DE19732703C2 - Siegelbacke - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Siegelbacke für das Versiegeln mindestens zweier wenigstens außen mit
siegelfähigem Kunststoff versehener Materialbahnen, bei denen ein metallenes Siegelband mittels
Klemmstücken auf der Oberfläche eines Grundkörpers aufgespannt ist, an den Enden mit elektrischen
Kontakten versehen und über wesentliche Teile seiner Länge kühlbar ist.
Es ist bekannt, Verpackungsmaterialbahnen aus siegelfähigem Kunststoff oder aus Verbundmaterial,
welches außen eine solche siegelfähige Kunststoffschicht trägt, zu versiegeln, zum Beispiel bei der
Herstellung von Fließmittelpackungen. Eine bekannte Siegeleinrichtung weist auf der ersten Seite eine
Siegelbacke auf, auf der ein dünnes metallenes Heizband aufgespannt ist. Zwischen der Metallstütze
und dem Heizband liegt eine Kunststoffolie, damit das Heizband keinen elektrischen Kontakt mit der
Metallstütze hat und letztere keinen Kurzschluß verursachen kann, wenn das Heizband durch einen
elektrischen Impuls erhitzt wird. Auf der zweiten, der Siegelbacke gegenüberliegenden Seite hat man
ebenfalls eine Metallstütze, auf der bei einigen Ausführungsformen eine Gummileiste gehalten wird.
Auf der Gummileiste kann ebenfalls ein Teflonband aufliegen. Diese bekannte Siegelbacke, insbeson
dere die Heizbacke, auf welcher das Heizband befestigt ist, ist wassergekühlt, denn nach dem Siegel
vorgang müssen die beiden Backen eine kurze Zeit zusammengedrückt gehalten werden, damit sich
die Siegelnaht abkühlt, erhärtet und verfestigt. Das gelingt durch die wassergekühlte Siegelbacke, mit
der zusammen auch das Heizband bzw. Siegelband gekühlt wird. Mit Nachteil fließt das Kühlmittel im
Betrieb fortlaufend durch die Kühlmittelbohrungen, so daß die aus dem Heizband kommende Wärme
nicht nur die Siegelnaht erwärmt, sondern auch in die gekühlte Siegelbacke fließt. Man benötigt da
durch eine längere Zeit, um nach Abschalten des Heizstromimpulses vom Siegelband dessen Tempe
ratur auf eine hinreichend niedrige Temperatur zu bekommen, daß Siegelbacke und Gegenbacke
auseinander gefahren werden können und die Siegelnaht ausreichend verfestigt ist. Sollte nicht eine
ausreichende Zeit aufgewendet worden sein, dann liegt die Temperatur des Siegelbandes zu hoch
und das Kunststoffmaterial auf der Materialbahn bleibt am Siegelband hängen. Man hat in der Praxis
eine Abkühlung des Siegelbandes auf 90°C für zweckmäßig angesehen, weil dann der Zeitaufwand
nicht zu groß ist. Damit dann die Folie aber nicht am Siegelband kleben bleibt, hat man das Siegel
band mit einer Antihaftbeschichtung versehen. Diese hat insbesondere den Nachteil, daß sie dem
Siegelbetrieb nur eine beschränkte Zeit lang widersteht. Danach muß das beschichtete Siegelband
ausgewechselt werden. Um diesem Nachteil abzuhelfen, hat man schon versucht, eine klebende Folie
aus Teflon außen auf das Siegelband aufzulegen und seitlich an der Siegelbacke zu befestigen. Eine
solche Teflonfolie gibt aber einen nachteiligen Wärmewiderstand zu der herzustellenden Siegelnaht
hin mit dem weiteren Nachteil, daß bei Verschleiß dieser Folie die Siegeleinheit abgeschaltet, gereinigt
werden und ein neues Teflonband wieder aufgeklebt werden muß.
Aus der EP 0.630.738 A2 ist eine Siegelhacke für die Folienschweißung mit einem langgestreckten elek
trischen Heizleiter und einem diesen stützenden Träger bekannt, bei welcher der Heizleiter über seine
gesamte Länge vollflächig fest mit dem Träger verbunden ist. Heizleiter und Träger bilden eine inte
grierte Einheit, durch welche örtliche Überhitzungen vermieden werden können. Es werden, zwar vor
bestimmbare, stabile thermische Verhältnisse erreicht, es erfolgt aber eine nicht unerhebliche Ablei
tung von Wärme in den Träger. Die bekannte Siegelbacke soll unter Umständen eine abschnittsweise
Temperaturvariation erlauben. Den Heizleiter kann man zum Beispiel aus einem Schichtwiderstand
durch Einbrennen einer Widerstandsschicht ausbilden. Es wird als besonders bevorzugt angesehen,
wenn der Heizleiter einen Überzug auf der Basis von SiO2 erhält. Man verwendet diese Glasur als
Antihaltbelag. Abgesehen von dieser nachteiligen Antihaftbeschichtung sind auch keine besonderen
Maßnahmen zum Kühlen des Siegelbandes in kürzerer Zeit und zum Aushärten der Siegelnaht vorge
sehen.
Die DE 38 18 664 A1 beschreibt ferner eine Vorrichtung zum Verschweißen, insbesondere Trennschwei
ßen von Folien, die unter Spannung mehrere Gegenstände umschlingen. Anstelle eines metallenen
Siegelbandes wird ein Schweißstab verwendet, der im Querschnitt auf seiner Arbeitsseite eine dachar
tige Ausbildung mit einer messerartigen Schweißkante besitzt. Nur diese Schweißkante kommt mit
den Folien in Kontakt, welche durch Trennschweißen getrennt werden sollen. Die Schweißkante
drückt beim Schweißen gegen eine stabartige Schweißunterlage, die federnd in einer Klemmeinrich
tung gelagert ist, welche einer den Schweißstab aufnehmenden anderen Klemmeinrichtung gegenü
berliegt. Die bekannte Trennschweißvorrichtung soll brauchbare Ergebnisse insbesondere dann erzie
len, wenn die Folien eine erhebliche Spannung aufweisen. Für das Trennschweißen werden die zu
verschweißenden Abschnitte zuerst zur Zugentlastung zwischen die zwei Klemmen gespannt und
dann durch den Schweißstab verschweißt. Eine aktive Kühlung der Schweißstelle findet nicht statt.
Kühlmittel sind nicht beschrieben. Es wird immer eine angemessene Abkühlung vorausgesetzt. Weil
das Trennschweißen im Vordergrund steht, spielt das Anhaften des zu verschweißenden Materials an
der Schweißkante oder der gegenüberliegenden Unterlage keine Rolle. Auch wenn der Fachmann aus
den Figuren den Schweißstab im Abstand in der einen Klemmeinrichtung beweglich gelagert erkennt,
erhält er doch keine Anregungen, daß und wie die Klemme zu kühlen wäre, um die Siegelnaht auszu
härten, zumal die Siegelnaht im Abstand von den Klemmen liegt.
Aus der DE 19 09 894 A sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen von thermo
plastischen Folien bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung ist auch ein metallenes, bandartiges Heiz
element auf einem Preßbacke genannten Grundkörper aufgespannt. Bei einer Ausführungsform wird
das bekannte Siegelband mit Abstand zur Preßfläche und damit zu dem Grundkörper angeordnet, so
daß während eines Vorheizvorganges die Wärme nicht zu dem Grundkörper abfließen kann. Bei dem
Schweißvorgang wird dieser Abstand dann allerdings aufgehoben, wobei dann das Siegelband gegen
die Oberfläche des gekühlten Grundkörpers aufgedrückt wird. Durch dieses Aufheben des Abstandes
und das Verformen des Siegelbandes ergibt sich mit Nachteil zwangsläufig eine Veränderung der
Geometrie der Siegelnaht, wodurch Unsicherheiten entstehen und eine präzise Lokalisierung der Sie
gelnaht unmöglich wird. Ferner ist zur Vermeidung elektrischer Kurzschlüsse während des Schweiß
vorganges das bekannte Siegelband durch einen Überzug elektrisch isoliert. Die dafür verwendeten,
U-förmigen Bezüge in Form von Folienstreifen sind beschrieben. Durch den Bezug wird auch ein An
haften von Folienwerkstoff an dem Siegelband verhindert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Siegelbacke der eingangs genannten Art so zu
verbessern, daß eine Antihaftbeschichtung, insbesondere eine Teflonbeschichtung des Siegelbandes
überflüssig wird und die zum Kühlen und Härten erforderliche Endtemperatur des Siegelbandes in
kürzerer Zeit erreichbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß in dem nicht gekühlten Grundkör
per eine zum Siegelband hin offene Ausnehmung vorgesehen ist, in der eine mit Kühlmittelanschlüs
sen versehene Kühlleiste mit einer äußeren Kühlkontaktfläche in einer Richtung senkrecht auf das
Siegelband zu und von diesem fort in die Ausnehmung zurück außer Kontakt mit dem Siegelband
bewegbar angetrieben ist. Während die Gegenbacke gegenüber den bekannten Ausführungsformen
nicht geändert ist, ist die Siegelbacke sozusagen zweigeteilt. Der eingangs sogenannte Metallstütz
körper der Siegelbacke besteht nämlich aus dem nicht gekühlten
Grundkörper, der mit dem Siegelband auch im Heizbetrieb in Kontakt bleibt, während das gekühlte
und damit als Wärmesenke wirkende Teil der neuen Siegelbacke eine bewegliche Kühlleiste ist,
die auf das Siegelband zu und von diesem fort bewegbar ist. Im Augenblick des Erwärmens des
Siegelbandes, gegebenenfalls auch vorher und eine gewisse Zeit danach, bleibt die Kühlleiste in
ihrer zurückgezogenen Position in der Ausnehmung, also ohne Kontakt mit dem Siegelband.
Dadurch kann die durch das Siegelband eingebrachte Wärme überwiegend zur Erhitzung der
Siegelnaht verwendet werden, und nur ein kleiner Anteil der vom Siegelband erzeugten Wärme
strömt in den Grundkörper. Dieser ist aber nicht gekühlt und wirkt nicht vergleichbar stark als
Wärmesenke wie die bekannte Siegelbacke. Durch die neue Siegelbacke gemäß der Erfindung
hat das Siegelband während des elektrischen Heizimpulses nur wenig Kontakt mit gekühlten
Teilen bzw. mit Teilen, die als Wärmesenke wirken könnten. Die eigentlich und gezielt gekühlte
Kühlleiste ist vom Siegelband außer Eingriff gebracht.
Bei der Bewegung der Kühlleiste erfolgt nach dem elektrischen Heizimpuls die Bewegung der
Kühlleiste auf das Siegelband hin, welches dann als Endanschlag für die Kühlkontaktfläche der
Kühlleiste dient. Es ist zweckmäßig, die Kühlleiste in der unteren, zurückgezogenen, vom
Siegelband außer Eingriff gebrachten Position zu halten, wenn kein Gegenbacken von außen
gegen das Siegelband drückt, also auch in Augenblicken, wenn das Siegelband nicht mit einem
elektrischen Heizimpuls beaufschlagt wird. Man wird die Kühlleiste immer dann gegen das
Siegelband herausfahren, wenn der eigentliche Siegelvorgang. d. h. die Erwärmung und
Erweichung der Siegelnaht, beendet ist, weil dann durch den Kontakt der Kühlleiste über das
Siegelband die Siegelnaht gekühlt und gehärtet wird.
Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die Kühlleiste über mindestens zwei
Gleitstücke auf der Innenwandung der Ausnehmung gleitfähig abgestützt ist. Auf jeder Seite der
Kühlleiste kann ein Gleitstück oder können mehrere Gleitstücke so angeordnet sein, daß die
Kühlleiste nur über diese Gleitstücke mit der Innenwandung der Ausnehmung in Kontakt kommt,
Dadurch kann man das Abfließen von Kälteenergie in den leicht erwärmten Grundkörper
vermeiden.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreicht man die bislang als Endkühltemperatur für
praktikabel angesehenen 90°C in kürzerer Zeit; bei einer speziellen Ausführungsform in etwa 100
Millisekunden. Bei einer anderen Ausführungsform wurde es schon gegenüber den bekannten
Lösungen als Gewinn angesehen, wenn diese Endkühltemperatur von 90°C im Siegelband nach
400 Millisekunden erreicht war.
Wenn man hingegen infolge des langsamen Taktes der Maschinen genügend Zeit zum Abkühlen
des Siegelbandes und auch der Siegelnaht zur Verfügung hat, dann kann man durch die
erfindungsgemäßen Maßnahmen in derselben Zeit wie früher eine niedrigere Endkühltemperatur
erreichen. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel hat man eine Temperatur erreicht, die 25°C
niedriger war als zuvor. Wenn man die Siegelbacke nach dem Siegelvorgang von der
Gegenbacke fortbewegt, erreicht man eine kühlere Siegelnaht, die damit schon stärker verfestigt
ist. Mit Vorteil klebt dann sicherlich kein Kunststoff mehr am Siegelband, selbst wenn man dieses
weder mit Teflon beschichtet hat noch mit einem Teflonband überdeckt hat.
Das oder die Gleitstücke zwischen der Kühlleiste und der Innenwandung der Ausnehmung am
Grundkörper kann man auch als Endanschlag ansetzen. Das jeweilige Gleitstück kann entweder
am Grundkörper oder an der Kühlleiste angebracht sein. Als Material verwendet man am besten
solche mit niedriger Wärmeleitfähigkeit. Teflon oder Keramik haben sich als gute Materialien für
die Gleitstücke gezeigt.
Günstig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn der Grundkörper mit einer Beschichtung
schlechter elektrischer und schlechter Wärmeleitfähigkeit versehen ist. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform hat man den Grundkörper aus Aluminium hergestellt, weil dieses Material gut
zu bearbeiten und außerdem ein schlechter Wärmeleiter ist. Außerdem kann man die Oberfläche
des Grundkörpers mit im Handel erhältlichen Mitteln bearbeiten, durch welche eine etwa 25 µm
in das Material hineinreichende und auch 25 µm über die Oberfläche des Materials herausragende
Beschichtung erreicht wird. Diese sorgt durch die schlechte Wärmeleitung dafür, daß der
Grundkörper nur sehr schwach als Wärmesenke dient und die durch den elektrischen Impuls
erzeugte Wärme im Siegelband überwiegend zur Siegelnaht hin gerichtet wird. Die schlechte
elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung des Grundkörpers sorgt dafür, daß man das Siegelband
direkt auf den Grundkörper auflegen kann, ohne daß dieser bei Anlegen einer elektrischen
Spannung an das Siegelband einen Kurzschluß erlauben würde. Das sich in der Praxis als
hinderlich ergebende Teflonband wird auf diese Weise entbehrlich.
Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Öffnung der Ausnehmung in dem
Grundkörper unter Bildung von beidseitigen Stützflächen schmaler als die Breite des Siegelban
des, und die Tiefe der Schulter der Stützfläche ist etwa gleich der Dicke des Siegelbandes. Die
Ausnehmung kann man besonders einfach dann in dem Grundkörper erreichen, wenn man den
Grundkörper zweiteilt. Dadurch ergibt sich eine zum Beispiel in der Mitte liegende gemeinsame
Berührungsebene, von der aus jeweils die Ausnehmung eingebracht und präzise bearbeitet
werden kann. Diese Zweiteilung des Grundkörpers erlaubt auch eine gute und bequeme Montage
der Kühlleiste. Die Kühlleiste kann beispielsweise im Querschnitt trapezförmig derart sein, daß
sich die nach außen zum Siegelband hin befindenden Oberflächen schräg zusammenlaufen mit
der Folge, daß die Kühlkontaktfläche so schmal ist und zur Vermeidung von Berührungen mit dem
Grundkörper vorzugsweise schmaler als die Öffnung der Ausnehmung in dem Grundkörper ist,
welche durch das Siegelband abgedeckt ist. Das Siegelband liegt auf der Oberfläche des
Grundkörpers in schulterartig zurückgesetzten Stützflächen. Die Summe der Breite der
Stützflächen und der Öffnung der Ausnehmung zusammen ergeben die Breite des Siegelbandes.
Wenn außerdem die Tiefe der Schulter an den Stützflächen etwa gleich der Dicke des
Siegelbandes ist, vermeidet man eine Stufe zwischen der Oberfläche des Stützkörpers und dem
aufgelegten Siegelband mit der Folge einer besseren und wulstfreien Siegelnaht an dem
bearbeiteten Produkt.
Um das Siegelband schnell aufheizen und danach durch die Berührung mit der Kühlleiste auch
schnell kühlen zu können, sollte die Masse des Siegelbandes gering sein. Bekannte Siegelbänder
haben eine Dicke von 0,2 bis 0,6 mm. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann erfindungs
gemäß die Dicke des Siegelbandes 0,3 mm betragen. Zweckmäßigerweise wird dann zu den
Längskanten des Siegelbandes hin dieses abgeschrägt derart, daß dann die Dicke des
Siegelbandes außen am Rand jeweils nur 0,15 mm beträgt. Entsprechend hat man die Tiefe der
Schulter neben der Stützfläche ebenfalls auf nur 0,15 mm ausgearbeitet.
Sehr günstige Ergebnisse hat die erfindungsgemäße Siegelbacke erreicht, wenn die Öffnung der
Ausnehmung in dem Grundkörper eine Breite von 1/2 bis 2/3 der Breite des Siegelbandes hat.
Das Siegelband wird hier als länger als breit verstanden. Es hat die beiden vorstehend
beschriebenen Längsränder, und die hier erwähnte Breite ist senkrecht zu diesen zu verstehen.
Entsprechend ist die Öffnung der Ausnehmung in dem Grundkörper ebenfalls länglich mit
geringerer Breite als Länge. Wählt man die Breite der Öffnung auf die Hälfte bis 2/3 der Breite des
Siegelbandes, dann wird dieses kräftig abgestützt, und gleichwohl kann eine ausreichend breite
Kühlkontaktfläche der Kühlleiste durch die Öffnung das Siegelband berühren und dieses kühlen.
Erfindungsgemäß ist das Siegelband im Querschnitt trapezförmig, wie vorstehend anhand des
bevorzugten Beispieles beschrieben, bei welchem die Längsränder außen nur eine Höhe von 0,15 mm
hatten, während das Siegelband innen eine Dicke von 0,3 mm hatte. Auch dadurch wird das
Siegelband kräftig und fest genug, um die schlitzartige Öffnung der Ausnehmung in dem
Grundkörper mit den gewünschten vorteilhaften Eigenschaften zu überbrücken.
Als Material für die Kühlleiste wird vorzugsweise Kupfer oder Aluminium verwendet. Auch andere
Metalle mit guter Wärmeleitfähigkeit können Anwendung finden. Die Kühlbohrung sollte möglichst
nahe an der Kühlkontaktfläche angeordnet werden.
Als Antriebseinrichtungen für die Kühlleiste kann man Pneumatikzylinder einsetzen, die je nach
Strömungsrichtung einen Druck auf die Kühlleiste von hinten nach vorn zum Siegelband hin oder
umgekehrt für die Rückbewegung ausüben. Setzt man zwei im Abstand der Längsrichtung der
Kühlleiste angeordnete Pneumatikzylinder ein, dann braucht man für die verhältnismäßig geringen
Hübe der Kühlleiste von nur wenigen Millimetern keine Führungseinrichtungen zwischen den
Innenwandungen der Ausnehmung und der Kühlleiste außen; die Gleitstücke übernehmen alle
erforderlichen Funktionen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit
den anliegenden Zeichnungen. Es zeigt:
Fig. 1 perspektivisch und teilweise auseinandergezogen den Grundkörper mit Kühlleiste
und im Abstand darüber angeordnetem Siegelband,
Fig. 2 die gleiche Ansicht der Fig. 1, wobei jedoch der vordere Teil des zweigeteilten
Grundkörpers abgenommen ist, so daß die Pneumatikzylinder und die Kühlleiste
sichtbar sind,
Fig. 3 eine Ansicht auf die links vorn befindliche Stirnfläche des Grundkörpers mit
eingesetzter Kühlleiste bei abgenommenem Kontakt- und Klemmstück, wobei die
Kühlleiste nach den Fig. 1 bis 3 in der ersten, herausgefahrenen Kühlposition
zu sehen ist,
Fig. 4 die gleiche Ansicht wie Fig. 1, wobei jedoch in Fig. 4 wie auch in den Fig. 5
und 6 die Kühlleiste vom Siegelband fort zurück in die Ausnehmung bewegt gezeigt
ist,
Fig. 5 wieder eine Ansicht wie Fig. 2 und
Fig. 6 eine Ansicht wie Fig. 3,
Fig. 7 abgebrochen und stark vergrößert eine Ansicht aus dem Bereich über der
Kühlkontaktfläche entsprechend der Position der Fig. 4 und 5,
Fig. 8 eine abgebrochene, ebenfalls vergrößerte Darstellung ähnlich der Fig. 7, wobei
aber das Siegelband auf den Grundkörper aufgelegt dargestellt ist und
Fig. 9 eine ähnliche, abgebrochene, vergrößerte Querschnittsansicht wie die Fig. 7 und
8, wobei über dem Grundkörper und dem Siegelband zwei miteinander versiegelte
Folien und die Siegelnaht gezeigt sind.
Die in den Figuren dargestellte Siegelbacke weist einen zweiteiligen Grundkörper 1a und 1b auf.
Jeder Grundkörper besteht aus einem quaderförmigen unteren Teil mit innen angeordneten
Ausnehmungen zur Aufnahme von Rohrleitungen, Pneumatikzylindern mit Antrieben, deren
Kolbenstangen, Gewindelöcher und dergleichen. Auf diesem unteren quaderförmigen Teil sitzt
eine Schrägwand, die nach außen eine Oberfläche 2a bzw. 2b vorgibt. Wenn die beiden Teile des
Grundkörpers 1a, 1b zusamenmontiert sind, konvergieren die beiden äußeren schrägen
Oberflächen 2a und 2b nach vorn zu der Siegelstelle hin. Bei den hier dargestellten Ausführungs
formen ist diese Vorderseite oben. Zwischen den beiden schrägen, armartigen Teilen unter den
Oberflächen 2a und 2b ist eine Ausnehmung 3 ausgespart. In dieser Ausnehmung 3 ist eine mit
Kühlmittelanschlüssen 4a, 4b versehene Kühlleiste 5 angeordnet. Diese hat im Querschnitt quer
zur Längsrichtung 6 des gesamten Siegelbackens Trapezform. Von einem quaderförmigen
Unterteil erhebt sich nach oben vorn zum Siegelband 7 hin ein trapezförmiges Oberteil, das oben
schmal zur Kühlkontaktfläche 8 zusammenläuft. Diese Kühlkontaktfläche ist die Oberfläche einer
besonders deutlich in den Fig. 6-9 sichtbaren quaderförmigen Leiste, durch deren
Formgebung in Verbindung mit den schrägen äußeren Oberflächen 9a, 9b der Kühlleiste 5 ein
Abstand zwischen diesen schrägen, äußeren Oberflächen 9a, 9b und den schrägen inneren
Oberflächen 10a, 10b der Ausnehmung 3 vorgegeben ist und auch im hochgefahrenen Zustand
der Kühlleiste 5 gemäß den Fig. 1-3 sowie 8 und 9 bleibt. In dem im Querschnitt
trapezförmigen oberen Teil der Kühlleiste 5 befindet sich eine Kühlbohrung 11. An den vier
Außenecken der Kühlleiste 5 sind Gleitstücke 12 angebracht, die bei dieser Ausführungsform fest
an der Kühlleiste 5 angeschraubt sind und aus Teflon bestehen. Sie stehen nach vom an den
Stirnseiten der Kühlleiste 5 um 2 mm vor, wie man zum Beispiel aus den Fig. 1, 2 sowie 4 und
5 sieht. Dadurch dienen die Gleitstücke zugleich als Anschlag in der Längsrichtung 6. Bei der hier
dargestellten Ausführungsform hat das Siegelband 7 eine etwas größere Länge als die Kühlleiste
5 und der Grundkörper 1a, 1b.
Für die Montage der Siegelbacke werden nach Einlegen der Kühlleiste 5 in die Ausnehmung 3
zunächst die beiden Grundkörper 1a, 1b über die Schraubenlöcher 13 zu einem Stück miteinander
verbunden. Dann wird das Kontaktstück 14 unter Zusammendrücken von Druckfedern 15 (in
einem elektrisch isolierenden Ringkörper) aufgebracht, so daß in Längsrichtung 6 die Kühlleiste
5 fixiert ist. Mit Hilfe der Klemmstücke 16 wird dann das Siegelband 7 auf dem Grundkörper 1a,
1b aufgespannt.
In Fig. 7 sieht man oben ein im Querschnitt etwa trapezförmiges Siegelband, welches in
schulterartige Stützflächen 17 eingelegt wird, so daß sich danach die im Querschnitt in Fig. 8
gezeigte Position ergibt. Die Breite der Stützfläche 17 (quer zur Längsrichtung 6) ist in Fig. 7 mit
b bezeichnet, während die Breite B der Öffnung 18 der Ausnehmung 3 erheblich größer ist. Die
Breite b der Stützfläche 17 beträgt bei der hier gezeigten Ausführungsform etwa 1 mm, und die
Breite B der schlitzartigen Öffnung 18 der Ausnehmung 3 beträgt 3,8 mm. Damit ergibt sich eine
Breite des Siegelbandes 7 von 5,8 mm. Bei vielen Versuchen hat man festgestellt, daß optimale
Maße für die Breite des Siegelbandes 7 im Bereich zwischen 3,5 und 10 mm liegen. Das
Siegelband 7 besteht aus Metall und kann gegebenenfalls beschichtet sein. Eine Teflonbeschich
tung ist hingegen nicht erfoderlich im Gegensatz zu den beim Stand der Technik bislang
benutzten Siegelbändern.
Beim Vergleich der Fig. 1 und 4 oder der Fig. 7 und 8 sieht man, daß die Kühlleiste 5 in
einer Richtung 19 senkrecht auf das Siegelband 7 zu und gemäß diesem Doppelpfeil 19 auch von
diesem fort nach unten in die Ausnehmung 3 zurückbewegt werden kann, um nämlich die
Kühlkontaktfläche 8 der Kühlleiste 5 in der einen Position mit dem Siegelband 7 in Eingriff zu
bringen und in der anderen Position außer Eingriff zu halten. Der Antrieb für diese Bewegung der
Kühlleiste 5 sind Pneumatikzylinder 20, die in den Fig. 2 und 5 gezeigt sind. Zuluftleitungen
21a und 21b gestatten durch eine Druckbeaufschlagung die Bewegung der Kolben 22 nach oben
oder unten gemäß Doppelpfeil 19. Die beiden Pneumatikzylinder 20 sind in Längsrichtung 6 im
Abstand angeordnet, so daß die Kühlleiste 5 dadurch bei ihrer Bewegung in Richtung des
Doppelpfeiles 19 geführt ist.
Aus Fig. 7 erkennt man oben angedeutet die Dicke D des Siegelbandes 7 in seinem mittleren
Bereich und die Dicke d am Rand 23 des Siegelbandes 7. Man erkennt die Trapezform des
Querschnittes des Siegelbandes 7 mit den abgeschrägten Rändern 23 derart, daß die Dicke d des
äußeren Randes etwa gleich der Tiefe der Schulter an der Stützfläche 17 ist.
Dadurch ergibt sich gemäß Darstellung der Fig. 8 an der Übergangsstelle 24 zwischen der
Oberfläche 25 des Grundkörpers 1a, 1b einerseits und dem äußeren Rand 23 des Siegelbandes
7 andererseits ein gleichmäßiger Übergang.
Dies hat Bedeutung für die Ausformung der späteren Siegelnaht 26 zwischen den beiden
Materialbahnen 27 und 28, wie deutlich aus Fig. 9 zu sehen ist. Der gleichmäßige Übergang
sorgt nämlich dafür, daß an den Außenrändern der Siegelnaht 26 keine unerwünschten
Verdickungen oder Wulste entstehen.
Im Betrieb wird zunächst angenommen, daß ein Siegelband 7 aus der Position der Fig. 4-
7 auf die Stützflächen 17 aufgelegt und mit Hilfe der Klemmstücke 16 festgeklemmt und durch die
Kontaktstücke 14 elektrisch angeschlossen wird. Die Kühlleiste 5 wird über die Kühlmittelleitungen
4a, 4b an Kühlwasser angeschlossen, welches während des ganzen Betriebes fortlaufend durch
die Kühlbohrung 11 hindurchströmt. Die Kühlleiste 5 ist von den Innenwandungen 10a, 10b der
gesamten Ausnehmung 3 durch die Gleitstücke 12 im Abstand gehalten. Der Wärmefluß ist also
schwach, so daß die Kühlleiste auf relativ niedriger Temperatur bleibt, während der Grundkörper
1a, 1b zum Beispiel Raumtemperatur hat. Die Kühlleiste befindet sich in der nach unten in die
Ausnehmung 3 hin abgesenkten Position, so daß die Kühlkontaktfläche 8 mit dem Siegelband 7
keinen Kontakt hat.
Die Materialbahnen 27 und 28 werden dann über der Siegelbacke in die richtige Position gebracht,
wie etwa in Fig. 9 gezeigt ist. Ein elektrischer Impuls heizt das Siegelband 7 von seiner
Anfangstemperatur von etwa 60°C auf etwa 135°C auf, während die hier nicht gezeigte
Gegenbacke von oben auf die Materialbahn 27 gemäß Fig. 9 drückt. Handelt es sich um reine
Kunststoffolien, dann schmilzt der Kunststoff, anderenfalls schmilzt auf einer Trägerschicht aus
Papier oder dergleichen der aufgetragene Kunststoff ebenfalls, so daß die Siegelnaht 26 (Fig.
9) entsteht.
Danach wird der elektrische Siegelimpuls abgeschaltet, und während noch die Gegenbacke den
Druck hält, fährt die Kühlleiste in Richtung des Doppelpfeiles 19 nach oben auf das Siegelband
7 zu und kommt mit diesem gemäß Darstellung der Fig. 8 in Berührung, ohne dabei den
Grundkörper 1a, 1b über seine schrägen inneren Oberflächen 10a, 10b zu berühren und zu
kühlen. Der Wärmefluß erfolgt also in der Hauptsache und gezielt von der Kühlleiste 5 auf das
Siegelband 7. Dessen Temperatur sinkt dadurch von den erwähnten zum Beispiel 135°C ab auf
66°C im Falle der hier beschriebenen besonderen Ausführungsform. Die Kühlleiste 5 kann nun
wieder aus der in den Fig. 1-3 gezeigten Position nach unten in die in den Fig. 4-7
gezeigte Position herunterfahren, indem zum Beispiel Preßluft über die Leitungen 21a in die
Pneumatikzylinder 20 geleitet wird. Unmittelbar danach kann die Gegenbacke sich von der hier
in den Figuren gezeigten Siegelbacke lösen, denn die Siegelnaht 26 ist ausreichend gekühlt und
gehärtet.
1
a,
1
b Zweiteiliger Grundkörper des Siegelbackens
2
a,
2
b Oberflächen
3
Ausnehmung
4
a,
4
b Kühlmittelanschlüsse
5
Kühlleiste
6
Längsrichtung des Siegelbackens
7
Siegelband
8
Kühlkontaktfläche
9
a,
9
b äußere Oberflächen der Kühlleiste
10
a,
10
b innere Oberflächen der Kühlleiste
11
Kühlbohrung
12
Gleitstücke
13
Schraubenlöcher
14
Kontaktstücke
15
Druckfedern
16
Klemmstücke
17
Stützflächen
18
Öffnung der Ausnehmung
19
Bewegungsrichtung der Kühlleiste
20
Pneumatikzylinder
21
a,
21
b Zuluftleitungen
22
Kolben
23
Rand des Siegelbandes
24
Übergangsstelle
25
Oberfläche des Grundkörpers
26
Siegelnaht
27
Materialbahn
28
Materialbahn
b Breite der Stützfläche
B Breite der Öffnung
b Breite der Stützfläche
B Breite der Öffnung
18
D Dicke des Siegelbandes
d Dicke des äußeren Randes
d Dicke des äußeren Randes
Claims (6)
1. Siegelbacke für das Versiegeln mindestens zweier wenigstens außen mit siegelfähigem
Kunststoff versehenen Materialbahnen (27, 28), bei der eine metallenes Siegelband (7)
mittels Klemmstücken (16) auf der Oberfläche (25) eines Grundkörpers (1a, 1b) aufgespannt
ist, an den Enden mit elektrischen Kontakten (14) versehen und über wesentliche Teile seiner
Länge kühlbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem nicht gekühlten Grundkörper (1a,
1b) eine zum Siegelband (7) hin offene Ausnehmung (3) vorgesehen ist, in der eine mit
Kühlmittelanschlüssen (4a, 4b) versehene Kühlleiste (5) mit einer äußeren Kühlkontaktfläche
(8) in einer Richtung (19) senkrecht auf das Siegelband (7) zu und von diesem fort in die
Ausnehmung (3) zurück außer Kontakt mit dem Siegelband (7) bewegbar angetrieben ist.
2. Siegelbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleiste (5) über
wenigstens zwei Gleitstücke (12) auf der Innenwandung (10a, 10b) der Ausnehmung (3)
gleitfähig abgestützt ist.
3. Siegelbacke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1a, 1b)
mit einer Beschichtung schlechter elektrischer und schlechter Wärmeleitfähigkeit versehen
ist.
4. Siegelbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung
(18) der Ausnehmung (3) in dem Grundkörper (1a, 1b) unter Bildung von beidseitigen
Stützflächen (17) schmaler als die Breite des Siegelbandes (7) ist und die Tiefe der Schulter
der Stützflächen (17) etwa gleich der Dicke (d) des Siegelbandes (7) ist.
5. Siegelbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung
(18) der Ausnehmung (3) in dem Grundkörper (1a, 1b) eine Breite (B) von 1/2 bis 2/3 der
Breite des Siegelbandes (7) hat.
6. Siegelbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Siegelband (7) im Querschnitt trapezförmig ist.
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1997
- 1997-07-30 DE DE19732703A patent/DE19732703C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE19732703A1 (de) | 1999-02-04 |
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