DE2360727A1 - Verfahren und vorrichtung zum zusammenfuegen von teilen aus schaumstoff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum zusammenfuegen von teilen aus schaumstoff

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Description

pats ■ ■ .'-XLTt. ' 3.12.1973
MAXT ton JTt. . 725 751.
6 KO LW S1 . PFERDMiNSESSTIl. SCf 1"3^nTiI
TETRÄ PAK DEVELQPPEMEKfT S.A., 2, Sue de la Paix^ LAUSANNE,
' . Schweiz
• Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenfügen von Teilen aus Schaumstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dichten Zusammenfügen von zwei Teilen aus Schaumstoff«
DBP 2,105„966 beschreibt ein Verfahren zum Verschweissen von zwei Teilen aus Schaumstoff» Gemäss diesem bekannten Verfahren werden die beiden Teile längs der Fugenflächen erhitzt, bis eine vorausbestimmte Menge geschmolzenen Materials erhalten worden ist, wonach die geschmolzenen Teile zusammengeführt und gegebenenfalls einem Pressdruck unterworfen werden. Das Verfahren hat viele Vorteile,-jedoch auch einige Kachteile« Bei Anwendung des Verfahrens zum Herstellen von Verpackungen ist nämlich die Fuge zwischen den Teilen gegen das Innere der Verpackung freigelegt r weshalb beim Schmelzen freigegebene Polymere sich in der Verpackung oberhalb der darin enthaltenen Ware ansammeln und eine Geschmack- und/oder Geruchverschlechteruag dieser Ware herbeiführen können, besonders wenn die Ware ein. Lebensmittel mit Mileh-Qder Mehslißhalt ist. Ausserdem suwi zum Verschwel ssen gemäss diesem Verfahren ziemlich komplizierte, genau arbeitende Maschinen erforderlich« die in der Herstellung und den Unterhalt teuer sind.
Aufgabe der vorliegenden irfindurtg ist» ein Verfahren zum Zusammenfügen: von, Teilen aus Schaumstoff zu schaffen, .welches bei der Serstellung- von Verpacktingen- die Gewähr gibt,, dass kein geschmolzenes; Material gegen das Innere der Verpackung freigelegt wird« Eine weitere Aufgabe besieht darin, die Zus-ammenfügung mittels bedeutend einfacherer und somit zuverlässigerer Maschinen als bisher durqfezufuhren«
Diese Aufgaben haben nun erfindungsgemäiss dadurch ihre Lösung gefunden» dass bei dem Verfahren zum dich.tem- ZusaäiBaaenfügen der Teile ein Abschnitt des ersten Teils mittels Heizbacken od. dgl. zum Schmelzen erhitzt wird« während der zweite Teil bei einer
bedeutend niedrigeren Temperatur, vorzugsweise Räum- oder Umgebungstemperatur/ gehalten wird und dass die Teile danach unmittelbar zusammengeführt werden, wodurch diejenige Flächenpartie des zweiten Teils, die mit der Schmelze des ersten Teils in Berührung kommt, schnell schmilzt, wonach der zweite Teil als Wärmeableiter funktioniert, damit ein schnelles Erstarren der geschmolzenen Partien hergeigeführt wird.
Hierzu zeichnet sich die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens dadurch aus, dass ein Halter für jeden Teil angeordnet ist, dass Heizbacken zwischen einer Ruhestellung und einer Stellung in Berührung mit dem ersten Teil verschiebbar sind, um einen Abschnitt des ersten Teils zu schmelzen, während der zweite Teil im Abstand davon und bei einer bedeutend niedrigeren Temperatur, vorzugsweise Räum— oder Umgebungstemperatur, gehalten wird, und dass die Halter in bezug aufeinander beweglich sind, um nach dem Schmelzen eines Abschnittes des ersten Teils die Teile schnell zusammenzuführen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Ünteransprüchen ersichtlich. -
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1-3 in vertikalem Schnitt einen Teil einer erfindungsgemässen Maschine in drei verschiedenen Ärbeitsstellungen.
Der in der Zeichnung dargestellte Teil ist nur ein geringer Abschnitt einer Maschine zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens. Da die anderen Teile der Maschine in jeder üblichen Weise ausgebildet sein können, sind sie weggelassen worden, um die Darstellung nicht unnötigerweise zu komplizieren.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Form 11, die an einem vertikal auf and ab beweglichen Maschinenteil 10 befestigt ist. Die Form 11 soll einen feil 38 aus Schaumstoff festhaltenr den man mit einem anderen, in einem nicht gezeigten Halter festgehaltenen Teil 40 aus "Schaumstoff zusammenfügen will. Die Form besteht aus einem auf den Kopf gestellten, schalenförmigen Glied 12, das in horizontalem Schnitt rechteckig ist und rund um seine die Schalenöffnung begrenzende Kante eine Schulter 14 mit einer nach innen dem Boden der Schale
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zugekehrten, rundherumlaufenden Ausnehmung 15 aufweist. Ein Kanal 16 für Kühlmittel ist in der Schulter 14 angeordnet und erstreckt sich rund um die Öffnung des schalenförmigen Gliedes 12. Von der Oberseite des schalenförmigen Gliedes 12 ragt ein zentral angeordneter- Schaft 13 empor, welcher von kreisförmigem Querschnitt ist und einen zentralen Durchtrittskanal 41 besitzt, der sich auch durch den Boden des schalenförmigen Gliedes 12 hindurcherstreckt. Der Schaft 13 hat im Abstand von dem schalenförmigen Glied 12 eine ringförmige, erweiterte Partie 17, die eine rundherumlaufende Ausnehmung aufweist, in der eine Packung 18 aus Gründen angebracht ist, die aus dem folgenden näher ersichtlich sind. Der Schaft 13 mit der ringförmigen Partie 17 ist in einer im Maschinenteil 10 angeordneten Bohrung 19 verschiebbar. Die Bohrung 19 hat den gleichen Durchmesser wie die Partie 17 des Schaftes 13, verengt sich jedoch nach unten, so dass eine Schulter 42 gebildet wird, gegen die die ringförmige Partie 17 anschlägt, um die Abwärtsbewegung des schalenförmigen Gliedes 12 im Verhältnis zum Maschinenteil 10 zu begrenzen. Der Maschinenteil 10 hat an der nach unten gekehrten Seite um die Öffnung 19 einen abwärtsgerichteten Kragen 43> der die Aufwärtsbewegung des schalenförmigen Gliedes 12 begrenzt. Die Bohrung 19 ist oben von einem Pfropfen 20 begrenzt, der in die Bohrung hineinragt und eine mittlere öffnung zur Aufnahme des von der erweiterten Partie 17 emporragenden Teils des Schaftes 13 hat. Dieser emporragende Teil hat ein mit Gewinde 21 versehenes oberes Ende und an dem Gewindeende sind Muttern 22 in Anlage gegen die Oberseite des Pfropfens 20 geschraubt. Auf der Oberseite des Pfropfens 20 ist ein Anschluss 23 mit einer Gewindebohrung 24 befestigt. Die Gewindebohrung 24 steht mit einem Raum zwischen dem Pfropfen 20 und der Oberseite der ringförmigen Partie 17 des Schaftes 13 in der Bohrung 19 durch einen den Pfropfen durchsetzenden Kanal 25 in:Verbindung. Mit Hilfe des Anschlusses 23 bzw. der Gewindebohrung 24 und des Kanals 25 kann der letztgenannte Raum mit einer Druckluftquelle in Verbindung gesetzt werden. Um; den Raum zwischen dem Pfropfen 20 und der ringförmigen Partie 17 abzudichten, sind Dichtungen 26, 27, z.B. O-Ringe, rund um den in die Bohrung 19. hineinragenden Teil des Pfropfens 20 und rund mittlere Bohrung des Pfropfens 20 angebracht* durch welche
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sich der Schaft 13 erstreckt. Die Form 1-1 mit dem schalenförmigen Glied 12 und dem Schaft 13 kann sich somit zwischen einer unteren Stellung, die in Fig. 1 gezeigt ist und in der die Unterseite der ringförmigen Partie 17 gegen die Schulter 42 anliegt, und einer oberen Stellung bewegen, in welcher die nach oben gekehrte Fläche des schalenförmigen Gliedes 12 gegen die nach unten gekehrte Fläche des Kragens 43 anliegt.
In dem schalenförmigen Glied 12 ist eine Saugplatte 2 an einem Schaft 44 befestigt, der sich durch die mittlere Bohrung 41 des Schaftes 13 und durch den Pfropfen 20 hocherstreckt. Die Bohrung 41 ist im Abstand von ihrem unteren Ende verengt und zwischen dieser Verengung und der Oberseite der Saugplatte 28 ist eine Druckfeder 31 eingeschaltet. Der Schaft 44 hat an dem oberen Ende ein Gewinde 32, auf dem zwei Muttern 33 in Anlage gegen das obere Ende des Schaftes 13 geschraubt sind= Es leuchtet ein, dass man mit Hilfe der Muttern 33 die Höhe der Saugplatte 28 in dem schalenförmigen Glied 12 einstellen kann. Die Saugplatte hat einen mittleren Kanal 29, der sich an der nach unten gekehrten Fläche der Platte in eine Anzahl Kanäle oder Öffnuhgen 30 verzweigt, die in die genannte Fläche münden. Die Saugfunktion wird dadurch erzielt, dass der Kanal 29 mit Hilfe eines Gewindeanschlusses 45 an dem oberen Ende des Schaftes 44 an eine Vakuumquelle angeschlossen wird. Die Saugplatte 28 kann sich zwischen einer unteren Stellung an oder unterhalb der unteren Kante des Gliedes 12 und einer oberen Stellung mit der Oberseite in Berührung mit dem Boden des Gliedes 12 bewegen. Die Verschiebung erfolgt entgegen der Wirkung der Feder 31.
Um den Innenumfang des schalenförmigen Gliedes 12 ist eine Klemmvorrichtung 34 vorgesehen. Diese Vorrichtung 34 besteht aus einer Anzahl Schienen, von denen jede einen nach unten gerichteten Flansch 35, der sich teilweise in der Ausnehmung befindet, und einen gegen das Innere der Schale gerichteten Flansch 35 aufweist. Der Flansch 35 ist beabsichtigt, nach innen gegen das Innere der Schale verschoben zu werden, was dadurch erfolgt, dass der als Betätigungshebel dienende Flansch 36 entgegen der Wirkung einer Feder 37 hochgeschoben v/ird. Die Hochschiebung erfolgt mittels der Rückseite der Saugplatte 28, wie dies aus dem folgenden näher ersichtlich ist.
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Die beschriebene Vorrichtung wird zum dichten Zusammenfügen zweier Teile aus Schaumstoff in folgender Weise angewendet, Es wird angenommen, dass diese Teile aus einem rohrförmigen Mantel 40 und einem Deckel 38 bestehen, welcher dem Mantel nach dessen Abfüllung mit einer Ware aufgesetzt werden soll. Der Deckel 38 wird zunächst auf der Saugplatte 28 angebracht, was vorzugsweise automatisch erfolgt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich/ ist der Deckel grosser als die Öffnung im schalenförmigen Glied 12, weshalb die Deckelränder gegen die nach unten gekehrte Begrenzungsfläche des Gliedes 12 anliegen werden, falls die untere Fläche der Saugplatte 28 in einer Höhe mit dieser Begrenzungsfläche liegt. Nachdem der Deckel 38 in dieser Stellung angebracht worden ist, werden Heizbacken 39 eingeschoben und mit den Randteilen des Deckels 38 in Berührung gebracht, wobei eine vorausbestimmte Menge Deckelmaterial längs dieser Randteile zum Schmelzen gebracht wird. Der Mantel wird unterhalb des schalenförmigen Gliedes mit seiner Mittelachse mit der Achse der Saugplatte 28 zusammenfallend und in einem solchen Abstand festgehalten, dass keine Erhitzung des Mantelmaterials erfolgt. Das Mantelmaterial wird somit bei.der Raum- oder Umgebungstemperatur gehalten. Nachdem eine zufriedenstellende Menge geschmolzenen Materials längs der Deckelränder erhalten worden ist, werden die Heizbacken 39 entfernt und der Maschinenteil 10 nach unten geschoben. Nach einer gewissen Verschiebungsstrecke kommt die Unterseite des Deckels in Anlage gegen den nach oben gekehrten Rand des Mantels 40. Bei der fortgesetzten Abwärtsbewegung wird die nach unten gekehrte Begrenzungsfläche des schalenförmigen Gliedes 12 über die obere Endpartie des Mantels 40 geschoben, gleichzeitig wie die Saugplatte 28 entgegen der Wirkung der Feder 31 in das schalenform!ge Glied hineingeschoben wird. In manchen Fällen kann es erwünscht sein, diese Verschiebung des schalenförmigen Gliedes 12 einigermassen zu hemmen und in diesem Falle wird dem Raum'zwischen der ringförmigen Partie 17 und dem Pfropfen 2 0Druckluft zugeführt. Durch diese Druckluftzufuhr, die bei dem Arbeitsverlauf veränderlich sein kann,, erhält man eine Federungswirkung, so dass sich eine maximale Presskraft im Verhältnis su der Druckfestigkeit des Kunststoffes erzielen lässt. Wenn sich die Saugplatte ^28 entgegen der Wirkung der Feder 31 in
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das schalenform!ge Glied hineinbewegt, werden die Ränder des Deckels 38 wegen der Anlage gegen die nach unten gekehrte Begrenzungsfläche des schalenform!gen Gliedes nach unten und innen in Richtung gegen den oberen Rand des Mantels gebogen. Wenn sich die Saugplatte 28 eine gewisse Strecke in das schalenform!ge Glied 12 hineinbewegt hat, stösst sie mit ihrer Rückseite gegen den Betätigungsflansch 36 der Klemmschienen, die dadurch gekippt werden, so dass sich der Flansch 35 der Schienen nach innen gegen das Innere des schalenförmigen Gliedes hineinbewegt und dort auf die jetzt über den Mantel herabgebogenen Randteile des Deckels trifft und diese in die in Fig. 3 gezeigte Endstellung gegen die Aussenseite des Mantels drückt. Das geschmolzene Decke!material kommt dabei mit dem kühlen Mantelmaterial in Berührung, wobei zunächst diejenige Fläche des Mantelmaterials, die mit dem geschmolzenen Material des Deckels in Berührung kommt,, schnell schmilzt und danach ein schnelles Erstarren durch Wärmeableitung teils durch den Mantel 40 und teils durch die Klemmschienen erfolgt, die deswegen ziemlich kühl sind, weil sie sich in der Ruhestellung in der Nähe des Kühlmittelkanals IS befinden. Da die geschmolzenen Randteile in Anlage gegen die Aussenseite des Mantels gebracht werden, kann geschmolzenes Material nicht in den somit hergestellten Behälter eindringen.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist zum Verschliessen einer rechteckigen Verpackung bestimmt und aus diesem Anlass sind selbstverständlich zwei weitere Klemmvorrichtungen 34 über die beiden dargestellten hinaus senkrecht zu diesen angeordnet. Ausser diesen Vorrichtungen sind vorzugsweise feste Formungsorgane für die Ecken der Verpackung im Glied 12 vorgesehen, auf welche Formungsglieder der Dackel 38 und das obere Ende des Mantels anstossen, wenn sie in das Glied 12 hineingelangen. Mit Hilfe dieser festen Klemmorgane wird eine oft erforderliche, zusätzliche Stauchung der Verpackungsecken zustandegebracht .
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Claims (10)

Patentansprüche
1.!Verfahren zum dichten Zusammenfügen von zwei Teilfen aus Schaumstoff, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des ersten Teils (38) mittels Heizbacken (39) od.dgl. zum Schmelzen erhitzt wird, während der zweite Teil (40) bei einer bedeutend niedrigeren Temperatur, vorzugsweise Raumoder Umgebungstemperatur, gehalten wird und dass die Teile danach unmittelbar zusammengeführt werden, wodurch diejenige Flächenpartie des zweiten Teils, die mit der Schmelze des ersten Teils in Berührung kommt, schnell schmilzt, wonach der zweite Teil (40) als Wärmeableiter funktioniert, damit ein schnelles Erstarren der geschmolzenen Partien herbeigeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Zusammenführung der beiden Teile der erste Teil einer Druck- und/oder Formungswirkung ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der erste Teil aus einem Deckel oder einem Boden eines Behälters oder einer Verpackung und der zweite Teil aus dem Mantel des Behälters oder der Verpackung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (38) auf einer Saugplatte (28) angebracht wird, die in einem schalenförmigen Glied (12) zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Deckelaufηahmefläche in oder unterhalb einer Ebene liegt, die sich durch diejenige Kantenfläche erstreckt, die die öffnung des schalenförmigen Gliedes (12) begrenzt, und einer zweiten Stellung in dem genannten schalenförmigen Glied (12) verschiebbar ist, wobei die Umfangsabmessung der öffnung kleiner ist als die entsprechende Abmessung des Deckels, dass die Heizbacken (39) gegen die von der Saugplatte (28) abgekehrte Seite des Deckels (38) längs eines vorausbestimmten Randteils davon zum Schmelzen einer bestimmten Menge Kunststoff in Anlage gebracht werden, dass der Deckel (38) und der Mantel (40) nach Entfernung der Heizbacken zusammengeführt werden und dass das schalenform!ge Glied (12) über das Mantelende geführt wird, gleichzeitig wie es der Saugplatte (28) erlaubt wird, sich in das schalenförmige Glied (12) hineinzubewegen, wobei die von den Kanten der Saugplatte vorragenden Ränder des Deckels (38)
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auf Grund der Anlage gegen die die öffnung des schalenförmigen Gliedes umgebende Kante nach unten gebogen werden, so dass die geschmolzene Partie dieser Ränder in Anlage gegen die Aussenseite des Mantels gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gegen die Aussens"eite des Mantels (40) umgebogenen Randteile des Deckels von einer im schalenförmigen Glied untergebrachten, bei dem Hineinziehen der Saugplatte in das Glied gegen den ganzen Umfang des Mantels anpressbaren Vorrichtung (34) betätigt werden.
5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Zusammenfügen eines ersten Teils und eines zweiten Teils aus Schaumstoff gemäss irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halter für jeden Teil angeordnet ist, dass Heizbacken (39) zwischen einer Ruhestellung und einer Stellung in Berührung mit dem ersten Teil (38) verschiebbar sind, um einen Abschnitt des ersten Teils zu schmelzen, während der zweite Teil (40) im Abstand davon und bei einer bedeutend niedrigeren Temperatur, vorzugsweise Raum- oder Umgebungstemperatur, gehalten wird, und dass die Halter in bezug aufeinander beweglich sind, um nach dem Schmelzen eines Abschnittes des ersten Teils die Teile schnell zusammenzuführen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druck- oder Klemmvorrichtung (34) gegen die Fuge zwischen den beiden Teilen (38, 40) nach deren Zusammenführung anpressbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 zum dichten Zusammenfügen eines den ersten Teil bildenden Deckels oder Bodens und eines den zweiten Teil bildenden Mantels zur Herstellung einer Verpackung, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter für den ersten Teil bzw. den Deckel oder den Boden aus einem schalenförmigen Glied (12) mit einer Saugplatte (28) besteht, welch letztere zwischen einer Stellung in oder ausserhalb einer Ebene, die sich durch diejenige Kante erstreckt, die die Öffnung des schalenförmigen Gliedes (12) begrenzt, und einer Stellung im Innern des schalenförmigen Gliedes (12) verschiebbar ist, wobei die Umfangsabmessung der Öffnung kleiner ist als die entsprechende Abmessung des Deckels.
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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter für den Mantel (40) ortsfest ist, während das schalenförmige Glied mit der Saugplatte (28) auf den genannten Halter zu und von ihm weg beweglich ist, und dass die Saugplatte
(28) automatisch in das schalenförmige Glied (12) hineingeschoben wird, wenn das genannte Glied dem Mantel (40) so nahe gebracht worden ist, dass der Deckel oder der Boden gegen den Mantel anstösst, wobei der mittels der Heizbacken behandelte, sich über die Kante des schalenform!gen Gliedes hinauserstreckende Randteil des Deckels oder des Bodens in Richtung gegen die Aussenseite des Mantels umgebogen wird.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Druck- oder Klemmvorrichtung (34) rund um den Innenumfang des schalenform!gen Gliedes (12) erstreckt und etwa senkrecht zu dem in das schalenförmige Glied eingeführte Mantelende verschiebbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- oder Klemmvorrichtung aus mindestens zwei kippbaren Schienenorganen besteht, von denen jedes längs seiner einen Längskante gelagert ist und von dieser Kante sich erstreckende, in die Bewegungsbahn der Saugplatte hineinragende Betätigungsglieder (36) aufweist, mit denen die Saugplatte (28) eingreifen soll, um das Schienenorgan gegen den Mantel zu kippen, wenn die Saugplatte eine vorausbestimmte Strecke in das schalenförmige Glied hineingeschoben worden ist.
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