DE1704308A1 - Einrichtung zum thermischen Verschweissen und Durchtrennen thermoplastischer Filme - Google Patents

Einrichtung zum thermischen Verschweissen und Durchtrennen thermoplastischer Filme

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DE1704308A1 DE19671704308 DE1704308A DE1704308A1 DE 1704308 A1 DE1704308 A1 DE 1704308A1 DE 19671704308 DE19671704308 DE 19671704308 DE 1704308 A DE1704308 A DE 1704308A DE 1704308 A1 DE1704308 A1 DE 1704308A1
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Maurits Boonstoppel
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Description

Einrichtung zum thermischen Verschweißen und Durchtrennen thermoplastischer Filme
Die Erfindung "bezieht sich auf eine Vorrichtung zum thermischen Verschweißen und Durchtrennen thermoplastischer Filme, und sie betrifft insbesondere eine Einrichtung, die eine Schweißvorrichtung und eine zum Schweißen dienende Basis umfaßt, welche zusammenarbeiten können, um die dazwischen angeordneten thermoplastischen Filme zu verschweißen und zu durchtrennen. Während des Schweißvorgangs werden die Filme zwischen der Schweißvorrichtung und dem Basisteil zusammengedrückt, woraufhin Wärme mit Hilfe eines elektrisch beheizten Elements in der Schweißvorrichtung zugeführt wird, um das thermoplastische Material der Filme zu schmelzen/Während des Sahmelzens des Filmmaterials wird der Druck zwischen der Schweißvorrichtung und dem Basisteil aufrechterhalten, so daß aas Schweißelement die Filme durchdringt und sie schließlich durchtrennt, wobei die aufeinander liegenden Bänder der durchtrennten Filrnabschnitte gleichzeitig miteinander verschweißt werden. Ea iat bereits,eine Schweißeinrichtung der genannten . Art beica/ini:, bei der die Stirnfläche des ßciiweißelements durch
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ein Stück eines hitzebeständigen, nicht klebenden Materials gebildet wird, das die Schweißelektrode überdeckt, wobei die Schweißfläche gegenüber den Filmen mindestens eine geneigte Seitenfläche aufweist, und wobei die Schweißfläche des zum Schweißen dienenden Basisteils ebenfalls durch ein Stück eines hitzebeständigen, nicht klebenden Materials gebildet wird. Diese Stücke aus dem hitzebeständigen, nicht klebenden Material bestehen gewöhnlich aus mit Glasfasern verstärktem Tetrafluoräthylen. Der Ausdruck "nicht klebendes Material" bezeichnet hier ein Material, das während des Schweißvorgangs nicht an den Filmen haftet.
Die erforderliche Festigkeit einer geschweißten Naht richtet sich nach dem vorgesehenen Verwendungszweck der verschweißten thermoplastischen Filme bzw. der aus den Filmen hergestellten Erzeugnisse. In Fällen, in denen keine hohe Festigkeit der Nähte erforderlich ist, lassen sich brauchbare Schweißungen mit Hilfe bekannter Schweißvorrichtungen erzielen. In manchen neuartigen Anwendungsfällen für geschweißte Filme wird jedoch eine außergewöhnlich hohe Festigkeit und eine einwandfreie Abdichtung gegen das Entweichen von Fluden gefordert. Zu diesen neuen Anwendungsfällen gehört die Verwendung von Beuteln oder dergl. zum Verpacken von Milch, Schmieröl und anderen Flüssigkeiten. Die gefüllten Beutel, die z.B. einen Inhalt von 0,5 oder 1 ltr haben, werden beim Transport und der Handhabung stax'ken Stoßen und hohen Drücken avisgesetzt, doch dürfen die Beutel unter dieeen Bedingungen nicht aufplaxsen cder undicht zu werden beginnen. Normalerweise werden solche gefüllten Beutel jeweils in einer erheblichen Ausaul in offenen Kästen
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' " rU *Mo ORIGINAL
-J-
oder .behältern verpackt, so u&u sich seiest '^ar-u, ./.sini nur iliie P^.ckun^ unaicht v/ir-c, ^riieblicjia Uü-uixüelu^liclitcei-töii daraus ergeben, da.s zanireiol:« andere Pactcimgerx τ ei-unr einigt werden, ab^saeiyan uavon, dai;· ein Teil des ver>-acluten Materials verloren geht. Daher vv'-rden hoch.Ysrtige Schweißnähte benötigt, und eine Aufgaba der Erfindung besteht darin, eine Einriolxtung zn schaffen, lie es ermöglicht, eine auf theriiiischeru Wege erzeugte Schweijsnaht von außerordentlich hoher Festigiiaix bei thermoflastischen filmen herzustellen.
ge^äß der Erfindung ausgebildete iiiiirichtuiig zum chen Schweißen und Durchtrennen thermoplastischer Pilme eine Schweifovorriahtung und eine SchweiiJbasis, die zur A iilage aneinander gebracht v/erden icöhnsn, uni dazv/ischen angeox'diiäta theriaoplastisciie Pilme zu TerschWei^en und zu durchtrenneii, wobei die Sehv/eüixiäciie der Suh.veiiDVorriehtung durch ein Stücji- eines hi"czebeständigen, nich-G klebenden Materials gebildet wird, das über ein elektrisch beheizbares Schweiiael e jient ge spaiiiit ist, wobei die S chweiiäf lache bindest ens eine gegenüber den Filmen geneigte Seite auf v/eist, und wobei die Scrr.veiiLX'i^che der SchweiJsbasis durch ein Stücic eines hitzebeständigen, nicht iilebenden Materials gebildet wird, das auf unelastische Weise unterstützt wird.
Die -Erfindung wird ±11 folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einei.. Ausfuiarungsb ei spiel näher erläutert.
Jig. 1 zeigt eine erfindungsgeiüäue Einrichtung in einer nicxit Jiiaiostäbi.ich■ geseioianeten Darstellung.
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. 8ADORIGiNAL
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Fig. 2 zeigt im Schnitt Teile von zwei durchbrennten thermoplastischen Filmen.
In Pig.. 1 erkennt man eine insgesamt mit 10 "bezeichnete S-c hwe iß vorrichtung mit einer dieser gegenüber angeordneten Schweißbasis 11. Die Schweißvorrichtung und das -Basisteil können mit der Hand oder mechanisch aufeinander zu oder voneinander weg bewegt"werden. Die Schweißvorrichtung 10 umfaßt ein Schweißelement in Form eines elektrischen Widerstandsdrahxes 12, der durch Hindurchscliicken eines elektrischen Stroms erhitzt werden kann. Ein dünnes Stück eines Fiachmaterials, aas aus mit Glasfasern verstärktem Tetraiiuoräthylen besteht, ist zwischen dem Draht 12 und dem Hauptkö'rper Ib der Schweißvcrrichtung angeordnet. Ein flexibles dünnes Stück bzw. ein Streifen 13 aus mit Glasfasern verstärktem Tetrafluoräthylen ist; so über den Draht 12 gespannt, daß es den am weitesten vorspringenden Teil des Drahtes, jedooli nicht die seitlichen Teile des Drahtes berührt. Die Bänder des Streifens 13 sind an der Schwemmvorrichtung 10 befestigt. Die freiliegende Fläche aes Streifens 13 bildet eine Schweißflache mit seitlichen Teilen 1ü, die gegenüber den thermoplastischen Filmen geneigt sind, welche zv/isoheii der Schweißvorrichtung 1ü und der Basis 11 angeordnet werden sollen. Die Schweißbasis 11 umfaßt einen Metallkörper 17, der über die ganze Länge seiner Stirnfläche einen Streifen 14 trägt, welcher aus dem gleichen Material besteht wie der Streifen 13· Die freiliegende Fläche des Streifens 14 bildet die ebene Sohweiisflache der Schweiidbasis 11. Im-Hinblick auf den Verwendungszweck der Einrichtung kann der Streifen 14 als unzusa-Jiiendrüokbar und der Metallkörper 17 als unelastisch betraeulet werden. Der Kor-
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per I? kann auch anstelle von Metall aus eineia anderen harten Material bestehen, vorausgesetzt daß der Körper während der Sohweiiivorgarige durch die relaciv geringen Drücke nicht verformt wird. Es hat .sichals sehr wichtig erwiesen, bei der Einrichtung nach Fig. 1 eine harte Unterlage für den Streifen 14 vorzusehen, wenn eine Schweißnaht von hoher Festigkeit erzielt ; werden soll, wie es nachstehend an Hand eines Beispiels erläutert wird, .bei dieser Einrichtung werden die zu verschweißenden thermoplastischen Filme aufeinander gelegt und zwischen der Schweii5vorrichtung 10 und der Schweißbasis "bzw. dem Gegenhalter % 11 angeordnet. Dann wird die bchweißvorrichtung 10 in Richtung auf den Gegenhalter 11 bewegt, und wenn uie Schweiisvorrichtung die Filme berührt, bewirkt die Wärme, die der durch den Widerstandsdraht 12 fließende elektrische Strom erzeugt, daß das thermoplastische. Material der Filme zum Schmelzen gebracht wird. Während dieses Schweißvorgangs wird ein auf die Filme wirkender Druck aufrechterhalten, so daß der vorspringende Teil der Stirnfläche der Scnweißvorriclitung 10 das Filmmaterial durchdringt, bis die Schweizvorrichtung 10 zur Anlage an dem | Gegenhalter 11 kommt; in diesem Augenblick sind die Filme durchtrennt worden. Die so durchtrennten Filme 18 und 19 sind in Fig. 2 dargestellt. Die Hohe des vorspringenden Teils der SchweIM"lache der Schweißvorrichtung 10 entspricht vorzugsweise dem Zwei- bis Dreifachen der Gesamtdicke der aufeinander liegenden, zu verschweißenden Filme. Die Dicke des Streifens 15- über dem Sair/Aeißelement 12 ist vorzugsweise kleiner als die Gesamtdicke der Schichten aus thermoplastischem Filiiniiaterial. Gegebenenfalls kann Wärme den Filmen auch von dem Gegenhalter
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aus zugeführt werden, z.B. mit Hilfe elektrischer Heizelemente," die in. den Körper 17 eingebaut oder zwischen diesem Körper und dem Streifen H angeordnet sind; ferner ist es möglich, zu diesem Zweck ein heißes Flud durch in dem Körper 17 ausgebildete Kanäle zu leiten. Alternativ kann der Gegenhai'Ger 11 mit Mitteln gum Kühlen des Körpers 17 versehen sein. Die Erfindung läßt sich bei zahlreichen Arten thermoplastischer Materialien und bei filmen der verschiedensten Dicice anwenden. Es hat sich
gezeigt, daß die erfindungsgemäße Einrichtung besonders zum Verschweißen von Filmen aus Polyäthylen geeignet ist.
In dem folgenden .Beispiel wird die höhere Güte der gemäß der Erfindung erzielbaren Schweißstellen dadurch veranschaulicht, daß die Ergebnisse, die mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Schweißeinrichtung (Einrichtung B) erzielt wurden, mit den Ergebnissen verglichen werden, die mit Hilfe einer ähnlichen Einrichtung erzielt wurden, welche sich von der Einrichtung B nur dadurch unterschied, daß ein Streifen aus Silicongummi zwischen dem die Schweißfläche des Gegenhalters bildenden Streifen und dem Hauptkörper des Gegeilhalters der Einrichtung A angeordnet worden war. Die die Schweißflächen der Einrichtungbildenden Streifen bestanden beide aus mit Glasfasern verstärktem Tetrafluoräthylen.' Der Durchmesser des Schweiß- und Schneiddrahtes der Schweißvorrichtung betrug U,7 mm. In dem Gegenhalter waren keine Heiz- oder Kühlmittel vorgesehen. Die Versuche wurden mit Beuteln durchgeführt, die aus einem Polyäthylenfilm von geringer Dichte mit einer Dicke von ü,1 mm bestanden. Die Beutel, die jeweils mit 0,5 ltr Wasser gefüllt waren, waren aus einem schlauchförmigen Film hergestellt, dessen beide Enden
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durch Vei'schweißeii verschlossen worden waren. Alle .Beutel waren von gleicher Art, abgesehen davon, da& die Nähte eines Satzes von ueuteln mit Hilfe der Einrichtung A hergestellt wurden, während die Nähte der Beutel des anderen Satzes mit Hilfe der Einrichtung B hergestellt waren. Bei der Einrichtung A betrug die Schweißzeit, bei der die besten Schweißnähte erzielt wurden, Ü,9 see, während bei der Einrichtung B die besten Schweißnähte bei einer Schweißzeit von 0,7 see erzielt wurden. In beiden Fällen wurde an das Sehweißeleiüent 12 die gleiche Spannung angelegt. Die Güte .der Schweißnähte der .Beutel wurde dadurch gemessen, daß man die gefüllten Beutel fallen ließ und die Anzahl der Baliversuche zählte, denen die .Beutel standhielten, bis sie beschädigt wurden. Bei den Versuchen wurde jeder Beutel viermal aus einer Höhe von 1m fallen gelassen, und zwar je einmal auf jede Ecke, und dann wurde er flachliegend aus einer Höhe von 0,6 m fallen gelassen. Ein solcher Satz von fünf Fallversuchen wird im folgenden als Fallversuchsreihe bezeichnet. Die Zahlenangabe von z.-B. 2.4 in der folgenden Tabelle iiibt soiLit an, daß der'-betreffende Beutel nach dem zweiten FaIlversuch des dritten Satzes von fünf Fallversuchen beschädigt ■wurde.. Alle Yersucne wurden bei einer Temperatur von 20 C durciigeführt. Die.Ergebnisse einer Versuchsreihe, bei der 16 Beutel &epraft v/urden, sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
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Fallversuchsreihen bei geschweißten Beuteln
Einrichtung A Einrichtung B
(elastischer Gegenhalter) (unelastischer Gegenhalter)
Schweißzeit ,9 sec Schweißzeit 0,9 sec
0,7 sec O 2,2 0,7 sec 2,8
1·,2 2,0 ,8,8 6,4
2,4 2,8 2,2 4,4
3,0 1,8 6,8 2,4
1,6 10,0
Mittelwerte
2,2 4,o
2,05 6,95
Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, dais die mit Hilfe der Einrichtung B geschweißten Beutel eine erheblich höhere Festigkeit haben als die mit. Hilfe der Einrichtung· A geschweißten Beutel.
Pat ent aiispruoh ι
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Claims (1)

  1. DR. XNG. F. WTJESTKOFF 8 MtJNCHEN 9O
    DIPL. ING, G. PULS SCHWEIGEHSTllASSE 3
    DR.E.V.PECHMANN » τει-βγον 22 00 51 j / (J if 3 U
    PATENTANWÄLTE W ΤΜιΕβΒΑΜΪΛΒίιίββϊι
    ΡΗΟΤΚΟΤΙΡΑΤΒ1ΓΤ MÜNOHEN
    1A-33 854 PAT E Έ T Α-ίϊ SPB UO H
    Einrichtung zum thermischen Schweißen und Durchtrennen thermoplastischer Filme, gekennzeichnet durch eine Schweißvorrichtung (10) und eine Schweißbasis bzw. einen Gegenhalter (11), die zur gegenseitigen Anlage gebracht werden können, um dazwischen .angeordnete thermoplastische "Filme zu verschweißen und zu duEclitrennen, wobei die Schweißfläche der Schweißvorrichtung durch ein Stück (13) eines hitzebeständigen, nicht klebenden Materials gebildet wird, das über ein elektrisch beheizbares Schweißelement (12) gespannt ist, wobei die Schweißfläche mindestens eine gegenüber den Filmen geneigte Seite (lij) uLifaiat, und wobei die Schweißfläche des Gegenhalters durch ein Stück (14) eines hitzebeständigen, nicht bleuenden Materials gebildet wird, das unelastisch unterstützt wird.
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