 15 abgesenkt, womit sicn zugleicn das Genäuse 6 samt
Trägerplatte 9 und Stempeln 1 abwärts bewegt und sich mit dem Boden 7 als Niederhalter
auf die Folienlagen 2 auflegt. Durch fortgesetztes Absenken der Druckplatte 15 tritt
nun zwischen dem still stehenden Genäuse 6 und der Druckplatte 15 eine Verscuiebebewegung
auf, die zur Folge hat, daß sich die zwischen Druckplatte 15- und Trägerplatte 9
mit ihren töpfen 14 infolge der verschraubung
zwischen Druck und
Trägerplatte festgehaltenen Stempel n absenken, wobei die Federn 13 durch. die sich
mit absenkende Trägerplatte 9 auf Druck beansprucht werden. Bei fortgesetzter Absenkbewegung
treten die Stempel 1 mit ihren Spitzen 3,4 durch die im Boden 7 des Gehäuses &
vorgesehenen Bohrungen nach außen durch und gelangen in den oben beschriebenen Eingriff
mit den Folien, Nach Abschlu# des Heftvorganges wird der Antrieb für die Druckplatte
15 umgekehrt und diese angenoben, womit sich zugleich die Trägerplatte 9 samt Stempeln
1 anheben, während unter Wirkung der Bedern 13 das Gehäuse 6 zunächst noch auf der
obersten Folienlage 2 zurückbleibt. »urcn das Einziehen der Stempel 1 in das Gehäuse
6 zurück bei gleichzeitigem Niederhalten der Folienlagen 2 durch den Gehäuseboden.
7 ist sichergestellt, daß keine Mitnahme der zuvor verhefteten Folienlagen eintritt,
sondern sich die Stempel ungehindert zurückziehen können.
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Die weitere Aufwärtsbewegung der Druckplatte 15 führt schließlich
nach Verbrauch des durch die Langlochöffnung 18 festgelegten Bewegungsspiels zwischen
Gehäuse 6 und Druck platte 15 zum Anheben des Gehäuses 6 und Abheben des Bodens
7 von den Folienlagen 2. sich Rückkehr der Hefteinheit in ihre Ausgangslage ist
diese für einen erneuten Arbeitsgang bereit.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung kann zahlreiche Abwandlungen erfahren.
So können z. B. im Gehäuse. 6 zweckmäßig einstellbare Anschläge vorgesehen sein,
welche die Austrittslänge der Stempel spitzen und damit deren Eindringtiefe in das
Material festlegen. anstelle einer an die Druckplatte 15
angeschraubten
Trägerplatte 9 kann auch eine im Gehäuse 6 verscnieblich geführte Trägerplatte vorgesehen
sein, deren Bewegung durch eine unabhängig bewegliche, sich auf die Stempelkönfe
gleichzeitig auflegende Druckplatte herbeigeführt wird. Bei dieser Ausführung ist
es aucil möglich, durch entsprechende Gestaltung der Unterseite der Druckplatte
15, die mit den Köpfen 14 der Stempel 1 in Eingriff gelangt, herbeizufünren, da#
die Stempel einzeln nacheinander oder aber gruppenweise nacheinander mit den Folienlagen
2 in Eingriff und au#er Eingriff gelangen.