DE3703394C2 - - Google Patents

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DE3703394C2
DE3703394C2 DE3703394A DE3703394A DE3703394C2 DE 3703394 C2 DE3703394 C2 DE 3703394C2 DE 3703394 A DE3703394 A DE 3703394A DE 3703394 A DE3703394 A DE 3703394A DE 3703394 C2 DE3703394 C2 DE 3703394C2
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen von flächig aufein­ anderliegenden Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zu­ schnitten, nach Patentanspruch 1 bzw. 9
Das Verschweißen von Kunststoffolien, die vor dem Ver­ schweißen in flächige Anlage gebracht werden, ist be­ reits bekannt. Bestimmte Kunststoffolien, z. B. solche aus oder unter Mitverwendung von Polyolefinen (Poly­ propylen, Polyethylen und dgl.) sowie anderen Kunst­ stoffen sind jedoch problematisch, da bei oder nach dem Schweißvorgang Störungen, z. B. Verwellungen des Materials neben den Schweißnähten, Verwerfungen, Schrumpfungen, Fehlerstellen und dgl. auftreten.
Es sind daher bereits Verfahren bekannt, bei denen die Polymerfolien vor dem Verschweißvorgang einer Vorbe­ handlung, z. B. einer Temperung (vgl. DE-PS 26 30 817) unterworfen werden.
Es sind weiterhin Geräte zum Heißsiegeln von dünnen Lagen aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere Folienschläuchen bekannt, bei denen ein mit einer Trennleiste versehenes Heiz- oder Schweißband gegen eine elastische, zusammendrückbare Auflage geführt und unter Druck verschweißt wird.
Nachteilig ist jedoch bei diesem Verfahren und bei dieser Vorrichtung, daß bei bestimmten Kunststoff­ olienbahnen, je nach Art des Kunststoffes, Schwierig­ keiten bei dem Verschweißen oder bei dem Schweißgut auftreten, insbesondere unsichere Schweißnähte entste­ hen, nur eine geradlinige Verschweißung möglich ist, das Heißband verklebt oder sich zu stark abnutzt oder keine L-, bogen-, oder U-förmigen und dgl. Trennähte zu erzielen sind.
In der US-PS 42 16 046 wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Sandwichmaterials aus Polyvinyl­ chlorid und einem eingeschweißten Verstärkungsmaterial (Papier, Karton, Kunststoffschaum) beschrieben, wobei die Folien an ihrer dem Verstärkungsmaterial zugewand­ ten Seite mit einem Terpolymer beschichtet sind. In der Verschweißvorrichtung werden die Folienränder im Hochfrequenzverfahren verschweißt, und anschließend wird das Sandwichmaterial einer Druck- und Temperatur­ behandlung unterworfen, um die Folienteile zwischen den verschweißten Säumen durch Aktivierung der Terpo­ lymerbeschichtung mit dem Verstärkungsmaterial zu ver­ kleben. Auf diese Weise sollen Verwerfungen bzw. Ver­ wellungen im Kunststoffmaterial vermieden werden.
Bei der Hochfrequenzverschweißung ist ganz im Gegen­ satz zur Trennaht-Wärmekontaktverschweißung die heiße­ ste Stelle etwa in der Mitte der aufeinanderliegenden, zu verschweißenden Folien.
Aus der FR-A 22 30 484 ist weiterhin ein Schweißver­ fahren für heißsiegelfähige dünne Folien bekannt, wo­ bei in einem ersten Schritt gleichzeitig Druck auf den mittleren Bereich der künftigen Schweißnaht und auf die Ränder derselben ausgeübt wird, der mittlere Be­ reich bis zum Schmelzpunkt der Folie erhitzt wird und die Ränder abgekühlt werden, und in einem zweiten Schritt kein Druck mehr im mittleren Bereich ausgeübt und dieser nicht mehr erhitzt wird, während jedoch die Druckausübung und die Abkühlung an den Rändern weiter­ hin stattfindet.
Diese Vorrichtung besteht aus zwei Schweißbacken, die jeweils aus einem Heizelement bestehen, das von zwei Halteflächen aus wärmeleitendem Material, die mit Kühlmittel ausgestattet sind, umgeben ist, wobei das Heizelement gegenüber der Gesamtheit der beiden es um­ gebenden Halteflächen in Richtung der Schweißnaht ver­ stellbar ist. Durch die Schweißbacken wird das Folien­ material abgequetscht, während die Halteflächen ge­ kühlt sind und eine nicht definierte Materialanhäufung vor den Schweißbacken bewirken. Mit Hilfe dieses Ver­ fahrens und dieser Vorrichtung lassen sich keine exak­ ten Schweißnähte bei hohen Maschinengeschwindigkeiten und hohen Ausstoßleistungen, insbesondere im Trennaht­ schweißverfahren, erzielen.
Aus der DE-PS 27 57 628 ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt zum Verschweißen oder Prägen von thermoplasti­ schen Folien mit einer beheizbaren, aus einem Schweiß- und Gegenwerkzeug bestehenden Schweißvorrichtung, die eine der gewünschten Schweiß- oder Prägekontur ent­ sprechende Profilierung aufweist, und einem durch die Schweißvorrichtung geführten wärmeleitfähigen Trans­ portband, auf dem den Folien die zu ihrer Plastifizie­ rung erforderliche thermische Energie zuleitbar ist und von dem die Folien nach einer Abkühlstrecke ab­ nehmbar sind. Dabei weist nur das Gegenwerkzeug die Profilierung auf, und es ist etwa auf Raumtemperatur gehalten.
Diese Vorrichtung besitzt u. a. den Nachteil, daß sich insbesondere Polyolefinfolien nicht gut oder nur mit einer geringen Taktzahl, kleinen Maschinengeschwindig­ keiten und geringen Ausstoßleistungen (geringe Produk­ tion pro Zeiteinheit) trennahtverschweißen lassen.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vor­ richtung zu schaffen, das bei hohen Taktzahlen bzw. höheren Maschinengeschwindigkeiten und hohen Ausstoß­ leistungen sichere Trennähte mit beliebiger Geometrie gewährleistet.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß diesen Zielen und Aufgaben ein Verfahren zum Verschweißen von flä­ chig aufeinanderliegenden Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitten, die Olefinhomo-, -co-, -terpo­ lymerisate und/oder Polyolefinlegierungen zu mehr als 50 Gew.-% enthalten oder daraus bestehen und eine Shore-D-Härte von 25-68 aufweisen, gerecht wird. Dabei werden die flächig aufeinanderliegenden Kunst­ stoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte durch eine Schweißpresse hindurchgeführt, deren Schweißelektrode eine spitze Schneidkante mit einem abgeschrägten Schweißprofil aufweist und trennahtverschweißt, wobei die trennahtverschweißten materialverdünnten Stellen oder Linien, über die das Folienabfallgitter mit dem Kunststoffartikel zunächst noch in Verbindung steht, 3-25% der Gesamtdicke der flächig aufeinanderliegen­ den Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte be­ tragen, wobei die Trennahtverschweißung als Trennaht- Wärmekontaktverschweißung durchgeführt wird, bei der sowohl die spitze oder die messerähnliche Schneidkante als auch das dahinter angeordnete zurückspringende Schweißprofil beheizt sind, eine zusätzliche Beheizung von der, der Schweißelektrode gegenüberliegenden Flä­ che her oder durch die beheizte Gegenplatte oder Ge­ genelektrode erfolgt und die Schließ- und/oder Hubbe­ wegung der Schweißelektrode durch Computersteuerung und/oder elektronische Steuerung durchgeführt wird. Der Transport der Kunststofffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte in der und durch die Schweißpresse wird nach einer Ausführungsform mittels eines Transport­ bandes durchgeführt, und/oder die Trennahtwärmekon­ taktverschweißung erfolgt in Gegenwart des über der beheizten Gegenelektrode angeordneten oder gelagerten Kunststofftransportbandes (auf dem die flächig über­ einanderliegenden Kunststofffolien-, -bahnen und/oder -zuschnitte angeordnet sind).
Unmittelbar nach der Wärmekontakttrennahtverschweißung werden nach der Weiterbewegung oder dem Weitertrans­ port die verschweißten Kunststoffolien, -bahnen und/ oder -zuschnitte einer Kontakt- und/oder Preßkühlung unterworfen.
Zum Trennaht-Wärmekontaktverschweißen werden bevorzugt Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte mit ei­ ner Shore-D-Härte von 33-63 verwendet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die Kunststoffolien mittels eines Kunststofftransportban­ des, das nicht wärmeleitend ist, durch die Schweiß­ presse geführt, wobei sowohl die Schweißelektrode (ge­ messen an der Schneidkante oder am Schweißprofil) als auch die Gegenplatte oder Gegenelektrode auf Tempera­ tur über 380 K aufgeheizt werden.
Die Form der Schweißelektrode der Schweißpresse wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in Abhängigkeit von der Gesamtdicke der flächig aufeinanderliegenden Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte so aus­ gewählt, daß der senkrechte Abstand (Δ h) des Schweiß­ profiles der Schweißelektrode von der spitzen oder messerähnlichen Schneidkante 75-35%, vorzugsweise 65-40%, der Gesamtdicke der flächig aufeinanderlie­ genden, zu verschweißenden Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte beträgt. Weiterhin erfolgt eine zusätzliche Beheizung von der, der Schweißelektrode gegenüberliegenden Fläche her oder durch die beheizte Gegenplatte oder Gegenelektrode.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Schließ- und/oder Hubbewegung der Schweißpresse, vorzugsweise der mit einer spitzen oder messerähnlichen Schneidkante und einem zurückspringend angeordneten Schweißprofil ver­ sehenen, auf der Platte angeordneten Schweißelektrode nach einer vorzugsweisen Ausführungsform durch Compu­ tersteuerung und/oder elektronische Steuerung. Die spitze oder messerähnliche Schneidkante wird dabei vertikal oder nahezu vertikal zu den Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitten beim Trennahtverschwei­ ßen geführt.
Die Schweißpresse besteht somit nach einer bevorzugten Ausführungsform aus einer beheizten Hubplatte (Ober­ heizung) und einer beheizten Gegenelektrode oder be­ heizten Tischplatte (Unterheizung) zur Aufnahme des Ober- und Unterwerkzeugs. Die Schweißpresse ist durch einen computergesteuerten Linearverstärker in der La­ ge, auf hundertstel Millimeter genau zu arbeiten. Durch dieses hohe Maß an Präzision kann man die Ein­ sinktiefe des Oberwerkzeuges exakt einstellen und ein Beschädigen des Transportbandes vermeiden.
Durch die Computersteuerung und/oder elektronische Steuerung und die Wahl der Schweißelektrode (mit Schneidkante und Schweißprofil) werden materialver­ dünnte Stellen oder Linien (Sollbruchstellen) bei der Wärmekontakttrennahtverschweißung mit einer gleichmä­ ßigen Materialdicke erhalten, deren Standardabweichung oder Toleranz (gemessen über den gesamten Bereich der Trennahtverschweißung) in der Sollbruchstelle weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 10%, beträgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung erlauben auch das Trennahtverschweißen u. a. von Poly­ olefinfolien sowie die Einhaltung hoher Taktzahlen bzw. höherer Maschinengeschwindigkeiten und somit eine vergrößerte Produktionsleistung.
Sowohl die spitze oder die messerähnliche Schneidkante als auch das dahinter angeordnete, (bezogen auf die Bewegungsrichtung der Kunststoffolie oder des Trans­ portbandes in Transportrichtung angeordnete) zurück­ springende Schweißprofil, vorzugsweise einstufig zu­ rückspringende Schweißprofil, sind beheizt. Je nach Dicke und Art des Schweißgutes kann die spitze oder messerähnliche Schweißkante eine gewisse Abstumpfung an der Kante aufweisen oder messerähnlich sein.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Kunststoffolie oder -bahn von einer Rolle oder einem Stapel her der Wärmekontaktschweißpresse zugeführt. Vor der Wärmekontaktschweißpresse werden vorzugsweise die zu verschweißenden Kunststoffolienzuschnitte auf oder an der Kunststoffolie oder -bahn lose befestigt oder angeheftet.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Kunststoffolien oder -bahnen mit den trennaht- und/ oder wärmekontaktverschweißten Artikeln oder Zuschnit­ ten, die über die Sollbruchstellen mit dem Abfallgit­ ter in Verbindung stehen, durch ein Messer oder eine ähnliche Trennvorrichtung in einzelne Folienabschnitte von einer Länge von 100-1000 mm, vorzugsweise 200- 700 mm und einer Breite von 200-2000 mm, vorzugswei­ se 500-1200 mm, geschnitten bzw. getrennt und erst nachfolgend die verschweißten Kunststoffartikel vom Abfallgitter getrennt.
Die flächig aufeinanderliegenden Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte werden während der Wärme­ kontakttrennahtverschweißung durch das Schweißprofil und die federnd angeordnete Andrückplatte zusammenge­ drückt, aneinandergedrückt und/oder festgehalten, so daß eine Rutsch- oder Gleitbewegung des Kunststoffma­ terials zum Zeitpunkt der Wärmekontakttrennahtver­ schweißung verhindert wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ist das durch die Schweißpresse geführte Kunststofftransportband nicht wärmeleitend. Bevorzugt werden sowohl die Schweißelektrode (gemessen an der Schneidkante oder am Schweißprofil) als auch die Gegenplatte oder Gegenelektrode beheizt. Dabei wird jedes Werkzeug der Schweißpresse für sich (Ober­ werkzeug und Unterwerkzeug bzw. Schweißelektrode und Gegenelektrode) auf Temperaturen über 380 K aufge­ heizt.
Die Verschweißung erfolgt bei einer Temperatur der Schweißelektrode (gemessen an der Schneidekante und/ oder am Schweißprofil), vorzugsweise verwendet als Oberwerkzeug, von 383 K bis 445 K, vorzugsweise 403 K bis 433 K, und/oder oberhalb der Erweichungstemperatur der Kunststoffolie (gemessen nach Vicat B) und bei ei­ ner Temperatur der Gegenplatte oder der Gegenelektro­ de, vorzugsweise verwendet als Unterwerkzeug, von 450 K bis 525 K, vorzugsweise 473 K bis 510 K. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt die Tempe­ ratur der Schweißelektrode sogar oberhalb der Erwei­ chungstemperatur der Kunststoffolie (gemessen nach Vicat A).
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Wärmekontakt­ verschweißung in Abwesenheit eines zwischen der Schweißpresse (zwischen Schweißelektrode und Gegen­ platte oder Gegenelektrode) angeordneten Transportban­ des. Dabei wird der Tranport der Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte bis zur Schweißpresse und nach erfolgter Verschweißung von der Schweißpresse weg mittels einer oder mehrerer Walze(n), Rolle(n), einer oder mehrerer Greifer und/oder Transportbänder durch­ geführt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Wärmekontaktverschweißung in Abwesenheit eines zwi­ schen der Schweißpresse (zwischen Schweißelektrode und Gegenplatte oder Gegenelektrode) angeordneten Trans­ portbandes und mit einer Schweißelektrode und/oder Gegenplatte oder Gegenelektrode (Ober- und Unterwerk­ zeug), die eine hitzebeständige Antihaftbeschichtung, vorzugsweise bestehend aus Fluorpolymeren und/oder Nickelschichten (durnicoatierte Schweißelektrode und/ oder Gegenelektrode) aufweist. Dabei weist nach einer bevorzugten Ausführungsform die Gegenelektrode oder das Gegenwerkzeug (bei transportbandfreier Führung zwischen der Schweißpresse) Profilierungen, vorzugs­ weise Nuten, Rillen und/oder vorspringende Kanten oder Erhebungen und die Elektrode die Schneidkante mit Schweißprofil auf.
Die Erfindung betrifft weiterhin verschweißte Kunst­ stoffolienbahnen und/oder -zuschnitte, vorzugsweise flächig aufeinanderliegende Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte und daraus hergestellte Hüllen, Verpackungen und ähnliche Kunststoffartikel, die an mindestens einem Rand, vorzugsweise an mehreren Rän­ dern miteinander verschweißt sind und aus Olefinhomo-, -co-, -terpolymerisaten und/oder Polyolefinlegierungen zu mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 70 Gew.-%, bestehen oder diese enthalten, wobei mindestens ein Rand, vorzugsweise mehrere Ränder, der Kunststoff­ folienbahnen trennaht- und wärmekontaktverschweißt ist oder sind und die Kunststoffolienbahnen und/oder -zu­ schnitte unterschiedliche Härten aufweisen, wobei der Härteunterschied zwischen einer Ober- und Unterfolien­ bahn und/oder -zuschnitt 5-20 Shore D, vorzugsweise 8-16 Shore D, beträgt.
Die verschweißten Ränder weisen erfindungsgemäß eine oder mehrere Profilierungen, vorzugsweise Längs-, Quer- und/oder Nahtstichprofilierungen oder Bördelkan­ tenprofilierungen, auf. Es gelingt dadurch, schön ver­ zierte Schweißränder bei den verschweißten Kunststoff­ artikeln zu erhalten, die z. B. eine Längs-, Quer- und/oder Nahtstichprofilierung oder andere Profilie­ rungen besitzen. Eine Kunststoffolienbahn oder ein -zuschnitt ist dabei vorzugsweise opak oder farbstoff- bzw. farbpigmenthaltig und eine andere Kunststoff­ folienbahn oder ein anderer -zuschnitt transparent.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitten sowie gegebenenfalls mit der Schweißvor­ richtung in Verbindung oder Kombination stehende Hilfs- und/oder Zusatzvorrichtungen, wobei die Schweißvorrichtung eine Wärmekontakt-Schweißpresse ist, die aus mindestens einer Schweißelektrode und aus mindestens einer Gegendruckplatte, -leiste oder -schiene besteht, die Schweißelektrode eine spitze oder messerähnliche Schneidkante aufweist, die verti­ kal, annähernd vertikal oder radial zu der Kunststoff­ ebene und/oder der gegenüberliegend angeordneten Plat­ te, die die Gegenelektrode trägt, bewegbar angeordnet ist, wobei die spitze oder messerähnliche Schneidkan­ te der Schweiß- oder Gegenelektrode mit einem in einem spitzen Winkel angeordneten oder abgeschrägten Schweißprofil, das mit einem gegenüber der Schneidkan­ te zurückspringend angeordneten und/oder mit minde­ stens einer Stufe oder Ausnehmung versehenen zurück­ springend angeordneten Schweißprofil kombiniert oder versehen ist, die beheizbare Schweißelektrode und die Gegenelektrode je auf einer Platte, Leiste oder Rahmen befestigt sind und auf oder unter bzw. in mindestens einer Platte, Leiste oder dem Rahmen eine Heizvorrich­ tung oder beheizbare Vorrichtung angeordnet ist, das Schweißprofil zu der Platte oder Gegendruckplatte der Schweißpresse parallel, annähernd parallel oder in einem Winkel unter 20°, vorzugsweise unter 10°, an­ geordnet ist und/oder der Winkel zwischen der spitzen oder messerähnlichen Schneidkante und dem Schweißpro­ fil 75-100°, vorzugsweise ca. 90°, beträgt und unmittelbar nach der Schweißpresse eine Kühlvorrich­ tung, vorzugsweise Kühlpresse, angeordnet ist.
Bei der Schweißelektrode beträgt der senkrechte Ab­ stand (Δ h) des Schweißprofiles von der spitzen oder messerähnlichen Schneidkante 75-35 %, vorzugsweise 65-40 %, der Gesamtdicke der flächig aufeinanderlie­ genden zu verschweißenden Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte.
Auf oder unter bzw. in mindestens einer Platte, Leiste oder dem Rahmen ist eine Heizvorrichtung oder beheiz­ bare Vorrichtung angeordnet, so daß nach einer bevor­ zugten Ausführungsform nicht nur die Beheizung der Schweiß- und Gegenelektrode erfolgt, sondern auch eine Temperaturbehandlung des zu verschweißenden Materials in der Presse erzielt wird.
Die Platte, Leiste oder der Rahmen mit der darauf be­ festigten Schweißelektrode ist bevorzugt vertikal, annähernd vertikal oder radial zu der Kunststoff­ olienebene und/oder der gegenüberliegend angeordneten Platte, die die Gegenelektrode trägt, bewegbar ange­ ordnet.
Zwischen den mit Schweißelektrode und Gegenelektrode ausgerüsteten Platten der Schweißpresse ist ein Trans­ portband parallel, annähernd parallel oder in einem Winkel zu den Platten von kleiner als 15°, vorzugswei­ se kleiner als 5°, angeordnet, das zum Transport des zu verschweißenden und des verschweißten Materials dient und somit selbst bei dem Preßvorgang in der Presse vorhanden ist. Das eingesetzte Transportband ist somit weitgehend temperaturbeständig, insbesondere bis 773 K, vorzugsweise bis 523 K. Es weist eine Dicke unter 350 µm, vorzugsweise unter 150 µm, auf.
Auf den die Schweißelektrode und Gegenelektrode tra­ genden, mit mindestens einer Heizvorrichtung versehe­ nen Platten der Schweißpresse ist eine Andrückplatte oder ein Andrückplattenteller (jeweils in Druckrich­ tung) federnd befestigt, der insbesondere zum Festhal­ ten des zu verschweißenden Materials (Kunststoffolien­ bahn, -zuschnitt) dient.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung wird kein zwischen den Schweißelektroden angeordnetes Transportband benutzt. Bei dieser Ausfüh­ rungsform sind vor und/oder nach der Schweißpresse ein oder mehrere Walze(n), Rolle(n), Kette(n), Greifer und/oder Transportbänder angeordnet, durch die die zu verschweißenden Folien in Abwesenheit eines zwischen der Schweißelektrode und der Gegenelektrode angeordne­ ten Transportbandes durch die Schweißpresse geführt werden. Nach einer weiteren Variante dieser Ausfüh­ rungsform sind seitlich vor der Schweißelektrode zu­ sätzlich Rollen, Walzen, Bänder, Ketten oder Greifer angeordnet.
Die Wäremekontaktverschweißung wird in Abwesenheit eines zwischen der Schweißpresse angeordneten Trans­ portbandes mit einer Schweißelektrode und/oder Gegen­ platte oder Gegenelektrode (Ober- und Unterwerkzeug) durchgeführt, die zweckmäßig eine hitzebeständige An­ tihaftbeschichtung besitzt. Vorzugsweise besteht diese Antihaftbeschichtung aus Fluorpolymeren und/oder Nic­ kelschichten (durnicoatierte Schweißelektrode und/ oder Gegenelektrode).
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Gegenelektrode oder das Gegenwerkzeug - bei Abwe­ senheit des zwischen der Schweißpresse angeordneten Transportbandes - Profilierungen, vorzugsweisen Nuten, Rillen und/oder vorspringende Kanten oder Erhebungen und die Elektrode die Schneidkante mit Schweißprofil auf.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist als Zusatz­ vorrichtung mindestens eine Schweiß- oder Heftstation für eine lose Befestigung, stellenweise Anschweißung oder Anheftung von Kunststoffolienzuschnitten auf ei­ ner Kunststoffolie oder -bahn vor der Schweißpresse angeordnet, wobei jedoch der eigentliche Verschwei­ ßungsvorgang in der Schweißpresse erfolgt.
Unmittelbar nach der Schweißpresse ist nach einer be­ vorzugten Ausführungsform eine Kühlvorrichtung, vor­ zugsweise Kühlpresse, angeordnet. Zwischen den Kühl­ preßplatten befindet sich dazu parallel oder annähernd parallel das Transportband, das vorzugsweise auch durch die Schweißpresse geführt ist und das ver­ schweißte Material von dort zur Kühlpresse transpor­ tiert.
Die Schweißelektrode weist zwischen der spitzen oder messerähnlichen Schneidkante und dem zurückspringend angeordneten Schweißprofil eine nutähnliche Vertiefung auf. Die Schweißelektrode, die Schneidkante und das Schweißprofil bestehen bevorzugt aus Metall.
Das Schweißprofil ist zu der Platte oder Gegendruck­ platte der Schweißpresse parallel, annähernd parallel oder in einem Winkel unter 20°, vorzugsweise unter 10°, angeordnet und/oder der Winkel zwischen der spit­ zen oder messerähnlichen Schneidkante und dem Schweiß­ profil beträgt 75-100°, vorzugsweise ca. 90°.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Kühlpreßplatte durch eine Bewegungsvorrichtung in Richtung der geöffneten Schweißpresse verschiebbar an­ geordnet. Nach der Ausschaltung der Vorrichtung befin­ det sich die Platte oder Kühlpreßplatte oder Kühlpres­ se, vorzugsweise die untere Platte der Kühlpresse, verschoben zwischen den Schweißpreßplatten parallel oder annähernd parallel zu diesen. Sie leitet die noch auf den Elektroden und Platten der Schweißpresse be­ findliche Wärme ab und verhindert eine zu starke Er­ hitzung des evtl. noch in der Kühlpresse angeordneten Kunststoffmaterials (Kunststoffolienbahn, -zuschnitte und dgl.).
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden ei­ nerseits opake oder gefärbte Kunststoffolien, -bahnen oder -zuschnitte, andererseits transparente Kunst­ stoffolien, -bahnen oder -zuschnitte eingesetzt. Der D-Shore-Bereich der einen Kunststoffolie, -bahn oder des -zuschnittes beträgt bei diesem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel 40 +/-11, vorzugsweise 42 +/- 4, der D-Shore-Bereich der anderen Kunststoffolie, -bahn oder des -zuschnittes 60 +/- 8, vorzugsweise 60 +/- 3, je­ doch unter Einhaltung eines Härteunterschiedes von 5-20 Shore-D, vorzugsweise 8-16 Shore-D. Als Folien werden Polyolefinfolien und/oder polypropylen- und/ oder polyethylenhaltige Folien eingesetzt. Als trans­ parente Folien werden bevorzugt solche verwendet, die gleitmittelfrei sind.
Als Materialspender für Rollenware wurde nach einer Ausführungsform eine Folienabrollvorrichtung einge­ setzt mit der Möglichkeit mehrere, vorzugsweise bis zu 3 Rollenbahnen übereinander und/oder mehrere Bahnen nebeneinander zugspannungsfrei an die Hauptmaschine einzugeben, und/oder ein Bogenanleger, der die Aufgabe hat, evtl. z. B. im Sieb- und Offsetdruckverfahren be­ druckte Bogenware paßgenau in die Hauptmaschine ein­ zubringen. Die Bogenware wird in einer Anschweißsta­ tion an die Rollenware angeschweißt. Somit entsteht so ein Endlosband. Ein Maschinengestell nimmt die An­ triebselemente, den Zangenvorschub und das Transport­ band auf.
In der Schweißpresse werden die auf einem temperatur­ beständigen Transportband liegenden Polypropylenfolien oder Polyethylenfolien miteinander verschweißt. Da die Temperatur von außen durch die zu verschweißenden Fo­ lien dringen muß, ist je ein temperaturgeregeltes Ober- und Unterwerkzeug erforderlich.
Die Kühlstation dient dem starken Abkühlen des noch heißen Schweißgutes. Dieses Abkühlen ist für den ein­ wandfreien Weitertransport und Querschnitt erforder­ lich. Von dem Abfallgitter können die geschweißten Kunststoffartikel mechanisch, pneumatisch und dgl., vorzugsweise durch Absaugen oder Pressen, entfernt bzw. getrennt werden.
Nach einer anderen Ausführungsform wird mit einem Querschneidmesser das zu einem Endlosband geschweißte Schweißgut in Bögen geschnitten. Diese Bögen werden mit Sauganlegern auf ein mit Ablagekassetten versehe­ nes Förderband abgelegt und zur Abstapelung auf eine Palette weitertransportiert.
Das Antriebssystem besteht nach einer bevorzugten Aus­ führungsform im wesentlichen aus einem Hydraulikaggre­ gat und einem reversierenden Hydraulikmotor, welcher die Transportzangen antreibt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren drückt das Schweißprofil, dessen Fläche vorzugsweise parallel oder annähernd parallel zur Kunststoffolienbahn ange­ ordnet ist, auf die zu verschweißende Kunststoffolie, während die Schneidkante, die die vorgenannte Tempera­ tur oberhalb des Erweichungspunktes der Folie auf­ weist, den Trennahtschneid-Schweißvorgang durchführt. Durch das Andrücken des Schweißbandes entstehen feh­ lerfreie oder nahezu fehlerfrei Trennahtschweißnähte.
Das zwischen der Schweißelektrode und der Gegenelek­ trode geführte Transportband, das auch nach anderen bevorzugten Ausführungsformen durch Walzen, Rollen und/oder Greifer ersetzt wird, besteht bevorzugt aus Kunststoffen, glasfaserverstärkten Kunststoffen oder Kunststoffmaterialien, die nicht wärmeleitend sind. So werden z. B. nicht Metallbänder oder metallisierte Kunststoffbänder eingesetzt, sondern Kunststoffbänder, vorzugsweise aus oder unter Mitverwendung von Fluorpo­ lymeren, Polyimiden, glasfaserverstärkten Fluorpolyme­ ren und dergleichen.
Die Form der Schweißnähte kann mit Hilfe des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung von der geradlinigen Schweißnahtform abweichen. So können ins­ besondere L-, bogen-, U-förmige, mehreckige Trennnähte erzielt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Trennahtverschwei­ ßen von Polyolefinfolien ermöglichen, mit hohen Takt­ zahlen bzw. höheren Maschinengeschwindigkeiten und hohen Ausstoßleistungen arbeiten zu können. Die er­ zielten Schweißnähte weisen ästhetisch wirkende Pro­ filierungen auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist leicht bedienbar und/oder regulierbar.
In den beigefügten Zeichnungen sind bevorzugte Ausfüh­ rungsformen bzw. -beispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
In Fig. 1 und 2 ist ein vertikaler Schnitt durch die Schweißelektrode der Schweißpresse schematisch darge­ stellt. Die vertikal angeordnete Schweißelektrode 1 ist mit der spitzen oder messerähnlichen Schweißkante 2 versehen, die einen Schneid-Schweißvorgang durch­ führt. An der Schweißelektrode befindet sich weiter­ hin das gegenüber der Schneidkante zurückspringend an­ geordnete, mit einer Stufe versehene Schweißprofil 3, dessen Fläche vorzugsweise parallel oder annähernd parallel zur Kunststoffolienbahn und/oder zum Trans­ portband und/oder zur Fläche der Gegenelektrode 5 ist.
Das Schweißprofil besitzt bevorzugt Kerbungen, Riffe­ lungen oder andere Profilierungen. Auf der Kunststoff­ olienbahn 7 ist ein Kunststoffolienzuschnitt oder -zuschnitteil 6 angeordnet. An der Schweißelektrode 1 befindet sich die nutähnliche Vertiefung 4, in die bei dem Schweißvorgang etwas Kunsttoffmaterial des Rand­ teiles zeitweise gedrückt wird.
In Fig. 2 ist zusätzlich das Transportband 8 schema­ tisch dargestellt.
In Fig. 3 ist ein Schnitt durch die verschweißten Kunststoffolienbahnen 7 und/oder -zuschnitte 6 darge­ stellt.

Claims (18)

1. Verfahren zum Verschweißen von flächig aufeinander­ liegenden Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zu­ schnitten, die Olefinhomo-, -co-, -terpolymerisate und/oder Polyolefinlegierungen zu mehr als 50 Gew.-% enthalten oder daraus bestehen und eine Shore-D-Härte von 25-68 aufweisen, wobei die flächig aufeinanderliegenden Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte durch eine Schweißpresse hindurchgeführt werden, deren Schweißelektrode eine spitze Schneidkante mit einem abgeschrägten Schweißprofil aufweist, trennahtver­ schweißt werden, wobei die trennahtverschweißten materialverdünnten Stellen oder Linien, über die das Folienabfallgitter mit dem Kunststoffartikel zunächst noch in Verbindung steht, 3-25% der Gesamtdicke der flächig aufeinanderliegenden Kunst­ stoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte betragen, wobei die Trennahtverschweißung als Trennaht-Wärme­ kontaktverschweißung durchgeführt wird, bei der sowohl die spitze oder die messerähnliche Schneid­ kante als auch das dahinter angeordnete zurück­ springende Schweißprofil beheizt sind, eine zusätz­ liche Beheizung von der, der Schweißelektrode ge­ genüberliegenden Fläche her oder durch die beheizte Gegenplatte oder Gegenelektrode erfolgt und die Schließ- und/oder Hubbewegung der Schweißelektrode durch Computersteuerung und/oder elektronische Steuerung durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach der Wärmekontakttrennahtver­ schweißung nach der Weiterbewegung oder dem Weiter­ transport die verschweißten Kunststoffolien, -bah­ nen und/oder -zuschnitte einer Kontakt- und/oder Preßkühlung unterworfen werden.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Trennaht-Wärmekontaktverschweißen Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte mit einer Shore-D-Härte von 33-63 verwendet werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Wärme­ kontaktschweißpresse die zu verschweißenden Kunst­ stoffolienzuschnitte auf oder an der Kunststoffolie oder -bahn lose befestigt oder angeheftet werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunst­ stoffolien mittels eines Kunststofftransportbandes, das nicht wärmeleitend ist, durch die Schweißpresse geführt werden und sowohl die Schweißelektrode (ge­ messen an der Schneidkante oder am Schweißprofil) als auch die Gegenplatte oder Gegenelektrode auf Temperaturen über 380 K aufgeheizt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ schweißung bei einer Temperatur der Schweißelek­ trode (gemessen an der Schneidkante und/oder am Schweißprofil), vorzugsweise verwendet als Ober­ werkzeug, von
383 K bis 445 K, vorzugsweise
403 K bis 433 K,
und bei einer Temperatur der Gegenplatte oder der Gegenelektrode, vorzugsweise verwendet als Unter­ werkzeug, von
450 K bis 525 K, vorzugsweise
473 K bis 510 K,
erfolgt.
7. Verschweißte Kunststoffolienbahnen und/oder -zu­ schnitte, vorzugsweise flächig aufeinanderliegende Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte und daraus hergestellte Hüllen, Verpackungen und ähnli­ che Kunststoffartikel, die an mindestens einem Rand, vorzugsweise an mehreren Rändern, miteinander verschweißt sind und aus Olefinhomo-, -co-, -terpo­ lymerisaten und/oder Polyolefinlegierungen zu mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 70 Gew.-%, bestehen oder diese enthalten, vorzugsweise herge­ stellt nach einem Verfahren gemäß einem oder mehr­ eren Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Rand, vorzugsweise mehrere Rän­ der, der Kunststoffolienbahnen trennaht- und wärme­ kontaktverschweißt ist und die Kunststoffolienbah­ nen und/oder -zuschnitte unterschiedliche Härten aufweisen, wobei der Härteunterschied zwischen ei­ ner Ober- und Unterfolienbahn und/oder -zuschnitt
5-20 Shore D, vorzugsweise
8-16 Shore D,
beträgt.
8. Verschweißte Kunststoffolienbahnen und/oder -zu­ schnitte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verschweißte Rand eine oder mehrere Profi­ lierungen, vorzugsweise Längs-, Quer- und/oder Nahtstichprofilierungen oder Bördelkantenprofilie­ rungen, aufweist und daß eine Kunststoffolienbahn oder ein -zuschnitt opak oder farbstoff- bzw. farb­ pigmenthaltig ist und eine andere Kunststoffolien­ bahn oder ein anderer -zuschnitt transparent ist.
9. Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitten sowie gegebenenfalls mit der Schweißvorrichtung in Verbindung oder Kom­ bination stehenden Hilfs- und/oder Zusatzvorrich­ tungen, wobei die Schweißvorrichtung eine Wärmekon­ takt-Schweißpresse ist, die aus mindestens einer Schweißelektrode und aus mindestens einer Gegen­ druckplatte, -leiste oder -schiene besteht, die Schweißelektrode eine spitze oder messerähnliche Schneidkante aufweist, die vertikal, annähernd ver­ tikal oder radial zu der Kunststoffebene und/oder der gegenüberliegend angeordneten Platte, die die Gegenelektrode trägt, bewegbar angeordnet ist, wo­ bei die spitze oder messerähnliche Schneidkante der Schweiß- oder Gegenelektrode mit einem in einem spitzen Winkel angeordneten oder abgeschrägten Schweißprofil, das mit einem gegenüber der Schneid­ kante zurückspringend angeordneten und/oder mit mindestens einer Stufe oder Ausnehmung versehenen, zurückspringend angeordneten Schweißprofil kombi­ niert oder versehen ist, die beheizbare Schweiß­ elektrode und die Gegenelektrode je auf einer Plat­ te, Leiste oder Rahmen befestigt sind und auf oder unter bzw. in mindestens einer Platte, Leiste oder dem Rahmen eine Heizvorrichtung oder beheizbare Vorrichtung angeordnet ist, das Schweißprofil zu der Platte oder Gegendruckplatte der Schweißpresse parallel, annähernd parallel oder in einem Winkel unter 20°, vorzugsweise unter 10°, angeordnet ist und/oder der Winkel zwischen der spitzen oder mes­ serähnlichen Schneidkante und dem Schweißprofil 75 -100°, vorzugsweise ca. 90°, beträgt und unmit­ telbar nach der Schweißpresse eine Kühlvorrichtung, vorzugsweise Kühlpresse, angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß bei der Schweißelektrode der senkrechte Abstand (Δ h) des Schweißprofiles von der spitzen oder messerähnlichen Schneidkante
75-35%, vorzugsweise
65-40%,
der Gesamtdicke der flächig aufeinanderliegenden zu verschweißenden Kunststoffolien, -bahnen und/oder -zuschnitte beträgt.
11. Vorrichtung nach Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte, Leiste oder der Rahmen mit der darauf befestigten Schweißelektrode vertikal, annähernd vertikal oder radial zu der Kunststoffolienebene und/oder der gegenüberliegend angeordneten Platte, die die Gegenelektrode trägt, bewegbar angeordnet ist und auf den die Schweiß­ elektrode und Gegenelektrode tragenden, mit minde­ stens einer Heizvorrichtung versehenen Platten der Schweißpresse eine Andrückplatte oder ein Andrück­ plattenteller (jeweils in Druckrichtung) federnd befestigt ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den mit der Schweißelektrode und Gegenelektrode ausge­ rüsteten Platten der Schweißpresse ein Transport­ band, vorzugsweise Kunststofftransportband, paral­ lel, annähernd parallel oder in einem Winkel zu den Platten von kleiner als 15°, vorzugsweise kleiner als 5°, angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder nach der Schweißpresse ein oder mehrere Walze(n), Rolle(n), Kette(n), Greifer und/oder Transportbän­ der angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Trans­ portband bis 773 K, vorzugsweise bis 523 K tempera­ turbeständig ist und eine Dicke unter 350 µm, vor­ zugsweise unter 150 µm, aufweist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweiß­ elektrode und/oder Gegenplatte oder Gegenelektrode (Ober- und Unterwerkzeug) eine hitzebeständige Antihaftbeschichtung, vorzugsweise bestehend aus Fluorpolymeren und/oder Nickelschichten (durnicoa­ tierte Schweißelektrode und/oder Gegenelektrode), aufweist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegen­ elektrode oder das Gegenwerkzeug Profilierungen, vorzugsweise Nuten, Rillen und/oder vorspringende Kanten oder Erhebungen und die Elektrode die Schneidkante mit Schweißprofil aufweist.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz­ vorrichtung eine Schweiß- oder Heftstation für eine lose Befestigung, stellenweise Anschweißung oder Anheftung von Kunststoffolienzuschnitten auf einer Kunststoffolie oder -bahn vor der Schweißpresse angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweiß­ elektrode zwischen der spitzen oder messerähnlichen Schneidkante und dem zurückspringend angeordneten Schweißprofil eine nutähnliche Vertiefung aufweist.
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