DE2812137A1 - Verfahren zum herstellen eines stegnahtverschlusses an einer insbesondere einen giebel aufweisenden faltschachtel - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines stegnahtverschlusses an einer insbesondere einen giebel aufweisenden faltschachtel

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Description

Anm. : Jagenberg-Werke AG3 Himmelgeister Str., 1IOOO Düsseldorf
Verfahren zum Herstellen eines Stegnahtverschlusses an einer insbesondere einen Giebel aufweisenden Faltschachtel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stegnahtverschlusses an einer insbesondere einen Giebel aufweisenden Faltschachtel aus mit thermoplastischem Kunststoff beschichteten Kartonmaterial durch Ultraschallschweißen.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden die miteinander zu verschweißenden Bereiche der Stegnaht nach dem Falten des Giebels der Faltschachtel zwischen einem sogenannten Amboß und einer durch Ultraschallwellen in Vibration versetzte Sonotrode gebracht. Durch Erregen der Sonotrode mit Ultraschallwellen wird die an den einander zugekehrten Seiten der miteinander zu verschweißenden Bereiche vorgesehene Kunststoffschicht aufgeweicht und verschweißt. Die Praxis hat nun gezeigt, daß insbesondere dann, wenn die Innenseiten der Faltschachtel zusätzlich noch eine Alufolie tragen, die durch Ultraschallschweißen hergestellte Stegnaht nicht mit der gewünschten Sicherheit die Faltschachtel verschließen kann. In der Stegnaht bilden sich nämlich kraterartige offene Stellen aus (US-PS 3 910 014).
909839/029?
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art dahin zu verbessern, daß durch Ultraschallschweißen eine einwandfreie, die Faltschachtel abdichtende Stegnaht herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Palten der Stegnaht deren zu verschweißende Bereiche auf der dem Schachtelinnern zugekehrten Seite der herzustellenden Schweißnaht durch von außen einwirkende Druckkräfte zusammengehalten v/erden und diese Druckkräfte während es Schweiß- und Abkühlvorganges wirksam sind.
Die Erfindung führte zu dem überraschenden Ergebnis, daß mit den herkömmlichen Ultraschallschweißverfahren eine einwandfreie, d.h. kraterfreie und damit völlig dichte Stegnaht als Verschluß für die Faltschachtel erhalten werden kann, wenn die beiden zu verschweißenden Bereiche während des Schweißvorganges fest aufeinander gehalten werden. Die Erfindung ist bei dieser Lösung von der Erkenntnis ausgegangen, daß die miteinander zu verschweißenden Bereiche der Stegnaht aufgrund der Rückstellkräfte des Kartonmaterials nach dem Faltvorgang des Giebels während des Schweißvorganges trotz der hohen Frequenz der auf die Schweißnaht zu und wieder wegbewegten Sonotrode nicht fest genug aufeinander liegenbleiben. Diesen Nachteil kann man aber mit den erfindungsgemäßen äußerst einfachen Mitteln auffangen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Druckkräfte längs einer parallel zu der Schweißnaht und mit geringem Abstand zu dieser verlaufenden Linie wirksam. Mit dieser Maßnahme gibt man zum Rand verdrängtem thermoplastischem Material eine Ausweichmöglichkeit. Vorzugsweise sind die Druckkräfte mit geringem Abstand von der Faltlinie(zwischen Stegnaht und Giebel) wirksam. Bei dieser Ausgestaltung wird selbst mit nur auf einer Linie wirksamen Druckkräften unter
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Ausnutzung des Knickpunktes der Bereiche der Stegnaht gewährleistet, daß diese Bereiche während des Schweißvorganges zusammengehalten werden.
Die mechanische Stärke der Schweißnaht und deren Dichtigkeit kann weiter dadurch verbessert werden, daß der Druck in der Schweißnaht beim Schweißvorgang vom Zentrum der Schweißnaht zu dem dem Schachtelinnern zugekehrten Rand derart stetig abbaut, daß der vom Zentrum zum Rand hin verdrängte thermoplastische Kunststoff eine V-Naht bildet.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist als Schweißwerkzeuge einen Amboß und eine damit zusammenarbeitende und mit Ultraschallwellen in Vihration versetzbare Sonotrode auf. Eine solche Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß schachtelseitig sowohl neben dem Amboß als auch heben der Sonotrode und mit geringem Abstand vom Amboß und von der Sonotrode zusammenarbeitende Preßwerkzeuge vorgesehen sind. Vorzugsweise weist der Amboß eine in Richtung der Stegnaht verlaufende und im Querschnitt gewölbte Rippe auf, die der Sonotrode als Anschlagfläche dient.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die ein Teil der Schweißwerkzeuge während des Schweißvorganges zeigt.
Die für das Schweißverfahren benötigte Schweißvorrichtung besteht aus einem Amboß 1 und eine? damit zusammenwirkenden, mit Ultraschall arbeitenden Sonotrode 2 als Schweißwerkzeuge, Eine solche Schweißvorrichtung ist im Prinzip bekannt (US-PS 3 468 731).
Neben dem Amboß 1 ist unter Belassung eines Spaltes k auf der einer Faltschachtel 3 zugekehrten Seite ein Faltwerkzeug 5 auf demselben Träger 6 angeordnet. Neben der Sonotrode 2
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ist unter Belassung eines dem Spalt k gegenüberliegenden Spaltes 7 auf der Faltschachtel 3 zugekehrten Seite ein mit dem ersten Faltwerkzeug 5 zusammenarbeitendes zweites FaIt-
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werkzeug/angeordnet, das an einem nicht dargestellten Träger der Sonotrode 2 über eine nicht dargestellte Druckfeder abgestützt ist. Die Bewegung der Schweiß- und Faltwerkzeuge 1, 2, 5j 8 erfolgt zangenartig. Dies kann mittels eines an sich bekannten Antriebes erfolgen (DE-OS 2 520 400).
Wenn die Faltschachtel 3 mit dem noch offenen aber Faltlinien aufweisenden Giebel 9 in den Bereich der noch offenen
Faltwerkzeuge 5, 8 in Querlage transportiert wird, bewegen die Faltwerkzeuge 5* 8 sich zangenartig aufeinander zu und bringen dabei den Giebel 9 in die in der Zeichnung dargestellte Faltstellung, bei der der eigentliche Schweißvorgang erfolgen kann.
Während des Schweißvorganges werden die miteinander zu verschweißenden, innenseitig mit thermoplastischem Kunststoff, z.B. Polyäthylen, beschichteten Stegnahtbereiche 1O3 11 unmittelbar oberhalb der Faltlinien 12, 13 durch die Faltwerkzeuge 5, 8 auf der gesamten Länge der Stegnaht zusammengehalten. Mit geringem Abstand -von den Faltwerkzeugen 5> 8 greifen die Schweißwerkzeuge 1, 2 an. Sobald die Sonotrode mit Ultraschallwellen erregt wird, weicht der thermoplastische Kunststoff auf und wird aufgrund der etwas konvex gewölbten Oberfläche des Ambosses 1 zu den Rändern hin derart verdrängt, daß sich hier V-Nähte Ik3 15 bilden. Diese V-Nähte Ik, 15 sind sowohl für die mechanische Festigkeit als auch für die Dichtigkeit des Verschlusses von erheblicher Bedeutung.
Nachdem sich auf diese Weise die Schweißnaht gebildet hat, kann die Ultraschallerregung abgeschaltet werden. Die Steg-
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- ir -
nahtbereiche 10, 12 werden aber noch für eine kurze Zeit durch die Faltwerkzeuge 5, 8 zusammengehalten, bis daß die Schweißnaht genügend abgekühlt ist, um aus eigener Kraft die Bereiche zusammenhalten zu können.
Da bei der Erfindung die möglichen Rückstellkräfte der Stegnahtbereiche 10, 12 von den Faltwerkzeugen 5, 8 aufgefangen werden, bleiben die Stegnahtbere'iche 10, 11 im Schweißnahtbereich während des Schweißvorganges aufeinander liegen. Zu einer für die mechanische Festigkeit und die Dichtigkeit nachteiligen Kraterbildung während des Schweißvorganges kommt es nicht mehr.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt auch in vorrichtungstechnischer Hinsicht insofern Vorteile, als keine zusätzlichen Werkzeuge für das Zusammenhalten der Stegnahtbereiche erforderlich sind/ sondern dafür die in jedem Fall vorhandenen, im vorliegenden Fall aber gemeinsam mit den Schweißwerkzeugen betätigten Faltwerkzeuge verwendet werden können.
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Claims (1)

  1. PATENTANWÄLTE:
    Dipl.-lng. W. COHAUSZ · Dipl.-lng. R. KNAUF Dr.-lng., Dipl.-Wirlsch Ing. A. GERBER Oipl.-lng H. B. COHAUSZ
    17- März 1978
    Ansprüche :
    1.) Verfahren zum Herstellen eines Stegnahtverschlusses an einer insbesondere einen Giebel aufweisenden Faltschachtel aus mit thermoplastxschem Kunststoff beschichteten Kartonmaterial durch Ultraschallschweißen, dadurch gekennzeichnet", daß nach dem Palten der Stegnaht deren zn verschweißende Bereiche auf der dem Schachtelinnern zugekehrten Seite der herzustellenden Schweißnaht durch von außen einwirkende Druckkräfte zusammengehalten werden und diese Druckkräfte während des Schweiß- und Abkühlvorganges wirksam sind.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckkräfte längs einer parallel zu der Schweißnaht und mit geringem Abstand zu dieser verlaufenden Linie wirksam sind.
    3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet , daß die Druckkräfte mit geringem Abstand von der Faltlinie (12", 13) wirksam sind.
    k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33 dadurch gekennzeichnet , daß der Druck in der Schweißnaht beim Schweißvorgang vom Zentrum der Schweißnaht zu dem dem Schachtelinnern zugekehrten Rand derart stetig abnimmt, daß der vom Zentrum zum Rand hin verdrängte thermoplastische Kunststoff eine V-Naht bildet.
    K/Tn. - 32 073
    9839/028?
    ORfGiNAL INSPECTED
    5· Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit Sehweißwerkzeugen, bestehend aus einem Amboß und einer damit zusammenarbeitenden und mit Ultraschallwellen in Vibration versetzbaren Sonotrode, dadurch gekennzeichnet , daß schachtelseitig sowohl neben dem Amboß (1) als auch neben der Sonotrode (2) und mit geringem Abstand von Amboß (1) und Sonotrode (2) zusammenarbeitende Preßwerkzeuge (5,8) vorgesehen sind.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 53 dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (1) eine in Richtung der Stegnaht (10,11) verlaufende und im Querschnitt gewölbte Rippe aufweist, die der Sonotrode (2) als Anschlagfläche dient
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