DE2165524A1

DE2165524A1 - Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Verschweißen eines Bandes, Streifens od. dgl. mit einem Film oder einer Folie

Info

Publication number: DE2165524A1
Application number: DE19712165524
Authority: DE
Inventors: Robert Toulouse Regipa (Frankreich). P
Original assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Current assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Priority date: 1971-04-09
Filing date: 1971-12-30
Publication date: 1972-12-14
Also published as: DE2165524B2; FR2132568B1; DE2165524C3; US3844867A; GB1356735A; FR2132568A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Verschweißen eines Bandes, Streifens od.dgl. mit einem Film oder einer Folie

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Verschweißen eines Bandes, Streifens od.dgl. mit einem Film oder einer Folie. Weiterhin betrifft die Erfindung eine besondere Ausführung einer solchen Vorrichtung, die es ermöglichen soll, einen Film od. dgl. am Rand zu verstärken und zu zerteilen bzw. zu besäumen.

Das Verschweißen eines thermo-schweißbaren Bandes mit einem Film, wie es beispielsweise in der VerpackungsIndustrie bei synthetischen Filmen oder auf anderen Gebieten der Technik vorkommt, in denen mit synthetischem Film- oder Folienmaterial gearbeitet wird, so namentlich auch bei Ballons für die Raumforschung oder für die Luftfahrt, wird zur Zeit allgemein so durchgeführt, daß die zu verbindenden Elemente auf ihre Schmelztemperatur gebracht und aufeinandergedrückt werden. Die Abkühlung kann nach diesem Aufeinanderlegen in na-

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türlicher Weise durch die Umgebungsluft oder aber auch künstlich mit einer dazu vorgesehenen Kühlvorrichtung bewirkt werden. Praktisch wird eine solche Thermo-Schweißung dadurch erzielt, daß der Film und das Band während eines bestimmten Zeitraumes an ein Heizelement angedrückt werden.

Wird eine Schweißung von guter Qualität angestrebt, so muß bei einem solchen Vorgehen die Zeit des Auflegens des Bandes und des Filmes auf das Heizorgan sehr genau überwacht werden, weil Änderungen dieses Parameters auch Veränderungen der Qualität der Schweißung und zuweilen auch der Materialeigen schäften zur Folge haben. So ruft eine Verlängerung der Andruck- oder Einwirkzeit ein übermäßiges Schmelzen der Werkstoffe hervor, wodurch deren Molekularverteilung bzw. Molekularzustand sowie deren Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften beeinflußt werden. Die genaue Regulierung der Einwirkzeit gestaltet sich sehr schwierig und führt zu aufwendigen Einrichtungen, und zwar um so mehr, als es dabei auch erforderlich ist, die zufälligen Änderungen auf sehr kleine Werte zu begrenzen.

Weiterhin gestattet es diese übliche Arbeitsweise nicht, Schweißungen mit unterschiedlichen Eigenschaften zu verwirklichen, derart _f daß dieselben den erfaßten Bereichen besonders angepaßt werden. Vielmehr ist die Schweißung normalerweise homogen. Änderungen in den Eigenschaften der Schweißung,

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insbesondere hinsichtlich der Tiefe, auf die sie sich erstreckt, sind lediglich zufällig und können nicht gesteuert oder gezielt beeinflußt werdenο Nun besteht aber, wie dies auch die später noch im einzelnen erläuterte Anwendung zeigt, oft ein Interesse daran, eine dem jeweiligen Bereich angepaßte Schweißung und ggfs. eine Schweißung mit von einer Zone zur anderen unterschiedlicher Art ausführen zu können. So hat man beispielsweise festgestellt, daß das Verhalten eines auf einen Film aufgeschweißten Bandes ein besseres sein würde, wenn die von der Schweißung betroffene Dicke des Filmes nach und nach zu den Rändern des Bandes hin abnehmen würde, wobei vorteilhaft ein sehr kurzer nicht verschweißter Teil verbleiben kann, der auf dem Film einfach durch die Wirkung von Oberflächenspannungen gehalten ist. Dies läßt sich einerseits erklären durch die Tatsache, daß dieser kurze "schwimmende" oder "fliegende" Bereich eine Art Dämpfer oder Puffer gegen zerstörende und das Material zu zerreißen suchende Einflüsse und Beanspruchungen bildet, die somit zunächst die Kräfte von Oberflächenspannungen überwinden müssen, bevor sie unmittelbar an der Schweißung angreifen, und andererseits dadurch, daß diese Beanspruchungen, indem sie sich auf einen Bereich auswirken, in welchem die von der Schweißung erfaßte Schichtdicke abnimmt, nur ein bloßes Loshaken oder Verschieben der Moleküle hervorrufen, ohne daß sich eine regelrechte Bruchlinie ergibt.

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Wie schon erwähnt, bewirkt ferner das Schmelzen eines synthetischen Materials eine Änderung der Molekülverteilung desselben und kann seine Festigkeit beeinflussen. Es ist deshalb vorteilhaft, daß an den Rändern der Schweißung diejenige Dicke des Filmes, dessen Festigkeit durch die Schweißoperation nicht beeinflußt ist, fortschreitend in demselben Maße zunimmt, wie die von der Schweißung erfaßte Schichtdicke ab- ^ nimmt.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Thermo-Schweißverfahrens, das es ermöglicht, in jeder Zone der verschweißten Elemente eine Schweißung von gewünschter Tiefe zu erzielen. Um dies zu erreichen, wird ein Band verwendet, das aus wenigstens zwei übereinanderliegenden Schichten oder Lagen gebildet ist, von denen die eine aus einem thermoschweißbaren Material besteht, dessen Schmelztemperatur in m derselben Größenordnung wie diejenige des Filmes liegt, während die andere Schicht ein Trägermaterial ist, das eine höhere Schmelztemperatur aufweist, Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß ein Stück des Bandes auf eine Temperatur erhitzt wird, die zwischen der Schmelztemperatur seines thermo-schweißbaren Materials und derjenigen des Trägermaterials liegt, daß dieses eine bestimmte Wärmemenge speichernde Stück des Bandes zu dem Film hin geführt wird, daß die im Schmelzzustand befindliche Seite desselben auf den Film aufgebracht und gleichzeitig eine differentielle Abkühlung der

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Materialien hervorgerufen wird. Die Intensität dieser Kühlung wird auf einen Wert geregelt oder eingestellt, der von der jeweils betroffenen Zone abhängt, derart, daß das Band in jeder Zone an den Film eine dosierte Wärmemenge abgibt, um eine Schweißung mit definierten Charakteristika zu erzielen, die von einer Zone zur anderen unterschiedlich sein können. Diese Operationen werden sodann bei einem anschließenden Stück des Bandes wiederholt, bis dasselbe auf seiner ganzen Länge geschweißt ist.

Die Eigenschaften einer mit einem solchen Verfahren erzielten Schweißung sind unabhängig von der Aufheizzeit des Bandes, vorausgesetzt, daß diese ausreichend ist, damit die beheizten Partien die Gleichgewichtstemperatur annehmen, die zwischen der Schmelztemperatur des thermo-schweißbaren Materials des Bandes und derjenigen seines Trägermaterials liegt. Unter dieser Bedingung ist die von einem solchen Band je Flächeneinheit transportierte Wärmemenge tatsächlich unabhängig von der Zeit, weil sie lediglich proportional der Dicke des Bandes und der Temperatur ist, auf die dasselbe gebracht wurde. Bei der Aufbringung des erhitzten Bandes auf den Film kann durch Abführen einer bestimmten Wärmemenge in jeder Zone die Menge der auf den Film übertragenen Wärme moduliert werden. Unter der Wirkung dieser dosierten Aufheizung schmilzt der Film je nach den betrachteten Zonen bis in unterschiedliche Tiefen. Durch eine geeignete Einstellung oder Regulierung der Kühlmittel wird somit eine Schweißung erzielt, die in jeder

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Zone einen vorgegebenen Dickenbereich des Filmes umfaßt, der unabhängig von der Zeit der Aufbringung, und, insbesondere bei einem kontinuierlichen Prozeß, unabhängig von der Laufgeschwindigkeit des Filmes ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die erläuterte differenzierte Abkühlung in der Mitte des Bandes über einen wesentlichen Teil der Breite desselben hinweg auf einen vernachlässigbar en₄Wert beschränkt und wird in einer Zone, die einem der Ränder desselben benachbart ist, fortschreitend größer. In der entsprechenden Zone des Filmes nimmt daher die Tiefe der Schweißung entsprechend ab, während natürlich der von der Schweißung nicht betroffene Dickenbereich des Filmes in demselben Maße zunimmt, Auf diese Weise wird eine Art von elastischer Zusammenblattung oder Einbindung des Bandes erzielt, die für das Festigkeitsverhalten der Schweissung gegenüber Scherkräften besonders vorteilhaft ist, wie bereits erläutert wurde.

Außerdem ist in denjenigen Zonen, in denen die Tiefe der Schweißung abnimmt, die Verringerung der Dicke des Filmes unter der Wirkung des beim Aufbringen des Bandes ausgeübten Druckes im Vergleich zu der Verringerung der Dicke anderer Zonen weniger groß, weil im Augenblick der Aufbringung die zusammengedrückte Schichtdicke des geschmolzenen Materials im Vergleich zu derjenigen anderer Zonen vermindert ist. Durch dieses Merkmal wird eine Schwächung der Festigkeit

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dieser Zonen begrenzt, die bei ihrer Lage an der Kante am meisten die hauptsächlichen Scherbeanspruchungen auszUhalten haben.

Die erwähnte Abkühlung kann in der Weise eingestellt oder geregelt werden, daß in einem an den Rand des Bandes angrenzenden Bereich geringer Breite eine Absenkung der Temperatur hervorgerufen wird, derart, daß das thermo-schweißbare Material dort eine unterhalb seiner Schmelztemperatur liegende Temperatur hat. Es findet dann in diesem Breitenbereich keine Schweißung statt, sondern ein einfaches Anhaften der Materialien unter der Wirkung von Oberflächenspannungen. Dieser nicht geschweißte Bereich bildet gewissermaßen einen Puffer oder Dämpfer für die Beanspruchungen, die zunächst die Oberflächenspannungen überwinden müssen, bevor sie an der Schweißung selbst angreifen können.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum thermischen Aufschweißen eines Bandes der genannten Art auf einen Film. Diese Vorrichtung dient dazu, das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchzuführen. Zu diesem Zweck enthält die Vorrichtung Mittel zum Führen des Filmes, die Mitteln zum Bewegen des letzteren unter Zugwirkung zugeordnet sind, ferner Mittel zum Führen des Bandes, durch die dasselbe in die Nähe des Filmes gebracht werden kann, sowie ein Aufbringorgan, mit dessen Hilfe das. Band mit einem; bestimmten Druck auf den Film auf gelegt werden kann. .Gemäß ;,. der Erfindung sind Mittel zur Beheizung im Weg des Bandes

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in einem Bereich angeordnet, der, in Laufrichtung des Bandes gesehen, um einen kleinen Betrag vor dem Aufbringorgan angeordnet ist, um das Band auf eine vorbestimmte Temperatur zu bringen, während dem Aufbringorgan Mittel zur Kühlung zugeordnet sind, die zu jedem Zeitpunkt eine bestimmte Wärmemenge von dem sich in Berührung mit dem Aufbringorgan befindenden Querbereich des Bandes abführen können. Diese Mittel zur Kühlung sind vorgesehen, um in den einzelnen Zonen dieses Bereiches die abgeführte Wärmemenge je nach der gewünschten Schweißtiefe unterschiedlich zu halten.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht das Aufbringorgan aus einem Zylinder, der um seine Achse drehbar ist« Er weist einen thermisch isolierenden, zylindrischen Teil sowie wenigstens an einer Seite desselben einen leitenden Teil auf, der einen Hohlraum einschließt und von feinen kalibrierten öffnungen oder Kanälen durchbrochen ist. Dieses Aufbringorgan ist außerdem mit Mitteln zum Anschluß an eine ein Kühlmedium liefernde Quelle versehen, derart, daß das Kühlmedium in dem genannten Hohlraum zirkulieren und durch die. feinen kalibrierten öffnungen strömen kann.

Die Mittel·zur Aufheizung des Bandes können beliebiger Art sein. Sie sind im Weg des Bandes vor dem Aufbringorgan in geringem Abstand von diesem angeordnet, derart, daß Wärme-Verluste auf dem Weg zwischen den Heizmitteln und dem Aufbringorgan vernachlässigbar sind. Diese Mittel können bei-

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spielsweise sehr einfach durch eine um ihre Achse drehbare Rolle oder Walze gebildet sein, die in ihrem Inneren einen Heizwiderstand aufweist, der ihre Umfangsflache auf einer bestimmten Temperatur halten kann. Dieser Widerstand ist elektrisch mit zwei leitenden Schleifringen od.dgl. verbunden, die sich an den Seiten der Rolle oder Walze befinden und an die Bürsten zur Speisung mit elektrischer Energie elastisch angedrückt sind. Eine automatische Regelung der Temperatur auf den erforderlichen Wert wird durch geeignete, dem Widerstand zugeordnete Regelelemente erreicht.

Die Erfindung richtet sich weiterhin auf eine Vorrichtung, die dazu bestimmt ist, nach dem Aufschweißen des Bandes auf den Film den letzteren längs einer Linie zu trennen, die mit einem der Ränder des Bandes zusammenfällt. Gemäß der Erfindung sind bei dieser Vorrichtung in Laufrichtung des Bandes hinter dem Aufbringorgan zwei Führungsanordnungen vorgesehen, die im Weg des Filmes auf der Höhe des Randes des geschweißten Bandes, längs dessen der Film zerteilt oder besäumt werden soll, zwei voneinander divergierende Führungskanäle bilden. Durch diese Führungskanäle werden zwei Partien des Filmes, von denen sich die eine auf der einen und die andere auf der anderen Seite des genannten Randes befindet, in unterschiedliche Bewegungsrichtungen gelenkt, die in einer zur Ebene des Filmes lotrechten Längsebene auseinanderlaufen. Zwischen dem Aufbringorgan

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und den Führungsanordnungen ist eine etwa lotrecht zur Ebene des Filmes gerichtete scharfe Kante od.dgl, vorgesehen. Diese erzeugt in dem Film bei dessen Durchlauf durch die Vorrichtung den Beginn oder Ausgangspunkt einer Trennung. Die mit diesem Ausgangspunkt beginnende Trennung.setzt sich dann in natürlicher Weise beim Laufen des Filmes fort, weil die beiden Stücke durch die divergierenden Führungsanordnungen voneinander entfernt werden.

Eine solche Vorrichtung besitzt den Vorteil, daß sich mit ihr sehr große Längen an Film trennen lassen, ohne daß an der scharfen Kante, die nur beim laufenden Betrieb in Tätigkeit ist, ein merklicher Verschleiß auftritt.

Vorteilhaft wird die Vorrichtung an einer in Laufrichtung des Materials hinter den genannten Führungsanordnungen liegenden Stelle noch mit Mitteln versehen, die den abgetrennten Abfall fortbewegen. Diese Mittel enthalten zweckmäßig eine Rolle, deren Drehebene mit Bezug auf die Laufrichtung des Filmes eine geringe Schrägstellung aufweist, derart, daß der Abfallstreifen von dem Film entfernt und damit weggeführt wird. Die Rolle erfaßt den Abfallstreifen klemmend zwischen sich und einer Führungsrolle und wird durch eine weitere Rolle angetrieben, die auf derselben Achse sitzt und einen etwas geringeren Durchmesser hat. Diese letztgenannte Rolle steht in Berührung mit dem Film und wird durch dessen Vorwärtsbewegung in Drehung versetzt. Weil die zum Wegführen

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des Abfalls dienende Rolle einen etwas größeren Durchmesser als die genannte» mit ihr koaxiale Rolle aufweist, verleiht sie dem Abfallstreifen eine Spannung, die höher als diejenige ist, die auf den Film wirkt. Durch diese höhere Spannung wird verhindert, daß der Abfallstreifen zweitweilig schlaff wird, wodurch die Qualität des Trennvorganges beeinträchtigt werden könnte.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung, die ein Besäumen und Zerteilen des Filmes entlang einer Linie von veränderbarer Form gestattet, sind die Führungsmittel für das Band, das Aufbringorgan und seine Kühlmittel sowie die Heizmittel in einer kompakten Gesamtanordnung vereinigt. An dieser Gesamtanordnung sind weiterhin Mittel zum Zuführen des Bandes befestigt. Diese Gesamtanordnung ist so angebracht, daß sie sich parallel zur Querrichtung des Filmes bewegen läßt und mit einer quer gerichteten Zusatzbewegung oder einer abhängigen Bewegung angetrieben werden kann, um dadurch einen verstärkten Rand von jeweils gewünschtem oder bestimmtem Profil bzw. Verlauf zu erzeugen.

Nachdem die Erfindung im allgemeinen beschrieben worden ist, wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung ein nicht als einschränkend zu verstehendes Aüsführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen;

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Fig« 1 eine Schnittansicht einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zum Thermosehweißen und Trennen,

Fig. 2 eine Teilansicht (Einzelheit A) des Organs zum Abführen des Abfalls nach dem Trennen,

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung,

Fig. 4 ein Aufbringorgan, an dem sich die Vereinigung vollzieht und

Fig. & einen schematischen Schnitt durch einen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Band versehenen und besäumten Film,

Die als Beispiel dargestellte Vorrichtung dient dazu, ein Band 1 auf einem Film 2 zu befestigen und die sich dadurch ergebende Einheit längs eines Randes dieses Bandes zu besäumen oder zu beschneiden. Sie ermöglicht es somit, Elemente von

^w bestimmter Form mit verstärkten Rändern zu erhalten, die deren Handhabung erleichtern und die Gefahren eines Zerreißens vermindern. In dem gewählten Beispiel handelt es sich bei diesen Elementen um Bahnen, aus denen ein sphäroidischer Stratosphären-Ballon von sog. natürlicher Form hergestellt wird. Bei einem solchen oder ähnlichen Anwendungsbeispiel besteht der Film aus Polyäthylen mit einer Dicke von etwa zwanzig Mikron, während das Band 1 drei Schichten oder Lagen aufweist: eine Lage aus Polyester mit einer Dicke von etwa

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dreizehn Mikron, die zwischen zwei ungefähr zwanzig Mikron dicken Lagen aus Polyäthylen angeordnet ist. Der verwendete Film ist so konditioniert, daß er in Form einer etwa zwei
bis drei Meter breiten Rolle vorliegt, wobei der Abwickelvorgang durch nicht besonders dargestellte Antriebsmittel
bewirkt werden kann. Auf seinem Weg wird der Film über Zylinder geführt, wie sie bexspielsweise in Fig. 1 mit den Ziffern 3 und ** bezeichnet sind.

Das Verstärkungsband 1 ist auf einer Rolle 5 aufgewickelt, die sich frei drehen kann und von einem Gestell 6 gehalten ist, welches auch die zum Vereinigen und zum Besäumen dienenden Teile der Vorrichtung trägt. Die Breite dieses Bandes liegt bexspielsweise im Bereich von etwa zwei bis drei Zentimetern.

Das Band 1 wird über Walzen 7 und 8 geführt und gelangt
dann in Berührung mit einer Heizwalze 9. In Bewegungsrichtung des Bandes hinter dieser Heizwalze und in der Nähe
derselben ist ein Aufbringorgan 10 angeordnet, dessen Ausbildung im einzelnen noch in Verbindung mit Fig. 4 erläutert werden wird. Der Film 2 ist mittels der Zylinder 3
und 4 derart geführt, daß er an der Stelle des Aufbringorgans 10 in Berührung rait dem Band 1 kommt. Ein Gegen-Anleger 11, der an der Stelle 12 gelenkig an dem Gestell 6
angebracht und mit einem Betätigungshebel 13 versehen ist, kann auf dem Film aufliegen und auf diesen und das Band

einen leichten Druck ausüben. Unmittelbar vor dem Aufbringorgan 10 sind Mittel zum Trennen oder Besäumen vorgesehen, die im einzelnen noch in Verbindung mit Fig. 3 erläutert werden. Diese bewirken im Verlauf der Bewegung des Filmes das Besäumen desselben an einem Rand des mit ihm vereinig-* ten Bandes.

Eine weiche oder schmiegsame Rolle 14 mit konischem Mantel (Einzelheit A, Fig. 2) übt auf den abgetrennten Abfallstreifen 15 eine abziehende Vorwärtsbewegung aus. Diese Rolle 14 sitzt auf derselben Achse wie eine weitere Rolle 16 von geringfügig kleinerem Durchmesser, die auf der Höhe des Zylinders 4 auf dem Film aufliegt und durch die Vorwärtsbewegung des letzteren drehend angetrieben wird. Die Achse der Rollen 14 und 16 ist gegenüber der Querrichtung des Filmes um einen kleinen Winkel schräggestellt, wie aus Fig. 2 ersichtlieh ist, derart, daß die von der Rolle 16 beim Durchlauf des Filmes in Drehung versetzte Rolle 14 auf den Abfallstreifen eine seitliche Lösewirkung ausübt, die den letzteren vom Film zu entfernen sucht. Außerdem ist jede Möglichkeit einer zufälligen Zurückbewegung des Abfallstreifens in Richtung auf den Film auch durch die konische Form der Rolle 14 ausgeschlossen, die eine seitliche Blockierung des Abfallstreifens hervorruft.

Die Heizwalze 9 enthält bei dem dargestellten Beispiel in

ihrem Inneren einen zylinderförmigen Widerstand 17, der zu beiden Seiten durch Kontaktbürsten gespeist wird, die auf seinen Seitenflächen gleiten. Diese Bürsten sind ÜberLeitungen 18 mit einer elektrischen Energiequelle verbunden. Eine in der Zeichnung nicht besonders dargestellte Vorrichtung üblicher Art zur Regulierung der elektrischen Energieversorgung gestattet es, die Temperatur des Widerstandes auf einem konstanten, jedoch einstellbaren Wert zu halten. Für die als Beispiel genannten Materialien wird dieser Wert in einem Bereich um 150 C geregelt, eine Temperatur, bei der das Polyäthylen, nicht aber das Polyestermaterial geschmolzen ist, da das Schmelzen des letzteren erst bei einer Temperatur von etwa 170° C beginnt.

Wenn das Band 1 nun die Heizwalze 9 verläßt, so enthält es demzufolge eine Polyesterlage, die erwärmt, aber nicht geschmolzen ist, und die Polyäthylen-Lagen im Schmelzzustand trägt. Die Wärmemenge, die von dem Band 1 je Flächeneinheit auf dem Weg zwischen der Walze 9 und dem Aufbringorgan 10 transportiert wird, ist proportional seiner Temperatur und seiner Dicke. Sie ist unabhängig von der Zeit und demzufolge auch von der Laufgeschwindigkeit des Bandes 1 und des Filmes 2, weil die Berührungsdauer des Bandes mit der Heizwalze lang genug ist, um dem Band die Temperatur der Heizwalze mitzuteilen.

Wenn das Band auf der Höhe des Aufbringorgans 10 und des

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Gegen-Anlegers 11 in Berührung mit dem Film gelangt, so gibt es an die betreffenden Bereiche des Filmes innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes einen Teil der gespeicherten Wärme ab, was ein Schmelzen des Filmes bis auf eine bestimmte Tiefe zur Folge hat. Durch eine geeignete Regulierung der von dem Band gespeicherten Wärme läßt sich diese Schmelztiefe auf einen gewünschten Wert einstellen. Ist die Dicke des Bandes konstant, so kann diese Einstellung oder Regulierung durch Beeinflussung der Temperatur der Heizwalze 9 bewirkt werden. Da die gespeicherte Wärme, wie bereits erwähnt, unabhängig von der Zeit ist, haben auch eventuelle Änderungen in der Ablaufgeschwindigkeit des Filmes keinen Einfluß auf die Dicke der geschmolzenen Schicht in dem Film.

Darüber hinaus kann die Dicke des geschmolzenen Materials auch über den Bereich des Bandes hinweg geändert oder variiert werden. Wie Fig. 4 erkennen läßt, weist das Aufbringorgan 10 einen zylindrischen Teil 19 aus isolierendem Material, etwa Tetrafluoräthylen oder einem anderen geeigneten Werkstoff, sowie einen hohlen Teil 20 aus wärmeleitendem · Metall auf. Dieser Teil 20 ist mit kleinen kalibrierten öffnungen 21 versehen, die seinen zentralen Hohlraum mit der Außenseite verbinden und die mit einem kühlenden Gas gespeist werden können, das über eine Leitung und einen Anschluß 22 zugeführt wird.

In dem Teil des Filmes, der in Berührung mit dem isolierenden

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Bereich 19 steht, findet praktisch keine Wärmeabführung statt, abgesehen von einer geringen, am Obergang zu dem gekühlten Bereich 20 zunehmenden Abführung. Dagegen findet in diesem gekühlten Bereich eine Wärmeabführung statt, die um so größer ist, je weiter die Entfernung von dem isolierenden Bereich ist. Die Größe dieser Wärmeabführung kann beispielsweise durch eine geeignete Regulierung der Temperatur oder der Durchtrittsmenge des Kühlgases oder auf andere geeignete Weise ohne Schwierigkeiten eingestellt werden.

Fig. 5 zeigt schematisch in Zuordnung zu dem Aufbringorgan nach Fig. 4 das mit dem Film 2 verschweißte Band 1. Auf einer Breite b, auf der die Wärmeabführung praktisch vernachlässigbar war, ist die Tiefe e der vollzogenen Schweißung (entsprechend der Polyäthylen-Lage, die auf dem Film verschweißt ist) konstant. Auf einer Breite c hatte die Wärmeabführung zugenommen bis zur Herstellung einer Temperatur, die gleich der Temperatur des Schmelzbeginns des Polyäthylens ist. Infolgedessen nimmt in diesem Bereich die Tiefe der Verschweißung bis zum Wert Null ab. Jenseits dieser Zone (im Bereich d) war das Material nicht mehr im Schmelzzustand. Hier sind die beiden Elemente nicht mehr miteinander verschweißt, sondern lediglich durch die Wirkung von Oberflächenspannungen miteinander verbunden.

Das als Beispiel beschriebene Aufbringorgan gestattet es so-

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mit, eine differenzierte Verschweißung zu erzielen» die auf einem verhältnismäßig großen Bereich des Bandes eine konstante Tiefe im Film und zu einem Rand hin eine bis auf Null abnehmende Tiefe aufweist. Eine solche Verschweißung stellt eine Art fortschreitender Zusammenblattung oder Einbindung des Bandes in dem Film dar, die eine hohe Belastbarkeit und ein hervorragendes Verhalten gegenüber Beanspruchungen durch Scherkräfte ergibt.

Die Ausbildung des Aufbringorgans kann in verschiedener Weise getroffen und der jeweiligen Zweckbestimmung der Verbindung angepaßt werden, so daß sich in jedem Falle eine Schweißung erzielen läßt, die bei den gewünschten Arbeits- oder Einsatzbedingungen eine ausgezeichnete Qualität und besonders günstige Eigenschaften besitzt. Soll ein Band auf einen mittleren Bereich eines Filmes aufgeschweißt werden, so wird insbesondere ein Aufbringorgan vorgesehen, welches zwei Kühlzonen aufweist, die beiderseits einer Isolierzone angeordnet sind, wodurch sich eine Verschweißung erreichen läßt, deren Tiefe zu jeder Seite des Bandes hin abnimmt.

Vorteilhaft wird in Bewegungsrichtung des Materials unmittelbar hinter dem Aufbringorgan 10 eine dünne Platte, ein Blatt oder eine Klinge 23 (Fig. 3> neben dem Psnd des Aufbringorgans befestigt. Hinter dieser Klinge und zu beiden Seiten derselben sind Führungsflächen vorgesehen, die in

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divergierende Richtungen laufende Kanäle 2h und 25 begrenzen. Die Klinge 23 dient dazu, während des Betriebes den Beginn eines Risses oder einer Zerteilung auf der Linie der gewünschten Trennung hervorzurufen, so daß ein Zerteilen stattfindet, das sich jeweils entsprechend der Vorwärtsbewegung des Filmes fortsetzt, weil die beiden voneinander zu trennenden Stücke durch die Kanäle 2k und 25 auseinandergeführt werden. Der Verschleiß der Klinge 23 ist sehr gering, weil sie im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen nur den Ausgangspunkt einer Zerteilung zu erzeugen braucht, während das Zerteilen selbst beim Ablauf des Vorganges in natürlicher Weise von alleine unter der Wirkung des Abziehens der beiden zu trennenden Partien (Abfallstreifen und Film) in verschiedene Richtungen erfolgt.

Das Abführen des Abfallstreifens wird, wie gezeigt, durch die Rolle 14 bewirkt. Weil deren Durchmesser etwas größer als derjenige der Rolle 16 ist, erteilt sie dem Abfallstreifen ständig eine leicht erhöhte Spannung, die verhindert, daß der Abfallstreifen "schwimmt" oder sich wirft, was für die Regelmäßigkeit der Trennung nachteilig wäre.

Nachdem die Erfindung offenbart worden ist und ihre Bedeutung bei der Erläuterung eines detallierten Ausführungsbeispieles dargelegt wurde, behält sich die Anmelderin an ihr während der gesamten Laufzeit des Schutzrechts die Aus-

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schließlichkeit ohne jede andere Begrenzung als durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche vor.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

!./Verfahren zum thermischen Verschweißen eines Bandes, Streifens od.dgl. mit einem Film oder einer Folie, wobei das Band aus wenigstens zwei übereinanderliegenden Schichten oder Lagen gebildet ist, von denen die eine aus einem bei bestimmter Schmelztemperatur thermo-schweißbaren Material und die andere aus einem eine höhere Schmelztemperatur aufweisenden Trägermaterial besteht, während der Film eine Schicht, Lage od.dgl. umfaßt bzw. durch eine solche gebildet wird, deren Material bei einer Schmelztemperatur in der gleichen Größenordnung wie derjenigen des thermo-schweißbaren Materials des vorstehend genannten Bandes thermo-schweißbar ist, wobei im Rahmen des Verfahrens ein Stück des Bandes erhitzt wird, dieses somit eine bestimmte Wärmemenge speichernde Stück des Bandes zu dem Film hin geführt wird, die im Schmelzzustand befindliche Seite desselben auf den Film aufgebracht und gleichzeitig eine Abkühlung hervorgerufen wird und schließlich diese Operationen bei jeweils einem anschließenden Stück des Bandes und des Filmes wiederholt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Beheizung des Bandstückes reguliert wird, um diesem eine zwischen der Schmelztemperatur seines thermo-schweißbaren Materials und derjenigen seines Trägermaterials liegende Temperatur zu erteilen, daß die im Schmelzzustand befindliche Seite dieses Bandstückes auf einen abgewickelten Teil des Filmes in einer Aufbringzone aufgebracht wird,

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in der dieser straff gespannt ist, aber nicht auf anderen Teilen des Filmes aufliegt, daß die gleichzeitig mit dem Aufbringen erfolgende Kühlung in einer differentiellen Kühlung mit einer über die Breite des Bandes unterschiedlichen Intensität besteht, die in der Mittelzone des Bandes auf einen geringen Wert begrenzt ist und zu einem fe Rand des Bandes hin fortschreitend zunimmt, bis sie an diesem Rand einen Wert annimmt, der eine solche Temperaturabsenkung bestimmt, daß sich das thermo-schweißbare Material auf einer Temperatur befindet, die höchstens gleich seiner unteren Schmelzgrenze ist, derart, daß bei dem Film die von der Schweißung erfaßte Tiefe in der Mittelzone des Bandes am größten und im wesentlichen konstant ist und zu dem genannten Rand hin 'fortschreitend bis zu einer Schweißtiefe Null abnimmti die einem Zustand eines einfachen Zusammenhaltes von Band und Film entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone des Bandes, die dem anderen Rand benachbart liegt demjenigen Rand, der dem vorerwähnten, einer Kühlung von . zunehmender Intensität unterworfenen Rand entgegengenetzt ist - einer Kühlung von vernachlässigbarem Wert ausgesetzt ist, derart, daß die von dieser Zone des Bandes an die entsprechende Partie des Filmes abgegebene Wärmemenge zu einem bis zu wesentlicher Tiefe gehenden Schmelzen dieser Partie des Filmes führt.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Film am Rand des Bandes durch Aufbringen einer geringen auseinanderführenden Kraft auf die beiden Partien des Filmes, die beiderseits des Randes des Bandes liegen, getrennt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Mitteln zum Führen des Filmes, die Mitteln zum Bewegen des letzteren unter Zugwirkung zugeordnet sind, mit Mitteln zum Führen des -Bandes, durch die dasselbe in die Nähe des Filmes gebracht werden kann, mit Heizmitteln, die im Weg des Bandes angeordnet sind und dazu dienen, dasselbe auf eine vorbestimmte Temperatur zu bringen, und mit einem Aufbringorgan, das im Weg des Filmes und im Weg des Bandes in Laufrichtung hinter den Mitteln zum Beheizen des Bandes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein um seine Achse drehbarer Aufbringzylinder (10) einen thermisch isolierenden zylindrischen Teil C19) und wenigstens einen leitenden Teil C20) mit einem Hohlraum aufweist, der mit der Außenseite durch feine kalibrierte Öffnungen (21) in Verbindung steht und mit Mitteln (22) zum Anschluß an eine ein Kühlmedium liefernde Quelle versehen ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Laufrichtung des Materials hinter dem Aufbringorgan (10) zwei Führungsanordnungen vorgesehen sind» die im Weg des Filmes auf der Höhe des Randes des geschweißten Bandes voneinander weg gerichtete Führungswege (24, 25) bilden, die geeignet sind, zwei Partien des Filmes, von denen sich die eine auf der einen und die andere auf der anderen Seite des genannten Randes befindet, auseinanderlaufende Bewegungsrichtungen in einer zur Ebene des Filmes lotrechten Längsebene zu erteilen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,. daß im Bereich des Auseinandergehens der Führungsanordnungen (24, 25) eine etwa lotrecht zur Ebene des Filmes gerichtete Klinge, Kante (23) od.dgl. vorgesehen ist, die geeignet ist, in dem Film bei dessen Durchlauf durch die Vorrichtung einen Ausgangspunkt für eine Trennung zu erzeugen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß in Laufrichtung des Materials hinter den auseinandergehenden Führungsanordnungen (24, 25) Mittel zum. Transportieren des abgetrennten Materials (15) vorgesehen sind, die eine Rolle (14) enthalten, deren Drehebene mit Bezug auf die Laufrichtung des Filmes eine geringe Schrägstellung aufweist und die dazu dient, das

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abgetrennte Material (15) zwischen sich und einer Führungswalze (4) klemmend zu erfassen, und die durch eine weitere Rolle (16) antreibbar ist, die auf derselben Achse sitzt, einen etwas geringeren Durchmesser hat, in Berührung mit dem Film steht und durch dessen Vorwärtsbewegung in Drehung versetzt wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche H bis 7, bei der die Führungsmittel für das Band, die Heizmittel und das Aufbringorgan zu einer kompakten Gesamtanordnung zusammengefaßt sind, der Mittel zum Zuführen des Bandes zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtanordnung beweglich auf Säulen, Ständern od.dgl. angeordnet ist, die sich parallel zur Querrichtung des Filmes erstrecken, und daß sie in dieser Richtung um wählbare oder vorgebbare Bewegungsbeträge verstellbar ist.

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