DE3327340A1 - Heizanordnung zum thermischen kleben von folien aus kunststoff und verfahren zum betrieb der heizanordnung - Google Patents

Heizanordnung zum thermischen kleben von folien aus kunststoff und verfahren zum betrieb der heizanordnung

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DE3327340A1
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Schweizerische Industrie Gesellschaft
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Description

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DlPL-ING. WILHELM STELLRECHT M.8c. DIPL-PHYS. DR. DIETER GRI66SBACH
DIPL-PHYS. WALTER HAECKER - 4 - DIPL1-PHYS-OR. ULRICH BÖHME
PATENTANWÄLTE UHLANDSTR. 14c - 7000 STUTTGART 1
Heizanordnung zum thermischen Kleben von Folien aus Kunststoff und Verfahren zum Betrieb der Heizanordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizanordnung zum thermischen Kleben von Folien aus Kunststoff gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Betrieb der Heizanordnung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 4.
In der VerpackungsIndustrie ist es bekannt, bandförmiges Verpackungsmaterial mittels einer Längssiegelnaht zu einem Schlauch zu verbinden. Dazu sind Siegelbacken vorhanden, mit denen die zu verschmelzenden Folien aus thermoplastischem Kunststoff auf die Schmelztemperatur erwärmt und dann zusammengepresst werden.
Eine Vorrichtung zum Heizen und Andrücken eines Siegelbackens
auf einen Gegenhalter ist beispielsweise in der CH-A 598 995 beschrieben. Weil bekanntlich solche Vorrichtungen gut arbeiten, wenn die Siegelbacken vergleichsweise kurz sind, wird vorgeschlagen, den Siegelbacken in mehrere Teile zu unterteilen, die aufeinander ausgerichtet und gegenüber einem Träger abgefedert sind.
Es hat sich gezeigt, dass infolge der gleichbleibenden Wärme und dem Stromfluss die elektrischen Anschlüsse zu den Heizelementen verzundern und dadurch der Uebergangswiderstand vergrössert wird. Damit nimmt die Heizleistung des Wärmeelementes ab und die Siegelnähte werden früher oder später schlechter verschweisst. Bis man dies jedoch feststellt und dann diese Fehler beheben kann, ist es denkbar, dass Stellen ungenügend verschweisst sind, was bei gasdichten Verpackungen nicht riskiert werden darf.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung Wege aufzuzeigen, um die Siegelbacken über lange Zeit hinweg auf die benötigte Temperatur zu erwärmen und trotz fortschreitender Verzunderung die Betriebssicherheit über längere Zeit aufrecht zu erhalten.
Erfindungsgemäss wird dies durch eine Heizanordnung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Heizanordnung ist im Patentanspruch 4 gekennzeichnet.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Aufriss eines Siegelbackens, zum Teil geschnitten,
Fig. 2 eine Schnittansicht des Siegelbackens gemäss der Schnittlinie II-II in Fig. 1 in vergrössertem Massstab,
Fig. 3 und 4 vereinfachte Schnittansichten ähnlich derjenigen in Fig. 2 zur Darstellung der Wärmeflusslinien, und
Fig. 5 ein Blockschema zur Erläuterung der Steuerung und des Betriebes der erfindungsgemässen Heizanordnung.
Der Siegelbacken gemäss Fig. 1 und 2 umfasst einen Backenkörper 1, in welchem zwei elektrische Heizstäbe 2, 3 und zwei seitlich angeordnete Temperaturfühler 4, 5 eingebettet sind. Der Backenkörper 1, der aus gut wärmeleitendem Material, vorzugsweise Kupfer, besteht, ist mittels zwei Klemmbacken 11, 12 unter Zwischenlage von Streifen 13, 14, 15 aus Isoliermaterial gehaltert. Die beiden Klemmbacken 11, 12 sind mit Bolzenschrauben 16 und Muttern 17 zusammengepresst. Mit weiteren Bolzenschrauben 18 ist der Backenkörper 1 an einem
Träger 19 befestigt. Dieser Träger ist in Fig. 1 nicht dargestellt und ebenso ist auch der zweite Heizstab 3 in dieser Fig. 1 nicht ersichtlich.
Zwei Verschalungen 28, 29 decken die stromführenden Anschlüsse und Verbindungsteile ab. In der einen Klemmbacke 12 befindet sich oberhalb der Klemmverbindung mit Bolzenschraube 16 und Mutter 17 eine Kabelnut 20, die bei montiertem Siegelbacken von oben zugänglich ist. Mit Kabelschuhen 21 versehene Kabelenden 22, 23 sind in bekannter Weise mittels Schraubverbindungen 24, 25 am Heizstab 2 elektrisch leitend befestigt. In gleicher Weise sind auch Kabelenden am Heizstab 3 befestigt. Wie in Fig. 1 angedeutet, ist das eine Kabel 26 für die Speisung des Heizstabes 2 wie auch die elektrischen Leitungen 27 für den Temperaturfühler 5 in die Kabelnut 20 verlegt.
In Fig. 2 ist noch der Gegenhalter 30, beispielsweise aus TEFLON und ein Teil eines Beutels 31 mit den beiden aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Randpartien 32, 33 einer Bahn dargestellt.
Die beiden Heizstäbe 2 und 3 sind in Fig. 3 und 4 in ihrer Umgebung, dem Backenkörper 1 dargestellt. In Fig. 3 ist beispielsweise der Heizstab 2 allein und in Fig. 4 der Heizstab 3 allein an die Stromversorgung angeschlossen. Die
L· I
Linien, die senkrecht aus den die Heizstäbe 2 und 3 andeutenden Kreisen austreten und ebenfalls senkrecht auf die Randlinien des Backenkörpers 1 auftreffen, stellen Wärmekraftlinien dar. Die Heizstäbe 2, 3 sind derart in der Querschnittsfläche angeordnet, dass von beiden Heizstäben 2, 3 wenigstens angenähert gleiche Wärmemengen auf die Arbeitsfläche 6 gelangen sollten.
Fig. 5 stellt ein Blockschema zum Betrieb der beiden Heisstäbe 2, 3 im Backenkörper 1, in den auch die beiden Temperaturfühler 4, 5 schematisch eingezeichnet sind, dar. Diese beiden Temperaturfühler 2, 3 haben natürlich nicht die in dieser Fig. 5 dargestellte Lage, sondern die gemäss Fig. 1. Zwei Steuergeräte 52, 53 mit je einem Schalter zum Ein- und Ausschalten des von einer Steckverbindung 54 über Leitungen 540, 541 bzw. 540, 542 zugeleiteten Stroms sind zur Zuführung des Stroms über Leitungen 522 und 532 zu den Heizstäben 2 und 3 vorhanden.
Die Temperaturfühler 4, 5 sind über Leitungen 401, 403 bzw. 501, 503 mit den Stuergeräten 52, 53 verbunden. Selbstverständlich sind diese Leitungen doppeldrähtig geführt, indem als Temperaturfühler bekanntlich temperaturabhängige Widerstände benützt werden. Zwischen den zusammengehörigen Leitungen 401, 403 bzw. 501, 503 zweigen Informationsleitungen 402 und 502 ab, die als Messleitungen den Ist-Zustand des
Backenkörpers 1 noch zu einem Regelgerät 51 hin leiten. Die Verbindungen 510 und 531 zwischen dem Regelgerät 51 und dem einen Steuergerät 53 sowie die Verbindungen 511 und 521 zwischen dem Regelgerät 51 und dem andern Steuergerät 52 dienen der Uebermittlung des jeweiligen Sollwertes bzw. der Rückmeldung über das Verhältnis Sollwert zu Istwert.
Das Regelgerät 51 ist mit einem Dateneingabegerät 50 zur Eingabe der bekannten unveränderlichen Störwerte, wie Wärmebedarf der zu verschweissenden Folien, Umgebungstemperatur und ähnliche Werte verbunden. Diese können in bekannter Weise Drucktasten oder Schalter sein. Die Steuergeräte 52, ihrerseits umfassen neben dem erwärmten Schalter noch Mittel zum Vergleichen der Sollwerte mit den Istwerten, wie sie in der Regeltechnik gut bekannt sind.
Im Betrieb wird vorerst nur mit einem Heizstab, z.B. Heizstab 2 gearbeitet. Bei erstmaligem Aufwärmen des Backenkörpers 1 kann der zweite Heizstab 3 zugeschaltet werden, um so die Betriebstemperatur rascher auf konstantem Wert zu haben. Mit der Information aus dem Temperaturfühler 4 wird bei Erreichen der durch das Regelgerät 51 bestimmten Solltemperatur vom Steuergerät 53 aus der Strom auf die Leitung 532 unterbrochen, bis die untere Temperaturgrenze erreicht wird, so dass die Temperatur an der Arbeitsfläche 6 des Backenkörpers 1 gemäss einer Hystereseschleife um den Soll-
-- ooz/oqu
- 10 wert herumpendelt.
Wenn durch eine unbekannte Störfunktion, wie beispielsweise zunehmender Uebergangswiderstand bei den Anschlüssen 24, 25, die Solltemperatur nicht mehr erreicht wird, bedeutet dies eine falsche Information auf der Leitung 531. Nun wird im Steuergerät 52 der Schalter geschlossen, um mit dem zweiten Heizstab 3 die fehlende Wärmeenergie zu erzeugen.
Als Vaiante zu obigem könnte auch der Heizstab 2, der die verlangte Leistung nicht mehr zu erbringen vermag, abgeschaltet werden, um daraufhin die gesamte Wärmeenergie im andern Heizstab 3 zu erzeugen.
Auf diese Weise wird eine hohe Betriebssicherheit erreicht. Die Umschaltung von einem Heizstab auf den andern erfolgt in kürzester Zeit, ohne dass der Betrieb der Verpackungsmaschine zu unterbrechen wäre. Durch das Umschalten ergibt sich kein Temperaturabfall, weil der neu hinzukommende Heizstab 3 schon auf Betriebstemperatur ist.
In diesem Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, dass nur ein Siegelbacken mit ebensolangen Heizstäben wie die Länge des Siegelbackens vorgesehen sei. Selbstverständlich könnte der Siegelbacken gemäss der a.o. CH-A 598 995 zweigeteilt oder noch mehr unterteilt sein, oder es könnten auch
mehrere hintereinander angeordnete Siegelbacken in gleicher Weise und individuell gesteuert werden. Dazu könnte das eine Regelgerät 51 mit einer entsprechend grossen Anzahl Steuergeräte, Heizstäbe und Temperaturfühler verbunden werden.

Claims (5)

  1. Patentansprüche
    II. Heizanordnung zum thermischen Kleben von Folien aus thermo-
    plastischem Material, insbesondere zur Herstellung von Längssiegelnähten in Verpackungsmaschinen, bei welcher Heizanordnung wenigstens ein länglicher Backenkörper (1) mit einer Heizvorrichtung (2, 3) und einer Temperaturfühlervorrichtung (4, 5), sowie eine Steueranordnung (52, 53) zur Konstanthaltung der Temperatur an der Arbeitsfläche (6) des Backenkörpers (1) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizanordnung mehr als ein Heizelement (2, 3) umfasst, um jeweils dieselbe Partie der Arbeitsfläche (6) des Backenkörpers (1) zu erwärmen, von welchen Heizelementen (2, 3) jedes für die Erzeugung einer Heizleistung dimensioniert ist, die für die Erwärmung der genannten Partie der Arbeitsfläche (6) zur sicheren Verschmelzung der Folienschichten genügt, dass ferner jedem Heizelement (2, 3) wenigstens ein Temperaturfühler (4, 5), zur Abgabe eines zur gemessenen Wärme proportionalen elektrischen Signals, zugeordnet ist, dass jedem Heizelement (2, 3)
    der jeweiligen zugehörigen Partie der Arbeitsfläche (6) ein individuelles Steuergerät (52, 53) zugeordnet ist, und dass die Steuergeräte (52, 53) und ein übergeordnetes Regelgerät (51) zusammen die Steueranordnung bilden.
  2. 2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizanordnung zwei Heizelemente (2, 3) parallel zueinander angeordnet sind und sich wenigstens angenähert über die gesamte Länge des Backenkörpers (1) erstrecken.
  3. 3. Anordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Backenkörper (1) zwei Temperaturfühler (4, 5) vorhanden sind, die je einem Steuergerät (52, 53) zugeordnet sind, um die erreichte Temperatur jedes Heizelementes (2, 3) für sich zu messen und im jeweiligen Steuergerät (52, 53) den Strom zu- oder abzuschalten.
  4. 4. Verfahren zum Betrieb der Heizanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufwärmen alle Heizelemente (52, 53) angeschaltet werden, dass zur Aufrechterhaltung der zum Kleben der Folien notwendigen Temperatur nur eines der zusammengehörigen Heizelemente (52, 53) betrieben wird, und dass bei Auftreten von Störungen, die einen Temperaturabfall bewirken, ein anderes der zusammengehörigen Heizelemente (52, 53) zugeschaltet wird.
  5. 5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zuschalten des vorher nicht in Betrieb befindlichen Heizelementes das vordem in Betrieb befindliche Heizelement abgeschaltet wird.
DE19833327340 1982-09-16 1983-07-29 Heizanordnung zum thermischen kleben von folien aus kunststoff und verfahren zum betrieb der heizanordnung Withdrawn DE3327340A1 (de)

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