DE2231838B2

DE2231838B2 - Vorrichtung zur herstellung von beuteln oder saecken aus in der waerme schrumpfendem thermoplastischem kunststoff

Info

Publication number: DE2231838B2
Application number: DE19722231838
Authority: DE
Inventors: Hugo 8723 Gerolzhofen Bender
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1972-06-29
Filing date: 1972-06-29
Publication date: 1977-12-15
Also published as: BR7304706D0; FR2190586A1; ES442208A1; AR195530A1; GB1426031A; ES416374A1; ZA734409B; DE2231838C3; US3908522A; LU67889A1; BE801469A; NL7308501A; SE7308750L; IT986258B; BG21379A3; FR2190586B1; DE2231838A1; JPS4943771A; AU5747173A; CH562096A5

Description

ist.

Die Erfindung bezieht sich uul eine Vorrichtung zur Herstellung von Beuteln oder Säcken aus einer flachgelegten Schlauchfolie aus in der Wärme schrumpfendem thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus biaxial verstrecken Polyestern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Es ist seit langem üblich, zur Verpackung von Verbrauchsgütern, z. B. Lebensmitteln, thermoplastische Kunststoffe zu verwenden. Neben dem einfachen Einschlag werden in den meisten Fällen jedoch vorgefertigte Beuiel eingesetzt, die aus Flachfolien hergestellt werden. Dabei werden entweder zwei entsprechend geschnittene übereinanderliegende Flachfolien an drei Seiten verschweißt oder verklebt oder aus einer Flachfolie zunächst ein Schlauch geformt, der dann, oft in kontinuierlicher Arbeitsweise, an der überlappenden Längsnaht verklebt oder verschweißt wird. Bei der zuletzt genannten Beutelfertigung werden dann die auf entsprechende Länge geschnittenen Schlauchabschnitie verklebt oder verschweißt. Da die Schweiß- oder Klebeverbindung die Schwachstellen der Beutel darstellen, hat die zuletzt genannte Beutelart den Vorteil, daß sie nur zwei Verbindungsstellen aufweist.

Für die Herstellung der Beutel aus unversUTckU'm Material stehen die allseits bekannten Methoden /ur Verfügung, wobei man oftmals wegen der einfacheren Handhabung der Verschweißung vor der Verklebung den Vorzug gibt. So werden /. B. für die Verschweißung von Polyolefinfolien u. a. das Flektroimpulsverfahren. die Trennahtschwcißung oder die Verschweißung

zwischen erhitzten Schweißbändern angewendet. Auch die Verbindung unter Verwendung von sogenannten „hot melts« gehört hierbei zum Stande d.-r Technik.

Aus der DT-AS 14 86 997 ist eine Vorrichtung zum fortlaufenden Herstellen von Beuteln mit bogenförmigen Bodenverschlußkanten aus dünnem Kunsisloifschlauch mit einer Einrichtung zum Vorschieben des Schlauches in nahezu flachem Zustand zu einer kombinierten Schneid- und Schweißvorrichlung, in der der Schlauch periodisch zerschnitten und zur Bodenbildung querverschweißt wird, während er zwischen Klemmbacken eingespannt ist, bekannt, wobei das Schneidelement des Schneidwerkzeuges am äußeren Ende eines um eine senkrecht zur Ebene des flachen Schlauchs angeordnete Achse drehbaren Arms befestigt isi, wobei die Drehachse des Schneidelements vor der Herstellung der Schweißnaht synchron mn einem vorgewählten Arbeitsprogramm in die Schneidstellung vorschiebbar ist, und daß zum Einspannen eines Schlauchstücks während des Schneidvorgangs in Vorschubrichtung des Schlauchs vor und hinter der Schneidstelle eng nebeneinanderliegende Paare von bogenförmig ausgebildeten Klemmbacken vorgesehen sind, von denen das eine gleichzeitig als Schweißelektrodenpaar ausgebildet ist.

Auch hierbei handelt es sich um eine Trennahtschweißvorrichtung für ungestreckte Schlauchfolien „us ι. Β. Vinylidenchlorid.

Die bisher geschilderten Herstellungsweisen ergeben aus unverstreckten Thermoplasten Beutel, bei denen weder an die Festigkeit des Beutelmaterials selbst als auch der hergestellten Schweißnähte nicht allzu hohe Anforderungen gestellt werden müssen, da sie für viele Anwendungszwecke in ihren Kenndaten, /. B. hinsichtlich Reißfestigkeit, Reißdehnung, Weiterreißfestigkeit, Gas-, Aroma- oder Wasserdampfdurchlässigkeit durchaus als ausreichend anzusehen sind.

Die Weiterentwicklung der Technik brachte es nun mit sich, daß sowohl an das Grundmaterial als auch an die Verbindungsstellen der daraus hergestellten Beutel höhere Anforderungen hinsichtlich der u. a. vorher genannten Kenndaten gestellt werden müssen.

Vom Grundmaterial her hat man die Aufgabe z. B. hinsichtlich Reißfestigkeit, Reißdehnung und ähnlichen physikalischen Parametern dahingehend gelöst, daß man die Folien entweder als Flachfolien oder als Schläuche monoaxial oder biaxial streckt. Hierzu bedient man sich, je nach den gewünschten Eigenschaften der Endfolien, der hinreichend in großer Variationsbreite bekannten Stenter-, .Schlauchstreck- oder Simultanstreckverfahren.

Der Nachteil der meisten verstreckten Folien, /.. IJ. der in großem Umfang für Verpackungszwecke verwendeten Thermoplaste Polypropylen, Polyamide und insbesondere auch Polyester, liegt nun darin, daß sie sich entweder überhaupt nicht verschweißen lassen oder aber die Schweißstellen bei Einsatz der gängigen Schweißverfahren, /.. B. mittels Trennahtschweiüuiig nach DT-AS 14 86 997 nicht den z.T. gewünschten Anforderungen, /.. B. hinsichtlich Stoßbelastung, entsprechen, d. h. daß sie in keinem Verhältnis /u der durch Streckung veredelten Folie stehen.

Die bisherigen gängigen Verfahren, um verstreekte thermoplastische Folien verschweiß- oder versiegelbar /u machen, bestehen darin, daß man die verstreckten Folien einer aufwendigen Nachbehandlung unterziehen muß. Hierzu müssen lleißsiegelschichten aufgebracht worden, die z.T. auch erst dann auf der versteckte.:

Grundfolie zur guten Haftung gebrach; werden können, wenn 'usätzliche Zwischenschichten aufgebracht oder Zwischenbehandlungen, wie z. B. Coronabehandlungen durchgeführt werden. Diese Maßnahmen bedingen jedoch einen zusätzlichen technischen Aufwand, wodurch sich vermehrte Störungen bei der Herstellung der Folien und wesentliche Verteuerungen der Beutel ergeben.

Vor allem sind auch einige Schrumpffolien, vor allem solche aus Polypropylen und Polyester, die heute vielfach für Verpackungszwecke eingesetzt werden, in der Nahtfestigkeit bei Stoßbelastung oder beim Einschrumpfen der verpackten Ware auch bei der vorher geschilderten Trennahtverschweißung in vielfacher Hinsicht nicht ausreichend. So hat es sich /.. B. insbesondere bei dem Einsatz von schrumpffähigen Polyesierfolien in der GeflügeJverpackung gezeigt, daß sowohl beim Dressieren des Geflügels in die vorgefertigten Beutel durch die Stoßbelastung die Nähte vielfach zerstört werden als auch beim anschließenden Einschrumpfen die Nähte durch die starken Schrumplspannungen aufplatzen, wodurch die Ware unverkäuflich wurde.

Um beispielsweise Lebensmittel, u. a. Geflügel und dergleichen, in verstreckte Beutel abfüllen zu können, werden diede Beutel in Schlauchform einseitig abgebunden oder mittels eines Metallclips verschlossen. Hierzu werden jedoch technisch aufwendige Raff-, Abbinde- und Clipmaschinen benötigt. Diese Beutelverschlüsse haben außerdem den Nachteil, daß an beiderseitigen Binde- oder Clipverschlüssen leicht Beschädigungen eintreten können, die so zu erhöhten Ausschußquoten bei der verpackten Ware führen.

Außerdem sind solchermaßen vorgefertigte Beutel infolge der Abbindung bzw. Verclipung schlecht stapelbar und lassen sich deshalb auch schwer in weilerverarbeitende Maschinen übernehmen. Weiterhin werden durch die zusammengerafften linden sehr harte Stellen geschaffen, die wiederum oft zur Beschädigung anderer Verpackungen, /.. B. auch bei der Lagerung in Tielkühltheken, führen.

Es stellte sich somit die Aufgabe, eine zur Herstellung von Beuteln ode ■ Säcken aus verhältnismäßig dünnwandigen verstrecken thermoplastischen Materialien, ins besondere solchen aus Polyestern, geeignete Von ich tung zu entwickeln, bei der die lediglich am Boden verschweißten Beutel gegenüber den bisherigen Beuteln eine wesentlich höhere Festigkeit in der Schweißnaht bei Stoßbelastung und/oder auftretenden Schrumpfspannungen aufweisen. Die Aufgabenstellung bestand auch darin, eine Vorrichtung zu entwickeln, um verstreckte Thermoplaste überhaupt verschweißen /u können unter Ausschaltung zusätzlicher Vorbehandlungsmelhoden und bei gleichzeitiger Ausschaltung der Mängel und Nachteile der bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen.

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Herstellen von Beuteln oder Sacken aus einer flachgelegten Schlauchfolie aus in der Wärme schrumpfendem thermoplastischem Kunststoff, bei der die Schlauchfolie durch eine intermittierend arbeitende Transporteinrichtung um jeweils gleiche Wegstrecken von einer Vorratsrolle abziehbar und zwischen senkrecht zur Schlauchfolie bewegbaren Klemmbacken über die gesamte Breite einklemmbar ist und bei der längs der Klemmbackenkanten ein Schneidwerkzeug und eine Schweißeinrichtung in Eingriff bringbar ist, deren kennzeichnendes Merkmal

darin besteht, daß die Klemmbacken zwischen der Folienrolle und einer am Schlauchende angreifenden Transporteinrichtung angeordnet sind, daß die Schnittbahn des Schneidwerkzeugs in Abstand zu den Klemmbackenkanten verläuft und die Schnittkanten des '■> freien Überstandes durch ein kontaktlos die Schnittkanten erhitzendes Schweißgerät verschweißbar sind.

Es sollen vor allem durch die Vorrichtung dünne Kunststoffschläuche zu Beuteln verschweißt werden.

Unter dünnen Kunststoffschläuchen sollen im folgen- in den solche verstanden werden, die eine Wandstärke von 6 bis 100 μ, vorzugsweise von 20 bis 50 μ, aufweisen.

Durch die Verwendung der vorgenannten Schlauchfolien besitzen diese eine Orientierung, wobei diese je nach der Streckrichtung und dem angewendeten Streckgrad bevorzugte Orientierungsrichtungen aufweisen. So ist es möglich, bei der Herstellung der Schläuche diese nur längsweise in Abzugsrichtung oder durch Aufblasen nur in Querrichtung zu strecken. Auf diese Weise entstehen monoaxial gestreckte Folien, die weilgehend nur in der Streckrichtung orientiert sind. Durch gleichzeitiges Aufblasen und Längsverstrecken werden Schlauchfolien erhalten, die sowohl multiaxial am Umfang als auch in Längsrichtung entsprechend dem Verstreckungsgrad orientiert sind. Auch kann eine Nachverstreckung, bevorzugt in Längsrichtung, die Folien wieder in die entsprechende Richtung orientieren. Alle diese Schlauchfolien sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu Beuteln oder Säcken verarbeitet werden, wobei jedoch besonders Schlauch- in folien aus Polyamiden, Polypropylen und insbesondere Polyestern verschweißt weiden. In bevorzugter Ausführung bezieht sich die Erfindung auch auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Beuteln aus schrumpffähigen Polyesterschlauchfolien, d.h. solchen, die bei r> Wärmeeinwirkung eine bestimmte Rückstellkraft aufweisen und hierdurch das Packgut eng umschließen. Besonders geeignet sind. z. B. für die Geflügelverpakkung. hierbei Schrumpffolien aus Polyestern, wobei z. B. Kaliber von bO bis 300 mm Durchmesser besonders gängig sind.

Ganz allgemein ist jedoch die erfindungsgemäße Vorrichtung bei allen vorstreckten nahtlosen Schlauchfolien anwendbar, wobei überraschenderweise festgestellt wurde, daß die Nahtgüte so hervorragend war. daß -n sie sich durchaus in vernünftiger Relation zu dem durch Verstrecken veredelten Grundmaterial befand, was bisher bei dem nach dem Stand der Technik hergestellten Beutel nicht der Fall war.

So stellte es sich bei durchgeführten Versuchen ίο heraus, daß vor allem bei Beuteln, die einer starken Stußbelastung bei der Befiillung ausgesetzt waren, die Anzahl der Ausfalle derart herabgemindert werden konnte, daß lediglich noch Ausfallquoten unter 2% und weniger aultraten, die jedoch im wesentlichen als v> AiisiTißwerte zu betrachten sind.

Aiu-Ii bei Beuteln, die als .Schrumpfverpackungen eingesetzt wurden, zeigten sich erhebliche Verbesserungen hinsichtlich einer verminderten Auslallqiiote, so daß Ausschußware beim F.insehnimplen weitgehend atisge- mi schallet weiden konnte.

Fin weiterer Vorteil der mittels der crlindungsgemä-Hen Vorrichtung hergestellten Beutel liegt darin, daß sie sich in einfacher Weise /11 weniger auftragenden Stapeln schichten lassen und gegenüber den abgebunde- i.> neu oder \ ereliptcn. gerauten Beuteln infolge ihrer flachen Ausgestaltung viel eiiil.uluT in weiicrverarbei-UHiIr Maschinen /11 uhei ιηΊιμημι Mild.

Wesentlich an der Erfindung ist. daß man den Schlauch derart in die Klemmbacken einbringt, daß ein bestimmter Überstand von der Klemmbackcnkante entsteht. Dieser ist abhängig von der doppelten Wanddicke des flachgelegten Schlauches und der Dicke der herzustellenden Schweißnaht. Im Volumen gesehen, soll der Überstand derart abgestimmt werden, daß nach dem Verschmelzen der beiden offenen, aufeinanderliegenden Folienlagen die Dicke der Naht das 2- bis 10-fache, bevorzugt das 2- bis 6fache der Dicke der beiden Folienlagen nicht überschreitet. Wird der Überstand zu gering oder zu groß gewählt, entstehen leicht reißbare Nähte, die bei zu großem Überstand auch noch infolge eintretender Schrumpfung außerdem ein optisch nicht ansprechendes Bild bieten.

Die Wärmezufuhr muß derart einreguliert werden, daß beim Verschmelzen der offenen, übereinanderliegenden Schlauchfolienlagen eine in dem oben genannten Bereich liegende Schweißnaht entsteht, die vor allem gleichmäßig ist und auch an den Endstellen keine geringeren Festigkeitswerte aufweist.

Die Temperaturregulierung ist andererseits auch von den eingesetzten Thermoplasten, d. h. deren Schmelz- und Zersetzungstemperatur abhängig und muß deshalb in dem Maße vorgenommen werden, daß beim Verschmelzen keine Zersetzung des Materials eintritt.

Eine Zersetzung zeigt sich optisch in einer Verfärbung der Schweißnaht und z. B. bei mikroskopischer Betrachtung durch das Vorhandensein von Verkoh lungsprodukten innerhalb der Schweißnaht. Eine Naht, die sehr stark von Bläschen durchzogen ist, ergibt in ihrer Festigkeitsbeurteilung ebenfalls nur geringe Werte, während eine Naht, die nur wenige Bläschen aufweist, gute Festigkeitswerte ergibt.

In bevorzugter Ausführung wird dem in den Klemmbacken fixierten und festgeklemmten Schlauch eine vorbestimmte Temperatur erteilt, was zweckmäßigerweise direkt über die Klemmbacken erfolgt. )e nach eingesetztem Werkstoff der Klemmbacken, die z. B. aus Aluminium. Stahl, Messing oder Kupfer bestehen können, wird die Tcmperatureinstcllung infolge der unterschiedlichen Wärmeableitung der Werkstoffe durch zusätzliche Erwärmung oder Kühlung der Klemmbacken vorgenommen. Die Tcmperaturcin stellung ist abhängig von dem zu verschweißende! Werkstoff und dessen physikalischen Eigenschaften z. B. hinsichtlich seiner Sehrumpffähigkeit. Es hat siel ■/.. B. als vorteilhaft erwiesen, bei sehrumpffähigci nahtlosen Schläuchen aus Polyethylenterephthalat ein» Temperatureinstellung des Schlauches vor dcssei Verschweißung zwischen 30 und 6O⁰C vorzunehmer F. ine solche Temperatureinstellung wirkt sieh voricilhaf zusätzlich auf die Festigkeitswerle der Schweißnaht aus.

Wenn auch für die Wärmezufuhr alle herkömmliche Quellen, wie Heißgasströme oder lR-Strahlting verwci det werden können, soweit hierdurch schnell Temper; türen erreicht werden, die oberhalb des Schmelzpunkte des Thermoplasten liegen, so hat es sich als besondei zweckmäßig erwiesen, die Verschmelzung des Übe Standes zur Schweißnaht mittels einer Gasflamn vorzunehmen. Ebenfalls ist die Verwendung ve geeigneter, vorzugsweise gebündelter, l.aserstrahlui möglich.

Die Flammverschweilhing kann durch einen geeign ten Reihenbrenner, der entlang der Kante d Klemmbacken angeordnet ist. erfolgen.

In vorzugsweise!¹ Ausführung der Vorrichtung wi

die Gasflamme jedoch an einem Ende des Nachgelegten Folienschlauches beginnend entlang der Kante der Klemmbacken bis zum anderen Ende des Schlauches geführt, wodurch die übereinanderliegenden Schlauchfolienlagen kontinuierlich verschmolzen werden. Durch die Flammverschweißung werden besonders gleichmäßige und haltbare Schweißnähte erzeugt.

Bei der kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung arbeilet man von der Rolle, d. h. man benutzt einen auf einer Vorratsrolle im flachgelegten Zustand befindlichen nahtlosen Schlauch, den man wie vorgehend geschildert, derart zwischen die geöffneten Klemmbakken transportiert, daß nach Schließen der Klemmbakken der vorbestimmte Überstand verbleibt. Sobald die Klemmbacken geschlossen sind, wird durch Wärmezufuhr der Überstand verschmolzen, die Wärmezufuhr eingestellt, die Klemmbacken geöffnet und der verschmolzene Folienschlauch um eine vorbestimmte Länge, die der gewünschten Beutellänge entspricht, weitertransportiert. Sobald der Transportvorgang beendet ist, werden die Klemmbacken erneut geschlossen und der Schlauch derart über die Breite abgeschnitten, daß erneut der vorbestimmte Überstand verbleibt, und anschließend erneut der Überstand verschmolzen.

Man bedient sich bei dem Transport des Schlauches an sien bekannter Mittel, wie z. B. Transportbänder, taktweise bewegenden Kluppen, Greiferarme oder sich taktweise öffnenden und schließenden, sich in Abzugsrichtung vor- und zurückbewegende Vorziehzangen, wobei diese in bevorzugter Ausführung gleichzeitig die Funktion zum Abtransport der verschweißten Beutel übernehmen und dergleichen Einrichtungen. Das Öffnen und Schließen der Klemmbacken kann z. B. mittels pneumatischer, hydraulischer oder magnetischer Einrichtungen taktweise erfolgen.

Um eine besonders exakte Schnittkante des Überstandes zu erhalten, hat es sich in der Praxis gezeigt, daß man den Schlauch entsprechend dem vorbestimmten Überstand durch einen parallel zur Kante der Klemmbacken geführten Klingenschnitt schneidet. Hierzu führt man die Klinge an einer Längskante des flachgelegten Schlauches beginnend bis zur entgegengesetzten Längskante und führt anschließend das Schneidwerkzeug in seine Ausgangsstellung zurück. Vorzugsweise ist das Schneidwerkzeug verstellbar angeordnet, um so den gewünschten Überstand ändern zu können. Hierzu ist das Schneidwerkzeug mit Einrichtungen versehen, die eine Abstandsänderung gegenüber den Klemmbacken erlauben. Im einfachsten Falle werden hierfür Stellschrauben verwendet.

Im praktischen Betrieb hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn das Schneidwerkzeug eine starre Klinge ist.

Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung ist dadurch gegeben, daß das Schneidwerkzeug federnd gegen eine an der Klemmbackenkantc anliegende Rollenführung abgestützt ist.

Wenn auch die Wärmezufuhr auf einmal dem Überstand, z. B. durch einen Flachbrenner, zugeführt werden kann, so hat es sich in der Praxis erwiesen, daß vorzugsweise die Wärmezufuhr derart vorgenommen wird, daß man sie an einer Längsseite des Überstandes beginnend entlang der Klemmbackenkante bis zum gegenüberliegenden F.ndc des Überstandes zuführt. Hierdurch ergeben sich besonders haltbare und optisch einwandfrei aussehende Nähte. Die Bewegung der Wärmequelle wird durch entsprechende hydraulische oder pneumatische Steuerungen vorgenommen, kann aber auch mechanisch, z. B. über Zahnstangen, Zahnräder, Treibriemen u. a. Vorrichtungen, erfolgen.

Es hat sich gut bewährt, die Kantenlage des Schlauches zu fixieren, bevor er in den Klemmbacken •ι transportiert wird, um schiefe Beutelabschweißungen auszuschließen. Dies kann mechanisch oder z. B. durch optische Abtastung der Kanten oder bestimmter Registermarken erfolgen.

In einfachster Ausführung sind dies seilliche Haltcble-

Ki ehe für den Schlauch, jedoch kann auch eine Fixierung über optische oder pneumatische Steuerungen, z. B. Selenzellen, durchgeführt werden. Je nach Wahl des eingesetzten Kalibers sind die Seitenkanlensteuerungen auswechselbar, bevorzugt verschiebbar, angeordnet,

γι ebenso wie die gegebenenfalls auswechselbaren oder verschiebbaren Klemmbackenteile.

In weiterer Ausbildung der Vorrichtung sind im oberen und/oder unteren Klemmbacken Kanäle und Anschlüsse für diese vorgesehen, die es ermöglichen,

2(i daß die Klemmbacken von einem Kühl- oder Heizmittel, ζ. Β. Luft oder Wasser, durchströmt werden können, um so den Klemmbacken eine vorbestimmte Temperatur zu erteilen.
Im praktischen Betrieb hat es sich weiterhin als

r, vorteilhaft erwiesen, wenn man die Abzugsspannung des Folienschlauches bei dessen Transport in die Klemmbacken konstant hält, wodurch eventuelle Störungen beim Folientransport ausgeschaltet werden. Hierbei bedient man sich bevorzugt einer Tänzerwalze.

3d In weiterer Ausbildung der Vorrichtung wird die von der Rolle abgezogene Folie oder die einzuführenden Schlauchabschnitte vor ihrem Transport in die Klemmbacken einer elektrischen Entladung unterzogen, um sie weitgehend von denen ihnen anhaftenden elektrostati-

r, sehen Ladungen zu befreien. Hierdurch werden ein Aneinanderheften der Schlauchabschnitte bzw. Transportslörungen beim Arbeiten von der Rolle vermieden. Hierzu bedient man sich an sich bekannter Einrichtungen, z. B. einer Coronaentladung. Um Störungen nach

4(i Fertigung des Beutels bei dessen Abtransport infolge erneuter elektrostatischer Aufladung zu vermeiden, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, vor dem Mittel zum Abtransport der Beutel ebenfalls eine Entladungseinrichtung anzuordnen.

v-, In weiterer Ausbildung der Vorrichtung werden die verschweißten und abgeschnittenen Beutel einer Nachverstreckung unterzogen. Bei dem Schweißvorgang wird die Orientierung in der Naht und in der Zone kurz vor der Naht aufgehoben. Um die Orientierung des

,(ι Materials wieder herzustellen und so zu einet Angleichung an den Orientierungszustand des Grundmaterials zu gelangen, ist es zweckmäßig, eine Nachverstreckung durchzuführen. Hierdurch wird dk Nahtfestigkeit nochmals erhöht. Die Orientierung kam

■v, z. B. durch eine Kalandrierung der Naht, bcispielsweisi durch Preßwalzen, erfolgen. Die praktischen Versuchi haben jedoch ergeben, daß insbesondere eine multiaxia Ie Nachverstreckung zu besonders guten Ergebnisse! führt. Unter multiaxialer Nachverstreckung wird dabc

ho sowohl eine Verstreckung in der Länge als auch ar Umfang der Naht bzw. der Zone vor der Nal· verstanden. Eine solche Verstreckung kann /.. B. dtirc Aufblasen des Beutels unter einem bestimmten Druc erfolgen. Um mit der Vorrichtung zu einer schnelle

ι/, Rcekorienlierung zu gelangen, hat es sich als zweckmi Big erwiesen, die Nachverstreckung in der Warn vorzunehmen. Hierzu werden am günstigsten d Temperaturen eingehalten, bei denen auch das Grün

709 550/'

IU

15

material gestreckt wurde. Bei Polyäthylenterephthalatschläuchen sind z. B. Temperaturen im Bereich zwischen 80 und 90⁰C gebräuchlich. Um bei Wechsel des Folienmaterials die jeweils entsprechende Recktemperatur einstellen und optimieren 2;u können, ist die Wärmequelle mit Mitteln zur Regulierung der Temperatur versehen. Die Wärmequelle kann z. B. regulierbare Heißluft oder 1R-Strahlungsein.

Die Vorrichtung kann dahingehend weitergebildet sein, daß man die vorgefertigten Beutel zu einem Stapel schichtet und je nach vorbestimmter Anzahl als Stapel ablegt. Zur Bestimmung der Gesamtzahl gefertigter Beutel dienen Zählwerke der verschiedensten Art oder z. B. auch optische oder mechanische Dickenmessungen. Wenn auch die Beutelnaht in den verschiedensten Ausführungsformen ausgebildet sein kann, so hat es sich für bestimmte Anwendungszwecke als besonders günstig erwiesen, die Naht als Kurvenschweißnaht mit entsprechend dem eingesetzten Kaliber vorbestimmten Radius auszuführen. Vor allem bei der Verpackung von Geflügel oder Wurstwaren paßt sich die Kurvenschweißnaht dem Verpackungsgut wesentlich besser an, wie dies bei einer geraden Schweißnaht der Fall ist, da hierbei die geraden Ecken z. T. nicht befüllt werden bzw. nach der Befüllung und dem Einschrumpfen als optisch unansehnliche und beschädigungsempfindliche abstehende Ecken verbleiben. Die Kurvenschweißnähte können in Abstimmung auf das eingesetzte Füllgut mit verschiedenen Krümmungsradien durchgeführt werden.

An Hand einiger Beispiele soll die Verbesserung, die J sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Beutel gegenüber solchen, wie sie bisher nach dem Stand der Technik hätten hergestellt werden können, ergibt, aufgezeigt werden.

Beispiel 1

Es wurden Beutel aus schrumpffähigem, biaxial verstrecktem Pulyäthylentercpiithalatschlauch mit einem Kaliber von 120 mm und einer Wanddicke von 20 μ hergestellt. Hierbei wurden einmal die Schläuche am Boden mittels Trennahtversclnweißung mit einem Nickel-Chrom-Band (80/20) von 1 mm Breite, einer Höhe von 7,5 mm, einer Länge von 750 mm, unter Anwendung von 40 A verschlossen; zum anderen mit der ertindungsgemäßen Vorrichtung und zwar mittels kontinuierlich durch an der Kante der Klemmbacken entlanggeführter Flamme der Überstand verschmolzen. Der als Durchschnitt ermittelte Wert für die Dicke der Schweißnaht betrug dabei 140 μ. Die Platzdruckmessungen entsprechender Beutel wurden derart durchgeführt, daß die Beutel einer stoßartigen Belastung ausgesetzt wurden. Hierbei wurde eine vorgespannte Luftmenge von 1,2 atü stoßartig in den jeweiligen Beutel entleert und brachte diese zum Platzen. Der Beutel ist bei diesem Verfahren über eine Breitschlitzdüse von 50 mm Breite und Gesamtluftaustritt von 40 mm- mit zwei Spannbacken über eine Einspannlänge von 20 cm eingeklemmt und durch Auslösen eines Schalters entspannt sich die in dem System enthaltene l.uftmcnge in den Beutel. In der Düse befindet sich Driickquarz, der über einen angeschlossenen Ladungsverstärker und Oszillographen ein Zeit-Druck-Diagramm angibt.

Hei den Prüfbedingungen wurde ein Druckquarz Typ 70IA 79,4 pCB/at sowie ein Verstärker Typ 5001 der ί'ίΐ. Kislk-r sowie ein Oszillograph Typ 141A der l'ii Hewlett und Packard eingesetzt. Ls ergeben sich die in der folgenden Tabelle I aufgezeigten Weite:

Erfindungsgemäß verschweißte
Beutel

Platzdruck (atü) Trennahtgeschweißte

Beutel

Platzdruck

(atü)

0,16 0,06 0,04 0,20 0,11 0,08 0,06 0,04 0,14 0,04 0,06 0,10 0,14 0,07 0,04

■Ti Der Durchschnittswert für den wie beschrieben gemessenen Platzdruck betrug somit etwa 0,44 atü für den erfindungsgemäßen Beutel, während er nur 0,13 atü für die trennahtgeschweißten Beutel ausmachte. Der Mittelwert bis zum Platzen ergab sich mit 172 msec für den erfindungsgemäß hergestellten Beutel, während er für die trennahtgeschweißten Beutel nur 61 msec betrug. Die Beutel rissen in allen Fällen an der Bodennaht auf. Wie die Tabelle weiterhin zeigt, ist der mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung hergestellte Beutel in den Platzdruckwerten sehr gleichmäßig, während sich bei den trennahtgeschweißten Beuteln sehr stark unterschiedliche Werte einstellen. Dieses Ergebnis bedeutet, daß bei dem Versuch trennahtgeschweißte Beutel einsetzen zu wollen, in sehr viel stärkerem Maße unterschiedliche Belastbarkeiten zu erwarten sind und somit sehr stark unterschiedliche Ausfaüquoten.
)

Beispiel 2

Es wurden Vergleichsbeutel gemäß Beispiel 1 heigestellt nur mit dem Unterschied, daß das Kalibei 135 mm betrug. Es wurde die Nahtfestigkeit der Beute verglichen, wobei mit einer Abzugsgeschwindigkeit vor 100 mm/min, einer Streifenbreite von 15 mm und einei Einspannlänge von 5 cm an einer herkömmlichei Vorrichtung zur Feststellung von Folienfestigkeitei gearbeitet wurde. Die Streifen waren rechtwinklig zu Schweißnaht geschnitten.

Ein Teil der Beutel wurde einer Nachreckung durcl Aufblasen mit Luft (0,2 atü) bei Raumtcmperatu unterzogen. Es ergaben sich folgende Durchschnitts werte, die an einer Vielzahl von Beuteln ermittcl wurden.

erfindungsgemäß geschweißt 2,4 erfindtingsgeinäß geschweißt,

nachgereckt 2,7

trennahtgeschweil.lt 1.8

Beispiel J

4^r> Packungen der im Beispiel 1 angegebene Polyesterbeiitel Kaliber 120 nun mit einer Beiitcllüng von 50 mm wurden mit Bratwürsten befiilll. Durch Wa des tingcsiM/U-n Maschiiientyps, bei dein die Heut¹

hängend abgesaugt werden, wird die Bodennaht kurzzeitig durch das Füllgut stoßartig belastet. Es wurden keine Ausfälle beobachtet, während Vergleichsversuche mit trennahtgeschweißten Beuteln Ausfallquoten über 30% ergaben.

Beispiel 4

Es wurden Verpackungsversuche mit Polyesterbeuteln gemäß Beispiel 1 durchgeführt, wobei als Füllgut Wiener Würste, Bratwurst und Bockwurst dienten. Die Beutel wurden evakuiert und durch einen Clip verschlossen, wobei die Bodennaht beim Absaugvorgang der eingesetzten Maschine stoßartig belastet wird. Folgende Ergebnisse wurden ermittelt:
350 Beutel Kaliber 90 mm, 50 cm lang, Ausfall durch beschädigte Naht nach dem Schrumpfen unter 1%

Beutel Kaliber 120 mm, 45 cm lang, Ausfall durch beschädigte Naht nach dem Schrumpfen unter 0,5%

160 Beutel Kaliber 135 mm, 45 cm lang, Ausfall durch beschädigte Naht nach dem Schrumpfen unter 1 %

220 Beutel Kaliber 180 mm, 45 cm lang, Ausfall durch beschädigte Naht nach dem Schrumpfen unter 0,5%

Bei Vergleichsversuchen mit trennahtgeschweißten Beuteln ergeben sich durchschnittliche Ausfallquoten je nach Kaliber von etwa 20 bis 30%.

Beispiel 5

In Polyesterbeuteln gemäß Beispiel 1 mit einem Kaliber von 100 mm, Länge 30 cm, wurden 500 Hähnchen der Gewichtsklasse 950 g verpackt. Die Ausfälle beim Dressierendem härtesten Belastungsvorgang innerhalb der Verpackung, lagen bei etwa 1% gegenüber etwa 30 bis 50% bei trennahtgeschweißten Beuteln.

Beispiel 6

Es wurden Beutel aus biaxial verstrecktem Polypropylen durch Trennahtschweißung und durch Flammverschweißung hergestellt. Zur Prüfung der Güte der Schweißnähte wurden bei diesen Beuteln Fallversuche durchgeführt, die ebenfalls als Testversuche üblich sind. Hierbei werden die Beutel mit 1000 cm³ Wasser befüllt und aus unterschiedlichen Höhen auf eine ebene feste Unterlage frei fallen gelassen. Bei den flammverschweißten Beuteln ergeben sich durchschnittliche Fallhöhen von etwa 2 m während trennahtgeschweißte Beutel bereits bei durchschnittlich 30 cm Fallhöhe an der Schweißnaht aufplatzten. Weitere Untersuchungen ergaben, daß die Nahtfestigkeiten der flammverschweißten Beutel bei etwa 85% der Folienfestigkeit bei einer Dehnung von etwa 57% lagen, während die trennahlgeschweißten Beutel nur eine Nahtfestigkeit von etwa 60% bei einer Dehnung von 30% aufwiesen.

Verpackungs- und Schrumpfversuche zeigten, daß — wie auch bei den Polyesterbeuteln, — die Nahtfestigkciten der flammverschwcißten Beutel wesentlich höher lagen wie der Beutel, die ircnnahlgcschweißt waren.

Auch bei der Verwendung von verstrecktem Polyamid ergaben sich gegenüber trennahtgeschweißten Beuteln ähnlich überlegene Ergebnisse für die geschilderten Messungen sowie innerhalb von Verpackuiigs- und Schrumpfversuchen.

Wie die vorgeschilderlL-n l'tyehnisse, die nur einen

repräsentativen Querschnitt über eine Fülle von Versuchen darstellen, ze-gen, ist es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erstmals möglich, Nahtfestigkeiten bei den verstreckten Beuteln zu erhalten, die es möglich machen, verstreckte Schlauchfolien im Verpackungssektor einzusetzen, ohne daß man diese Folien, um sie schweißbar zu machen, vorher einer aufwendigen Beschichtung unterziehen muß.

In den folgenden Abbildungen ist unter Weglassung aller das Prinzip der Erfindung nicht berührenden Teile schematisch eine besonders einfache Konstruktion einer Vorrichtung dargestellt, wobei jedoch eine Beschränkung auf die gezeigten Ausführungsformen nicht bestehen soll.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine von der Rolle arbeitende Vorrichtung. Die auf der Wickelrolle I in flachliegendem Zustand befindliche Schlauchfolie wird durch die als Greiferzangen 9 dargestellten Transportmittel, die taktweise geöffnet und vor- und zurückbewegt werden (durch Pfeile angedeutet) zwischen die geöffneten Klemmbacken 5<; und 56 transportiert. Die Spannung wird durch die Tänzerwalze 2 konstant gehalten und die Schlauchfolienbahn über die Walze 3 umgelenkt. Die Entladung der Folie erfolgt über die schematisch dargestellte Entladungseinrichtung 4. Die Seitenkantensteuerung erfolgt über das optische Steuerorgan 13. Die Mittel 6a und 6£> (Bewegungsrichtung durch Pfeiie angedeutet) dienen zum öffnen und Schließen der Klemmbacken. Nachdem die Klemmbakken geschlossen sind, wird eine Schneidvorrichtung 7 entlang der Kante der Klemmbacken geführt, wobei die Folie bis auf einen bestimmten Überstand abgeschnitten wird. Anschließend wird der Überstand mittels der entlang der Klemmbackenkante geführten Wärmequelle 8, hier als Flamme dargestellt, abgeschmolzen. Nach dem öffnen der Klemmbacken wird der abgeschmolzene Schlauch durch die Haltemittel, hier in Form von federnden Blechen 15, fixiert, während das geöffnete Transportmittel 9 zwischen die Klemmbacken eingefahren und geschlossen wird und der Folienschlauch ergriffen wird. Nach dem Zurückbewegen des Transportmittels um eine bestimmte Strecke, werden die Klemmbacken erneut geschlossen und mit dem Schneidvorgang fortgefahren. Vor dem Ablegen der gefertigten Beutel zum Stapel ST wobei hier ebenfalls das Transportmittel 9 im Zusammenwirken mit dem Schwenkarm 14 dient, wird der Beutel durch eine Entladungseinrichtung 10 entladen.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht eine der Fig. I entsprechende Einrichtung, bei der die drahtförmigen Corona einrichtungen 4 und 10 erkennbar sind. Die Klemmbak ken 5 bestehen aus kreisrunden Platten, um eint entsprechende Kurvenschweißnaht herzustellen.

F i g. 3 zeigt in etwas vergrößerter Form in Scitcnan sieht die Klemmbacken mit feststehendem Oberteil 5; das an der Platte 11 befestigt ist. In den Klemmbacke! sind Kanäle 12 zur Zufuhr eines Wärme- odc Kühlmediums vorhanden. Zur Flamtnverschweißuni dient die Wärmequelle 8.

Insgesamt gesehen, müssen selbstverständlich di Tiikte der einzelnen Arbeitsschritte sowohl beil Arbeilen mit vorgefertigten Abschnitten als auch vo der Rolle aufeinander abgestimmt werden, /.. Ii. da Bewegen der Transportmittel, öffnen und Schließende Klemmbacken, Verschweißen und Ablage, wobei ma sich bekannter mechanischer, hydraulischer, pnuiiiuit scher, magnetischer, elektrischer oder elektronisch*. Steiierungsmechimismen bedient.

1 lietv.ii } Hliitl /.eichiuiimeii

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von Beuteln oder Säcken aus einer nachgelegten Schlauchfolie aus in der Wärme schrumpfendem thermoplastischem Kunststoff, bei der die Schlauchfolie durch eine intermittierend arbeitende Transporteinrichtung um jeweils gleiche Wegstrecken von einer Vorratsrolle abziehbar und zwischen senkrecht zur Schlauchfolie bewegbaren Klemmbacken über die gesamte Breite einklemmbar ist und bei der längs der Klemmbakkenkanten ein Schneidwerkzeug und eine Schweißeinrichtung in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichne!, daß die Klemmbacken zwischen der Folienrolle und einer am Schlauchende angreifenden Transporteinrichtung angeordnet sind, daß die Schniltbahn des Schneidwerkzeugs in Abstand zu den Klemmbackenkanteri verläuft und die Schnittkanten des freien Übersiandes durch ein kontaktlos die Schnittkanten erhitzendes Schweißgerät verschweißbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (13) zur Seitenkantenfixierung des Schlauches vor dem Transportmittel angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß als Transporteinrichtung sich taktweise bewegende, die Ränder des Schlauches ergreifende Kluppen eingesetzt sind, die Mittel zum Öffnen der Kluppen zum Abtransport der verschweißten Beutel und Mittel zum Schließen und zum Ergreifen der Ränder der nächsten Schluuchlänge besitzen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß als Transporteinrichtung sich taktweise öffnende und schließende und sich in Abzugsrichtung vor- und zurückbewegende Vorziehzangen (9) eingesetzt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorziehzangen (9) gleichzeitig als Mittel /um Abtransport der verschweißten Beuiel dienen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Wärmezufuhr (8) auf den Schlauchfolienüberstand beweglich angeordnet sind, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die der Wärmequelle eine Bewegung von einer Schlauchfolienkante beginnend entlang der Klemmbackenkanten und parallel zu dieser bis zur gegenüberliegenden Schlauchfolienkante erteilen.

7. Vorrichtung nach einem dir Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle (8) ein Gasbrenner ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen und/oder linieren Klemmbacke (5j. 5b) Kanäle (12) und Anschlüsse für diese vorgesehen sind, die ein Durchströmen mil einem Kühlmittel ermöglichen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8. ι dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug mit Einrichtungen versehen ist, die entsprechend dem gewünschten Überstand eine Abstandsänderung gegenüber der Klemmbackenkante erlauben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch · gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug federnd gegen eine an der Klemmbackcnkanie anliegenden Rollenführung abgestützt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vorratsrolle und der Schweißeinrichtung eine an sich bekannte Einrichtung (2) zur Konstanthaltung der Abzugsspannung des Folienschlauches, vorzugsweise eine Tänzerwalze, angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Klemmbacken eine Entladungseinrichtung (4) zur Beseitigung elektrostatischer Aufladungen der Folie angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Transporteinrichtung eine Entladungseinrichtung (10) zur beseitigung elektrostatischer Aufladungen angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verschweißeinrichtung und vor der Abtransportvorrichtung eine Nachreckstation angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachreckstation aus einem Walztnpaar zur Kalandrierung der Schweißnaht besteht.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15. dadurch gekennzeichnet, daß an der Nachreckstation im Bereich der Schweißnaht eine Wärmequelle angeordnet ist, die entsprechend dem verwendeter. Thermoplasten die Schweißnaht auf die vorbestimmte Recktemperatur erwärmt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle mit Einrichtungen zur Regulierung der Temperatur versehen