-
"Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden
-
von Kunststoffolien" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden
von Kunststoffolien, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
-
Bei Verpackunssmaschinen, bei denen Waren irgendwelcher Art in aus
zwei miteinander verschweißten Folien bestehenden Beuteln verpackt werden, ergibt
sich das Problem, die fertigen Beutel durch Schnitte voncinander zu trennen bzw.
auch die Reutel mit bestimmten Randkonturen zu versehen.
-
In der Regel sind dabei jeweils zwei Folien und zwar die Oberfolie
und die Unterfolie zu durchtrennen. In besonderen Fällen kann sich aber auch die
Notwendigkeit ergeben, eine einfache Kunststoffolie zu durchschneiden oder mehrere
Schichten derartiger Folien zu durchtrennen.
-
Für den genannten Zweck sind Schneidwerkzeuge bekannt, die nach Art
einer Schere arbeiten und aus einem Obermesser und einem Untermesser bestehen. Das
Obermesser und das Untermesser müssen in geeigneter Weise in der Maschine angeordnet
und bewegt werden um ein Zusammenwirken zu ergeben. Der Aufbau ist kompliziert,
wenn bedacht wird, daß nicht nur geradlinige Schnitte auszuführen sind, sondern
auch Konturen geschnitten werden müssen. Die Herstellung solcher Schneidwerkzeuge
ist aufwendig und das Nachschleifen ist schwierig.
-
Gelingt kein vollständiger Schnitt, ergeben sich Störungen, da beispielsweise
die Fertigpackungen nicht exakt voneinander getrennt werden.
-
Es sind auch Schneidwerkzeuge bekannt, bei denen ein sogenannter ziehender
Schnitt erfolgt. Dabei wird ein einzelnes Messer ohne genau angepaßtes Widerlager
durch die Folie gezogen. Das Messer benötigt einen besonderen Antrieb und in der
Regel sind nur geradlinige Schnitte möglich.
-
Der Versuch, ein Schneidwerkzeug für den in Rede stehenden Zweck derart
auszugestalten, daß es bei seiner Fsewequnç die Folie augen ein im wesentlichen
ebenes Widerlager drückt, führt nicht zu befriedigenden Ergebnissen. Wegen der Zähigkeit
der zu schneidenden Kunststoffolien ist es notwendig, daß sich beim Schneidvorgang
das Schneidwerkzeug und das Widerlager so weit nähern, daß sie aneinander anliegen.
-
Dies bedingt, daß sowohl das Schneidwerkzeug als auch das Widerlager
ausreichend parallel ausgerichtet sein müssen.
-
Schon die unvermeidbaren Deformierungen unter der Belastunvw bzw.
geringfügige Verschleißerscheinungen verhindern dies aber. Verbleibt zwischen den
Messern im Widerlager ein Spalt, wird die Folie nicht durchgetrennt.
-
Die Anwendung hoher Schneidkräfte führt zu keiner Problemlösung. Zwar
ist es dann möglich, daß das Messer jeweils am Widerlager zur Anlage kommt. Der
Verschleiß nimmt aber dann erheblich zu. Die angewandten hohen Kräfte belasten zudem
den gesamten Maschinenantrieb.
-
Es ist ferner eine Scheidvorrichtung bekannt, bei der ein Schneidrad
parallel zur Oberfläche der zu durchtrennenden Kunststoffolie bewegt wird, die von
einem Widerlager abgestlitzt ist. Auch hierfür wird ein besonderer Antrieb benötigt
und es ist sehr schwierig, Konturen zu schneiden.
-
Allen bekannten Schneidvorrichtungen ist gemeinsam, daß dann, wenn
komplizierte Formen geschnitten werden sollen, die Herstellung der Messer sehr aufwendig
ist und daß an den messern immer ein hoher Verschleiß auftritt, der zu kurzen Standzeiten
führt.
-
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren bzw.
eine Vorrichtung zum Schneiden von Kunststoffolien für den in Rede stehenden Zweck
vorzuschlagen, mit dem es möglich ist, mit verhältnismanig geringen Schneidkräften
auszukommen, ohne daß komplizierte Antriebsmechanismen angewandt werden müssen.
-
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren um Schneiden von Kunststoffolien,
wobei ein Messer gegen die Folie gedriickt wird, die von einem Widerlager abgestützt
ist.
-
I, L'rfindung schlägt vor, daß der Schnittbereich der Kunststoffolie
bis unter die Schmelztemperatur der Kunststoffolie erwärmt wird.
-
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Schwierigkeiten
beim Schneiden einer Kunststoffolie mittels eines Messers, das die Kunststoffolie
gegen ein Widerlager drückt, darauf beruhen, daß die Kunststoffolie der Messereinwirkung
mit erheblicher Zähigkeit begegnet. Im Gegensatz zu vielen anderen Werkstoffen ergibt
sich bei diesem Schneidvorgang keine nennenswerte Kerbwirkung. Vielmehr stellt sich
an der Messerschneide auch bei sehr scharfkantigem Messer ein Zusammenstauchen der
Kunststoffolie ein. Dabei wird zwar die Kunststoffoiie niedergedrückt. So lange
jedoch das Messer nicht Kontakt mit dem Widerlager bekommt, ergibt sich nur eine
mehr oder weniger elastische Verformung, wobei möglicherweise gerade durch den Stauch-
und Quetschvorgang im Schnittbereich eine Verfestigung der Kunststoffolie oder der
Kunststoffolien eintritt.
-
Wenn nun, wie die Erfindung vorschlägt, der Schnittbereich bis unter
die Schmelztemperatur erwärmt wird, wird die vorstehend beschriebene Zähigkeit des
blaterials eliminiert und es kommt zu einer plastischen Verformung in dem Sinne,
daß im Schnittbereich das Kunststoffmaterial 1 von der Schneide geteilt wird.
-
Die aufzuwendenden Kräfte werden dadurch viel geringer und es ist
leicht möglich, daß die Schneide Kontakt mit dem Widerlager erhält und zwar schon
unter verhältnismäßig oeringen Preßdrücken. Dadurch ergibt sich dann eine völlige
Trennuns an der Schnittstelle. Aber auch dann, wenn gegebenenfalls durch Verschleißerscheinungen
oder aus anderen Umständen eine vollständige Durchtrennung an der Schnittstelle
nicht eintritt, sind die lialtekräfte des restlichen Materials der Kunststoffolie
so gering,
daß sie das völlige Trennen beispielsweise von zwei Verpackungsbeuteln
nicht mehr behindern.
-
Es ist bekannt, Kunststoffolien dadurch zu schneiden, daß die Folien
durchgeschmolzen werden. Dies wird beispielsweise beim Trennschwißen angewandt,
wobei gleichzeitig Folien verschweißt und durchgetrennt werden. Die gleiche tzberlequna,
kann allein auch zum Durchtrennen benützt werden. Dabei wird dann ein beheiztes
Schneidmesser oder auch ein Schneiddraht verwendet, der die Folie bis zum Schmelzen
erhitzt. Die auf diese Weise erzeugten Schneidkanten befriedigen jedoch im Aussehen
nicht. Durch das Schmelzen treten Verdickungen bzw.
-
Ausfransungen auf, die unerwünscht sind. Bei der Erfindung ergeben
sich diese Erscheinungen jedoch nicht, da die Kunststoffolien nicht durchgeschmolzen,
sondern die erweichten Kunststoffolien durchgeschnitten werden.
-
Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von Kunststoffolien gesprochen
wird, so sind im allgemeinen immer zwei möglicherweise miteinander verschweißte
Folien gemeint, bei denen der Schneidvorgang anzuwenden ist. Die Erfindung ist aber
auch bei einschichtigen oder mehrschichtigen Kunststoffolien anwendbar.
-
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß die anzuwendenden Kräfte beim Schneidvorgang gegenüber den herkömmlichen Schneidverfahren
stark reduziert sind. Dadurch ergeben sich wesentlich verminderte Belastungen des
Maschinengestells und des Antriebs und dementsprechend eine höhere Lebensdauer dieser
Teile. insbesondere wird es auch möglich, die anzuwendenden messerartioen Schneidwerkzeuge
mit geringerem Aufwand herzustellen.
-
Für die Erwärmung des Schnittbereiches der Kunststoffolie können verschiedene
Erwärmungsverfahren angewandt werden.
-
Es kann das Messer beheizt sein oder auch das Widerlager.
-
Auch andere Vnrmcquellen, die durch Strahlung oder durch einen heißen
Gas- oder Luftstrom eine Erwärmung herbeiführen, sind anwendbar.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist
gekennzeichnet durch ein messerartiges Schneidwerkzeug auf der einen Seite der zu
schneidenden Kunststoffolie und ein Widerlager auf der anderen Seite der Kunststoffolie,
wobei das Schneidwerkzeug und das Widerlager mittels einer Antriebseinrichtung eine
gegeneinander gerichtete Relativbewegung ausführen und wobei eine auf den Schnittbereich
einwirkende Beheizungseinrichtung vorgesehen ist.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise ein beheiztes
Messer aufweisen oder eine Heizung im Widerlager.
-
Durch eine Wärmequelle neben dem Messer oder dem Widerlager, die durch
Heißluft oder Bestrahlung auf den Schnittbereich wirkt, kann ebenfalls das erfindungsgemäße
Verfahren durchgeführt werden.
-
Eine vorzugsweise angewandte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ein Messer in Form eines Bandes mit einer seitlichen
Schneide, das in einen der Bandform angepaßten Halter eingelassen ist. Der Halter
kann dabei aus Holz oder einem anderen geeigneten Werkstoff, aus Aluminium oder
Kunststoff bestehen.
-
Sciineideinrichtungen, die aus einem Bandstahl bestehen, sind an sich
zum Schneiden von Pappe oder ähnlichen Werkstoffen bekannt.
-
Beim Schneiden solcher Werkstoffe sind von vorneherein geringere Kräfte
aufzuwenden, da diese Werkstoffe kerbempfindlich sind. Ein ausreichendes Durchtrennen
von Pappe wird schon dann erreicht, wenn das Messer vom Widerlager noch einen nennenswerten
Abstand aufweist. Andererseits läßt sich bei Pappe oder ähnlichen Werkstoffen der
Schneidvorgang durch eine Temperaturveränderung nicht merklich beeinflussen.
-
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch die Schneidstation einer
Vakuumverpackungsmaschine mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine
Schnittdarstellung entsprechend der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 und 4 Einzeldarstellungen
abgewandelter Ausführungsbeispiele der Erfindung.
-
In der Darstellung der Fig. 1 wird von den Säulen 12 die Taverse 13
getragen, an der mittels der Haltebleche 14 das messerartige Schneidwerkzeug 1 befestigt
ist. Dieses Messer besteht im wesentlichen aus dem Halter 11 in dem das Band 9 eingelassen
ist. Der Halter kann beispielsweise aus Holz bestehen und das Band 9 besitzt an
seiner Unterkante eine Schneide 10. Das Band kann eine ebene Gestalt besitzen. Es
ist aber auch möglich, dem Band beliebige Konturen zu gehen. Die Ausnehmung im Halter
11 ist dem nand sinngemäß anzupassen.
-
Weitere Mittel zur Verbindung des sandes 9 mit dem kalter 11 sind
nicht näher dargestellt.
-
An den Säulen 11 ist der Schlitten 1.5 in Richtung der Pfeile 16 beweglich.
Am Schlitten 15 stützt sich das Widerlager 3 ab, da es aus dem Unterteil 17 und
dem Oberteil 18 besteht. Im Unterteil 17 sind Heizelemente 7 vorgesehen, die auch
das Oberteil 18 ausreichend erwä rmen insbesondere deren obere Fläche 19. Das Widerlager
3 ist über die Federn 20 nachgiebig auf dem Schlitten 15 abgestützt.
-
Zwischen der oberen Fläche 19 des Widerlagers 3 und der Schneide 10
des Messers 1 ist ausreichend Raum für die durchgeführten Verpackungen 21. Im Arbeitstakt
der Maschine bewegt sich der Schlitten 15 nach oben und drückt den Schnittbereich
5 der Folien 2 gegen die Schneide 11 des Messers 1.
-
Da das Widerlager 3 und insbesondere auch die obere Fläche 19 ausreichend
erwärmt ist, erwärmt sich auch der Schnittbereich 5. Die Schnittkraft bleibt gering,
so daß die Festigkeit des relativ einfach gebauten Messers 1 den auftretenden Kräften
gewachsen ist. Am Ende des hubes des Schlittens 15 ergibt sich eine Verformung der
Federn 20 und damit eine elastische Anlage der esserschneide am Widerlager.
-
Während im Ausflihrungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 die Beheizung
des Schnittbereiches durch die Erwärmung des Widerlagers 3 erfolgt, ist beim Ausführungsbeispiel
nach der Fin. 3 vorgesehen, daR das messer 1 eine beispielsweise elektrisch wirdende
Beheizung 6 aufweist, deren Anschlüsse mit 4 bezeichnet sind.
-
Rc i m Ausfiihrun'sbeispiel nach der Fig. 4 ist neben dem '*riderlager
3, das beispielsweise eine Ausbildung besitzen kann wie im AusfI.ihrungsbeispiel
nach den Fig. 1 und 2 eine Beheizung 8 vorgesehen, die aus einem Heißluftkanal besteht,
der einen lle; (luftstrom 21 gegen den Schnittbereich lenkt.
-
Es ist klar, daß beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 dann, wenn
das Widerlager die Relativbewegung ausfiihrt, die Beheizung erst relativ spät wirksam
wird, während bei einer Beheizung des Schnittbereiches an relativ unbewegtichen
Teilen eine längere Heizzeit zur Verfügung steht.
-
Im allvemeinen genügt es, wenn für die erfindungsgemäßen Zwecke eine
einzige Heizeinrichtung vorgesehen wird. In besonderen Fällen kann es jedoch auch
empfehlenswert sein, mehrere Heizeinrichtungen gleichzeitig anzuwenden, beispielsweise
diejenige nach den Fig. 1 und 2 und diejenige nach der Fig. 3.
-
Im allgemeinen ist bei der Erfindung die Schneidkante des messerartigen
Schneidwerkzeuges in einer Ebene angeordnet, die parallel zur Ebene des Widerlagers
ausgerichtet ist und beim Schneid\organg bewegen sich das Schneidwerkzeug und das
Widerla@ er gegeneinander. Die Erfindung ist aber auch anwendbar bei Schneidwerkzeugen
anderer Gestalt, beispiels weise X enn das Schneidwerkzeug als abrollbares Rad atlsgebildet
ist. Entsprechend kann auch das Widerlager als Walze gestalte sein. Derartige Vorrichtungen
können dann angewandt werden, wenn die Schneidkontur dies zuläßt bzw. wenn die Folie
be im Schneidvorgang voranbewegt wird.
-
Die vei schiedenen Vorrichtungen können aber auch miteinander kombini@rt
werden beispielsweise in der Weise, daß für die Anbringung von Längsschnitten zwischen
einzelnen Beutelreihen bei Verpackungsmaschinen abwälzbare Schneidwerkzeuge bzw.
-
Widerlager angewandt werden, während für die Ouerschnitte beispielsweise
Folie in der Zeichnung gezeigten Vorrichtungen Anwendung finden.
-
Die Erfindung ist auch bei Teilschnitten anwendbar, beispielsweise
bei begrenzten Ausschnitten aus Kunststoffolien. Auch hierbei können Schneidwerkzeuge
oder Widerlager angewandt werden, die eine Abwa"izbewegung ausführen.