DE20315643U1

DE20315643U1 - Vorrichtung zur Herstellung gasgefüllter Füllkörper sowie Kunststofffolie zur Verwendung in dieser Vorrichtung

Info

Publication number: DE20315643U1
Application number: DE20315643U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2013-10-09

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung gasgefüllter Füllkörper (5), bei der ein an einer Randseite (2) zumindest teilweise offener, vorkonfektionierter Kunststofffolien-Halbschlauch (1) zunächst an einer Gasbefüllungseinrichtung (14), durch die in den Kunststofffolien-Halbschlauch Luft eingeblasen wird, und anschließend an einem Schweißwerkzeug vorbeigeführt wird, welches die randseitige Öffnung des Kunststofffolien-Halbschlauchs verschweißt, wobei der Transport der Folie durch die Vorrichtung vermittels eines Antriebs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißwerkzeug eine nicht mit dem Folien-Halbschlauch mitbewegte Schweißkufe (54) aufweist, die gegen die Ober- oder die Unterseite des Folienhalbschlauchs anliegt, und dass im Bereich des Schweißwerkzeugs Transport- bzw. Führungselemente vorgesehen sind, welche den Folienhalbschlauch auf der Seite der Schweißkufe (54) sowie auf der der Schweißkufe gegenüberliegenden Seite transportieren bzw. führen, wobei auf der Seite der Schweißkufe das Transport- bzw. Führungselement seitlich neben dieser angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung gasgefüllter Füllkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Kunststofffolie gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.
Gasgefüllte (insbesondere luftgefüllte) Füllkörper aus einer Kunststofffolie werden in zunehmendem Maße zur Verpackung empfindlicher Güter eingesetzt. Diese Füllkörper haben gegenüber üblichen Füllmaterialien – wie beispielsweise Hartschaumfüllkörpern – den Vorteil, dass diese erst beim Anwender durch "Aufblasen" einer vorkonfektionierten Kunststofffolie in einer speziellen Vorrichtung auf das gewünschte Füllvolumen gebracht werden, wodurch der Transport- und Lageraufwand für die Füllkörper erheblich reduziert wird.
Eine Vorrichtung zur Herstellung derartiger gasgefüllter Füllkörper ist aus der WO 02/26589 A1 bekannt. In diesem Dokument wird eine kontinuierlich arbeitende Füllvorrichtung beschrieben, bei der ein einseitig offener, vorkonfektionierter Folien-Halbschlauch zunächst an einer Gasbefüllungseinrichtung vorbeigeführt, winklig umgelenkt und dann durch Einwirkung eines über eine Schweißkufe geheizten teflonisierten Stahlbandes verschweißt wird. Wenngleich die bekannte Vorrichtung zufriedenstellend arbeitet, ist sowohl der konstruktive Aufwand als auch der Wartungsaufwand vor allem aufgrund der Verwendung eines teflonisierten Stahlbandes erheblich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass diese bei zufriedenstellenden Befüllungsleistungen und langzeitdichten Schweißnähten einfacher, kompakter und wartungsärmer aufgebaut werden kann. Weiterhin wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine für die vorstehend genannte Vorrichtung angepasste Kunststofffolie vorgeschlagen.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt gemäß den Gegenständen der Ansprüche 1 beziehungsweise 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Im Rahmen Erfindung ist vorgesehen, dass der Schweißvorgang nicht wie bei der bekannten Vorrichtung über ein synchron mit der Folie bewegtes Stahlband erfolgt, das indirekt über eine Schweißkufe beheizt wird, sondern direkt über eine nicht mit der Folie bewegte Schweißkufe, die gegen die Ober- oder Unterseite der Folie in deren Randbereich anliegt. Für die nachfolgende Beschreibung wird der Kürze halber davon ausgegangen, dass die Schweißkufe gegen die Oberseite der Folie anliegt, wobei dies selbstverständlich auch umgekehrt erfolgen kann. Die vorstehend beschriebene, konstruktiv einfachere Anordnung der Schweißkufe bringt jedoch das Problem mit sich, dass die zwischen Schweißkufe und Folie entstehende Reibung ohne zusätzliche Maßnahmen dazu führt, dass sich Ober- und Unterfolie beim Eintritt in den Bereich der Schweißkufe gegeneinander verschieben könnten. Die dadurch entstehenden (winzigen) Falten führen zu unregelmäßigen Schweißnähten und damit zu Undichtigkeiten, die die Lang zeithaltbarkeit der luftgefüllten Füllkörper beeinträchtigen. Es hat sich herausgestellt, dass die Art der Führung der Folie im Bereich des Schweißwerkzeugs für die Qualität der erzeugten Füllkörper von großer Bedeutung ist. Im Rahmen der Erfindung sind daher Führungs- und Transportelemente vorgesehen, durch die die Folie zum einen in dem dem Schweißwerkzeug unmittelbar gegenüberliegenden Bereich (im Beispiel unten) transportiert bzw. geführt wird. Zum anderen wird die Folie durch ein Transport- bzw. Führungselement auch auf der im Beispiel oberen Seite transportiert bzw. geführt, wobei dieses Transport bzw. Führungselement bevorzugt unmittelbar seitlich des Schweißwerkzeuges angeordnet ist.
Weiterhin hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung herausgestellt, dass die Art des Antriebs der Führungs- bzw. Transportelemente von Bedeutung für das Schweißergebnis ist. Ein – zunächst naheliegender – synchroner Antrieb sowohl des oberen (d.h. neben dem Schweißwerkzeug angeordneten) und des unteren Elements führt – vermutlich aufgrund unvermeidbarer Toleranzen – zu unerwünschten Verschiebungen zwischen Ober- und Unterfolie. Diese Verschiebungen können vermieden werden, indem das obere Element über eine nur ein geringes Drehmoment übertragende Kupplung mit dem Antrieb für den Folientransport verbunden wird. Durch dieses Drehmoment wird die Oberfolie auf einer gewissen Spannung gehalten, durch die die durch die Schweißkufe auf die Oberfolie aufgebrachte Reibung kompensiert wird. Die durch das Drehmoment auf die' Oberfolie ausgeübten Zugkräfte sind jedoch wiederum nicht so groß, dass diese bei Abweichungen der Synchronität gegenüber der Unterfolie verschoben wird. Hierdurch wird im Ergebnis eine außerordentlich gute Qualität der Schweißnähte erzielt, ohne dass aufwendige bewegliche Schweißeinrichtungen zur Erzielung einer kontinuierlichen Schweißung erforderlich wären.
Bei der erfindungsgemäßen "stationären" Schweißvorrichtung muss ferner vermieden werden, dass die Folie an der Schweißkufe haften bleibt. Dem kann durch eine Teflonisierung der Schweißkufe nur begrenzt entgegengewirkt werden. Besonders vorteilhaft wird daher im Rahmen der Erfindung eine spezielle Folie verwendet, die aus wenigstens zwei Schichten koextrudiert ist. Die äußere, der Schweißkufe zugewandte Schicht der Folie besteht aus einem Kunststoff mit relativ hohem Schmelzpunkt, der der Temperatur der Schweißkufe (z.B. 90 °C) längere Zeit standhalten kann. Die innere dünnere Folienschicht weist dagegen einen deutlich niedrigeren Schmelzpunkt auf, so dass eine Verschweißung schon bei sehr niedrigen Temperaturen erfolgen kann, wobei die Wärme durch die äußere Schicht auf die innere Schicht übertragen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht wesentlicher Teile einer erfindungsgemäßen Füllvorrichtung;
2 eine Schnittansicht durch die Füllvorrichtung entlang der Ebene A–B von 1;
3 eine Schnittansicht durch die Füllvorrichtung entlang der Ebene C–D von 1 (Schnittebene im Bereich des Füllöffnung);
4 eine Schnittansicht durch eine Füllvorrichtung entlang der Ebene E–F von 1 (Schnittebene im Bereich des Schweißwerkzeugs);
5 eine Ansicht einer vorkonfektionierten Folie zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
6 eine Darstellung einer befüllten Folie.
Ausgangspunkt für die erfindungsgemäße Herstellung gasgefüllter Füllkörper ist ein in 5 dargestellter, auf einer Rolle angelieferter, vorkonfektionierter Kunststofffolien-Halbschlauch 1. Der Kunststofffolien-Halbschlauch bzw. die Folie 1 ist an einer Seite geschlossen, wobei anstatt eines Halbschlauches selbstverständlich auch zwei randseitig miteinander verschweißten Folien verwendet werden können. An dem gegenüberliegenden Längsrand 2 ist die Folie 1 offen ausgebildet. Quer zur Längserstreckung der Folie 1 sind in regelmäßigen Abständen Paare von Schweißnähten 3 vorgesehen, die die Folie in einzelne Kissen teilen, die durch jeweils eine Perforation voneinander getrennt werden können, wie in 6 in einer Darstellung der befüllten Folie angedeutet, wobei ein nahezu abgetrenntes Kissen mit 5 bezeichnet ist. Die Schweißnähte 3 erstrecken sich nicht durchgängig zum Rand 2 der Folie 1, so dass ein Bereich verbleibt, in den eine Gasbefüllungseinrichtung zwischen Ober- und Unterfolie "eingefädelt" werden kann. Die Folie kann weiterhin Codierungslöcher 4 oder aufgedruckte Markierungen aufweisen, mit der die Befüllungsvorrichtung an die spezifischen Eigenschaften der Folie angepasst werden kann, siehe hierzu auch die WO 02/26589, die hinsichtlich der möglichen Variationen der Folie in den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung einbezogen werden soll. Die Folie ist bevorzugt aus zwei Schichten koextrudiert hergestellt (in den Zeichnungen nicht dargestellt), z.B. einer Außenschicht aus einem thermisch stabileren Kunststoff (Schmelzpunkt z.B. ca. 120 bis 130 °C) und einer dünnen Innenschicht aus einem leichter schmelzenden Kunststoff (Schmelzpunkt z.B. ca. 85 °C).
Diese Folie wird auf einer Vorratsrolle einer erfindungsgemäßen Füllvorrichtung zugeführt, deren wesentliche Komponenten in 1 und in entsprechenden Schnittdarstellungen in den 2 bis 4 dargestellt sind, wobei die Folie selbst in den Figuren nicht gezeigt ist. Die Folie 1 wird durch die Vorrichtung lediglich im Bereich des offenen Randes 2 geführt; der übrige Teil der sich während des Durchgangs durch die Vorrichtung aufblasenden Folie wird von einem (nicht dargestellten) Tisch gestützt oder hängt frei in der Luft.
Die Vorrichtung weist eine Gasbefüllungseinrichtung in Form eines flachen Keils 14 auf, wobei durch eine Öffnung 16 Luft aus einem (nicht dargestellten) Gebläse über den Kanal 58 seitlich in die Folienkammern eingeblasen wird. Der Keil 14 flacht sich zu seinen Längsenden hin jeweils ab, so dass die Ober- und die Unterfolie auf dem Transportweg kontinuierlich voneinander abgehoben bzw. wieder aufeinandergedrückt werden können. Wie aus der Schnittdarstellung in 2 ersichtlich, weist der Keil 14 im Anfangsbereich auch in der Querebene an seinem Stirnende eine spitz zulaufende Verjüngung auf .
Die Folie wird – beginnend im Bereich der Längserstreckung des Keils 14 – von zwei Zahmriemen 10, 12 erfasst und durch die Vorrichtung geführt. Die Zahnriemen werden über insgesamt jeweils drei Rollen 18a, 20a, 22a (oben) bzw. 18b, 20b, 22b (unten) geführt bzw. angetrieben, wobei der Antrieb synchron erfolgt. Hierzu werden die mit Zähnen versehenen und über ein Getriebe synchron miteinander gekoppelten Rollen 22a und 22b angetrieben, wohingegen die übrigen Rollen 18a,b und 20a,b frei mitlaufen. Die Zahnriemen 10, 12 sind, wie aus den 2 bis 4 ersichtlich, relativ schmal ausgebildet. Weiterhin sind diese mit einer gummiartigen Beschichtung versehen, die den Riemen eine gewisse Elastizität und Griffigkeit verleiht, so dass die Folie an beiden Seiten fest gegen den Keil 14 gedrückt und sicher geführt werden kann, wodurch eine Abdichtung der Folie beim Füllvorgang erzielt wird. Im Bereich zwischen den Rollen 18a,b bzw. 20a,b werden die Riemen 10, 12 durch federvorgespannte Nutensteine 38, 40 (vgl. 3 mit einer Darstellung der Federn) beidseitig gegen den Keil 14 gedrückt, so dass eine Abdichtung der dazwischen laufenden Ober- bzw. Unterfolie gegenüber der Umgebung stets gegeben ist. In dem – in 1 rechten – auslaufenden Bereich des Keils 14 laufen die Zahmriemen 10, 12 über Rollen 20, 20b, deren Abstand geringer als der der Rollen 18a,b gewählt ist, zusammen, so dass die beiden Folien direkt gegeneinander gedrückt werden und so die Abdichtung weiterhin aufrecht erhalten wird. Die insgesamt erzielte permanente Abdichtung der Folie beim Durchgang durch die Vorrichtung stellt einen weiteren wichtigen, von der Ausbildung der Schweißeinrichtung unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung dar.
Unmittelbar daran – und im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung in geradliniger Fortsetzung – schließt sich ein in 4 im Schnitt dargestellter Schweißbereich an. Die Schweißung wird durch eine langgezogene, schmale und teflonisierte Schweißkufe 54 bewirkt, die gegen die Oberseite der Folie angedrückt wird. Die Schweißkufe wird über einen gut wärmeleitenden Körper 26 (z.B. aus Kupfer) mittels einer elektrischen Heizpatrone 52 thermostatisch geregelt auf einer konstanten Arbeitstemperatur gehalten, die auf die Eigenschaften der Folie abgestimmt ist. Die auf diese Weise permanent geheizte Schweißkufe wird durch eine (nicht dargestellte) Feder mit einem vorgegebenen Druck gegen die Folie angedrückt und kann mittels eines ebenfalls nicht näher dargestellten Exzentermechanismus (um einen Drehpunkt 32) von der Folie abgehoben werden, solange kein Vorschub erfolgt (Standby-Modus).
Im Bereich der Schweißeinrichtung wird die Folie von Transport- und Führungselementen 24 bzw. 28 beidseitig zusätzlich geführt. Von unten her erfolgt ein Transport durch einen breiten Zahnriemen 28. Der Zahnriemen 28 wird über die Rollen 20b, 22b parallel zu dem Riemen 12 geführt. Wie aus 4 ersichtlich, weist der Riemen 28 nur eine Teilverzahnung auf und wird in dem der Schweißkufe 54 unmittelbar gegenüberliegenden Bereich über ein glattes Gegenlager 56 geführt, so dass ein planer Andruck der Schweißkufe gegeben ist. Der Zahnriemen 28 ist über eine Haftvermittlerschicht mit einer wärmebeständigen, elastischen und griffigen Kunststoffbeschichtung versehen, durch die ein fester, gleichmäßiger Andruck der Folie gegen die Schweißkufe 54 gewährleistet und gleichzeitig eine unerwünschte Übertragung der Webstruktur der textilen Stützstruktur des Zahnriemens auf die Folie vermieden wird.
Zusätzlich ist gegenüber auf der Oberseite eine weitere Transport- und Führungseinrichtung in Form eines Führungsrades 24 vorgesehen, das ebenfalls mit einer gummiartigen, hitzebeständigen Schicht 30 versehen ist. Dieses Rad 24 wird jedoch nicht zwangsweise synchron angetrieben, sondern über ein gesintertes Gleitlager 50 (z.B. eine Bronzebuchse) mehr oder weniger freilaufend auf der synchron angetriebenen Achse gelagert. Dies steht im Gegensatz zu dem auf der gleichen Welle angeordneten, den Zahnriemen 10 antreibenden Zahnriemenrad 22a, welches drehfest mit der Welle verbunden ist. Durch diese Lagerung entsteht ein geringes Drehmoment, durch das – unabhängig von Toleranzen, wie sie z.B. durch unter schiedliche Beschichtungsdicken der Transport- bzw. Führungselemente 24 und 28 auftreten können – ständig gewährleistet ist, dass sich Ober- und Unterfolie nicht gegeneinander verschieben. Das Führungsrad 24 liegt unmittelbar neben der Schweißkufe 54 und noch vor den Riemen 10, 12. Die Riemen 10 und 12 sind im Bereich der Schweißeinrichtung so geführt, dass diese nicht mehr besonders fest gegeneinander anliegen, so dass die Führung in diesem Bereich primär durch die Elemente 24 und 28 erfolgt.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung gasgefüllter Füllkörper (5), bei der ein an einer Randseite (2) zumindest teilweise offener, vorkonfektionierter Kunststofffolien-Halbschlauch (1) zunächst an einer Gasbefüllungseinrichtung (14), durch die in den Kunststofffolien-Halbschlauch Luft eingeblasen wird, und anschließend an einem Schweißwerkzeug vorbeigeführt wird, welches die randseitige Öffnung des Kunststofffolien-Halbschlauchs verschweißt, wobei der Transport der Folie durch die Vorrichtung vermittels eines Antriebs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißwerkzeug eine nicht mit dem Folien-Halbschlauch mitbewegte Schweißkufe (54) aufweist, die gegen die Ober- oder die Unterseite des Folienhalbschlauchs anliegt, und dass im Bereich des Schweißwerkzeugs Transport- bzw. Führungselemente vorgesehen sind, welche den Folienhalbschlauch auf der Seite der Schweißkufe (54) sowie auf der der Schweißkufe gegenüberliegenden Seite transportieren bzw. führen, wobei auf der Seite der Schweißkufe das Transport- bzw. Führungselement seitlich neben dieser angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Transport- und Führungselement auf der der Schweißkufe (54) gegenüberliegenden Seite als angetriebener Riemen oder angetriebener Zahnriemen (28) ausgebildet ist, der den Folienhalbschlauch wenigstens im Anlagebereich der Schweißkufe (54) sowie im Bereich des gegenüberliegenden Transport- und Führungselements (24) unterstützt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Seite der Schweißkufe (54) vorgesehene Transport- und Führungselement als seitlich neben der Schweißkufe befindliches Führungsrad (24) ausgebildet ist, welches bevorzugt im Endbereich des Schweißbereichs – bezogen auf die Folientransportrichtung – angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrad (24) über eine nur ein geringes Drehmoment übertragende Kupplung (50) mit dem Antrieb für den Folientransport verbunden ist, derart, dass Ober- und Unterfolie des Kunststofffolien-Halbschlauchs bei dem Schweißvorgang nicht gegeneinander verschoben werden.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transport- und Führungselemente (24, 28) mit einer eine vorgegebene Elastitizität aufweisenden und die Reibung verstärkenden Beschichtung versehen sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportweg des Kunststofffolien-Halbschlauches (1) durch die gesamte Vorrichtung im Wesentlichen geradlinig verläuft.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei endlos umlaufende Transportriemen (10, 12) aufweist, zwischen denen der Folienhalbschlauch (1) randseitig geführt wird, wobei die Transportriemen (10, 12) derart ausgebildet sind, dass diese die Ober- und Unterfolie des Kunststofffolien-Halbschlauches (1) wenigstens im Bereich der Gasbefüllungseinrichtung (14) sowie im Bereich bis zu den Schweißwerkzeug derart abdichten, dass ein Entweichen der durch die Gasbefüllungseinrichtung eingeblasenen Luft im Wesentlichen vermieden wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Transportriemen (10, 12) bis in den Bereich des Schweißwerkzeugs erstrecken, wobei die Transportriemen (10, 12) in diesem Bereich neben den Transport- und Führungselementen (24, 28) verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportriemen (10, 12) im Bereich der Gasbefüllungseinrichtung (14) mit federvorgespannten Nutensteinen (38, 40) gegen diese angedrückt werden.
Kunststofffolie (1) zur Verwendung in einer Vorrichtung zur Herstellung gasgefüllter Füllkörper (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, mit zwei übereinanderliegenden Folien, die an einem ersten ihrer Längsränder gasdicht miteinander verbunden sind, wobei die Oberfolie und die Unterfolie in Querrichtung durch mit Abstand zueinander angeordnete Paare gasdichter Schweißnähte (3) miteinander verschweißt sind, die sich von dem ersten Längsrand aus bis zu einer vorgegebenen Entfernung von dem gegenüberliegenden, zweiten Längsrand (2) erstrecken, wobei zwischen den Schweißnähten jedes Schweißnahtpaares ein Zwischenraum vorhanden ist, und wobei die Taschen zur Ausbildung einer Gas-Einfüllöffnung jeweils wenigstens in einem Teilabschnitt ihres zweiten Längsrandes (2) offen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die mit dem Schweißwerkzeug direkt in Berührung kommende Folie aus wenigstens zwei koextrudierten Folienschichten hergestellt ist, wobei die äußere Folienschicht aus einem Kunststoff gebildet ist, der durch die Arbeitstemperatur des Schweißwerkzeugs im Wesentlichen nicht beeinflusst wird, und wobei die innere Folienschicht aus einem Kunststoff besteht, der durch die durch das Schweißwerkzeug über die äußere Folienschicht übertragene Temperatur schmilzt.