DE3912198C2 - Heizeinrichtung zum Heißsiegeln - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung zum
Heißsiegeln oder Heißschweißen. Zur Verwendung in einer
Umhüllungseinrichtung wird die Wärme unter Druck auf einen
Verpackungsfilm oder eine Verpackungsfolie angewendet, dabei wird
verpackend ein Artikel, wie z. B. eine Magnetbandkassette,
umhüllt, und die überlappenden Abschnitte des Filmes bzw. der
Folie heißsiegelnd miteinander verbunden bzw. verschweißt.
In herkömmlicher Weise umfaßt eine
Heißsiegel-Heizeinrichtung für eine Verpackungseinrichtung
einen Metallblock, z. B. aus Aluminium, mit einem
rohrförmigen Heizelement und einem Temperatursensor, der in
diesem eingebettet ist und die Verpackungs- bzw.
Einschlageinrichtung wendet Hitze unter Druck auf die
Verpackungsfolie unter Verwendung des Metallblockes an und
heißversiegelt die überlappenden Abschnitte der Folie bzw.
des Verpackungsfilmes.
Insbesondere die herkömmlichen Verpackungseinheiten zum
Einschlagen von Audiobandkassetten oder Videobandkassetten
sind so angeordnet, daß sie den Druck, der für das
Heißsiegeln erforderlich ist, der Gegenkraft (Repulsion)
durch den Artikel selbst verdanken, der eingepackt werden
soll. Entsprechend ist es in Abhängigkeit von der Form des
Abschnittes des zu verpackenden Artikels, an dem die
überlappenden Abschnitte der Einpackfolie heißsiegelnd
miteinander verbunden werden, schwierig, einen gleichmäßigen
Heißsiegeldruck zu erhalten. Z.B. hat das Kunststoffgehäuse
einer Audiobandkassette im allgemeinen Vertiefungen in ihrer
Außenoberfläche im Bereich von ungefähr 0,5 mm Tiefe, welche
infolge von Schrumpferscheinungen während des
Spritzgießprozesses des Gehäuses entstehen. An den
Bereichen, die diesen Ausnehmungen gegenüberliegen, können
die überlappenden Abschnitte des Verpackungsfilmes nicht
unter ausreichendem Druck gegeneinandergedrückt werden, was
zu einem nicht zufriedenstellenden Heißsiegeln führen kann
und damit die Verpackungsleistung beeinträchtigt. Außerdem
ist im Falle einer Videobandkassette die Steifigkeit des
Materiales, das das Gehäuse bildet, unzureichend und
entsprechend können dann, wenn die Kassette, die in dem
Gehäuse aufgenommen ist, Vertiefungen besitzt, die
überlappenden Abschnitte des Verpackungsfilmes bzw. der
Verpackungsfolie nicht unter einem ausreichend hohen Druck
in den Bereichen gegeneinandergedrückt werden, die den
Vertiefungen gegenüberliegen.
In jüngerer Zeit ist praktisch eine flexible, flache
Heizeinrichtung verwendet worden, mit einem langen
Heizelement, wie z. B. einer Wicklung, die in einem flexiblen
flachen Material eingebettet ist. Von einem solchen
flexiblen, flachen Heizer kann erwartet werden, daß er sich
in gewissem Umfang den Unebenheiten an der Oberfläche des
Artikels, der verpackt werden soll, anpaßt und es damit
ermöglicht, die überlappenden Abschnitte des
Verpackungsfilmes gleichmäßig miteinander heißzuversiegeln.
Da der Widerstandsschaltkreis des flachen Heizelementes im
allgemeinen durch Photoätzen eines Metallfilmes von ungefähr
10 bis 100 µm Dicke gebildet wird, um die Flexibilität der
Heizeinrichtung zu sichern; kann ein derartiger Flachheizer
keine große Heizleistung oder Heizkapazität aufweisen.
Auch ein Flachheizer, der eine Ni-Cr-Drahtwicklung anstelle
eines Widerstandsschaltkreises, gebildet durch Photoätzen
des Metallfilmes, aufweist, kann keine große Heizkapazität
haben.
Entsprechend kann dann, wenn ein Flachheizer als
Heizeinrichtung zum Heißsiegeln für die
Verpackungseinrichtung zum Einschlagen von
Audiobandkassetten oder Videobandkassetten verwendet wird,
die Temperatur des Heizers örtlich abrupt sich in dem
Augenblick vermindern, wenn der Heizer in Berührung mit dem
Verpackungsfilm bzw. der Verpackungsfolie gebracht wird, da
die Heizbelastung oder Wärmekapazität der Kassette sich
deutlich von Abschnitt zu Abschnitt ändert. Um demzufolge
ein ausreichendes und zufriedenstellendes Heißsiegeln über
die gesamte Heißsiegelfläche mit solch einem Flachheizer zu
erhalten, muß die Heizeinrichtung für eine längere
Zeitspanne gegen den Verpackungsfilm bzw. die
Verpackungsfolie gedrückt werden, was es schwierig macht,
die Produktionsleistung zu erhöhen. Obwohl diese
Schwierigkeiten durch die Verwendung eines
reaktionsschnellen Temperatursteuersystemes überwunden
werden können, verursacht ein solches Regelungssystem
erhöhte Produktionskosten.
Im Hinblick auf die vorerwähnten Schwierigkeiten besteht das
Hauptziel der vorliegenden Erfindung darin, eine
Heizeinrichtung zum Heißsiegeln anzugeben, deren
Flexibilität und Heizkapazität ausreicht, um ein Heißsiegeln
über die gesamte Heißsiegelfläche innerhalb akzeptabler
Zeiträume auszuführen.
Diese Aufgabe wird durch eine Heizeinrichtung zum Heißsiegeln mit
den Merkmalen des Anspruchs gelöst. Es ist eine
Heizeinrichtung zum Heißsiegeln vorgesehen, die aufweist ein
flaches Heizfolienteil, das aus einem flachen flexiblen
Material besteht und bei dem ein langes Heizelement in dem
flexiblen Heizmaterial eingebettet und an einer Führung
abgestützt bzw. gelagert ist.
Ein elastisches Material ist zwischen dem
flachen Heizfolienteil und der Führung eingesetzt und
ein flexibles Wärmespeichermaterial ist an der Seite des flachen
Heizfolienteiles vorgesehen, die dem elastischen
Material gegenüberliegt, wobei das Wärmespeichermaterial
vorgesehen ist, um gegen das Material gepreßt zu werden, das
heißversiegelt werden soll.
Das Wärmesammel- oder Wärmespeichermaterial kann seine
Flexibilität entweder seinem Material selbst, aus dem es
besteht, oder der Art seiner Struktur bzw. seines Aufbaus
verdanken. D.h. das Wärmespeichermaterial muß nicht aus
einem flexiblen Material bestehen, solange es durch seinen
Aufbau oder seine Gestaltung eine ausreichende Flexibilität
zeigt.
Bei der Heizeinrichtung zum Heißsiegeln nach der
vorliegenden Erfindung wird der Gegenstand, der gesiegelt
werden soll, nicht in direkten Kontakt mit dem flachen
Heizfolienteil gebracht, sondern gelangt in Kontakt mit dem
Wärmespeichermaterial, das eine verhältnismäßig große
Wärmespeicherkapazität aufweist. Wegen der großen
Heizkapazität des Wärmespeichermateriales kann die
Temperatur des Heizers sich nicht örtlich abrupt vermindern,
selbst wenn die Wärmebelastung oder Wärmekapazität des
Gegenstandes, der gesiegelt werden soll, sich beträchtlich
von Ort zu Ort oder von Abschnitt zu Abschnitt ändert.
Außerdem wird die Flexibilität der gesamten Heizeinrichtung
infolge der Flexibilität des Wärmespeichermateriales und der
Flexibilität des elastischen Materials, das zwischen der
Führung des flachen Heizfolienteiles eingesetzt ist, erhöht.
Entsprechend wird z. B. dann, wenn die Führung gegen den
Gegenstand gedrückt wird, um das Wärmespeichermaterial gegen
eine Heißsiegelfläche eines Verpackungsfilmes zu pressen,
der einen Gegenstand einhüllt, welcher unebene Oberflächen
besitzt, die Oberfläche des Wärmespeichermateriales, die in
Kontakt mit dem Verpackungsfilm ist, an die Oberfläche des
Gegenstandes durch die Flexibilität des elastischen
Materiales, des flachen Heizfolienteiles und des
Heizspeichermateriales angepaßt und die gesamte
Heißsiegelfläche des Verpackungsfilmes bzw. der
Verpackungsfolie kann gleichmäßig erwärmt werden.
Außerdem hat sich die erfindungsgemäße Heizeinrichtung zum
Heißsiegeln auch insofern als vorteilhaft erwiesen, als der
Prozentsatz an fehlerhaften Verpackungen sich beträchtlich
vermindert hat. Als Ergebnis von Tests mit dem
Erfindungsgegenstand zeigte sich, daß der durchschnittliche
Prozentsatz von ca. 1% an Ausschuß, der bei dem
herkömmlichen Heizer auftrat, auf 0,05% gesenkt werden
konnte.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist derjenige, daß
infolge des äußerst niedrigen Anteils an fehlerhaften
Verpackungen keine Notwendigkeit besteht, die hergestellten
Heizeinrichtungen einer Prüfung oder Kontrolle zu
unterziehen. Praktisch wurde das Prüfpersonal für die
gefertigten Heizeinrichtungen durch die Erfindung auf Null
reduziert.
Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind
in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines
Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher
erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Heißsiegelheizers nach
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin
dung,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Heißsiegelheizers,
Fig. 3 eine Vorderansicht, die das flache Heizfolienteil
zeigt, das in dem Heißsiegelheizer nach der Erfin
dung angewandt wird,
Fig. 4 eine Draufsicht desselben, und
Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht, die den flexiblen
Block zeigt, der in dem Heißsiegelheizer nach
Fig. 1 angewandt wird.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Heizeinrichtung zum
Heißsiegeln, nachfolgend Heißsiegelheizer genannt, nach
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
gezeigt, wobei dieser Heißsiegelheizer aufweist eine Führung
1 in Form eines Duraluminiumblockes und einer
wärmebeständigen Gummifolie 2 (als das elastische Material),
ein flaches Heizfolienteil (thermistorgesteuerter Heizer) 3
und einen Wärmespeichermaterialblock 4, wobei diese Elemente
in dieser Reihenfolge übereinander auf der Führung 1
angeordnet sind. Die Führung 1 besteht aus einem starren
oder steifen Körper, so daß sie gleichmäßig den ganzen
Heizer gegen das Material drücken kann, das heißgesiegelt
werden soll. Die Führung 1 kann aus verschiedenen anderen
Materialien als Duraluminium bestehen, z. B. aus Aluminium,
z. B. wenn die Führung 1 die Größe von 200 mm × 30 mm × 15 mm
aufweist.
Der Wärmespeichermaterialblock 4 absorbiert einen Teil der
Unebenheit der Oberfläche, gegen den er gedrückt wird. Jener
Teil an Unebenheit der Oberfläche, der nicht durch den
Wärmespeichermaterialblock 4 ausgeglichen bzw. absorbiert
werden kann, verursacht eine Deformation des flachen
Heizfolienteiles 3. Die wärmebeständige Gummifolie 2 dient
der Aufnahme der Deformation des flachen Heizfolienteiles 3
und kann auch aus anderen Materialien bestehen, solange
diese eine ausreichende Elastizität besitzen.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, weist das flache
Heizfolienteil 3 eine flache, isolierende Silikongummifolie
3a und einen Widerstandskreis 3b auf, der durch Photoätzen
eines Metallfilmes von ungefähr 10 bis 100 µm Dicke gebildet
ist und in die Folie 3a eingebettet ist. Vorzugsweise hat
das flache Heizfolienteil 3 eine solche Größe, daß es in der
Führung 1 aufgenommen werden kann. Z.B. hat das flache
Heizfolienteil 3 eine Größe von 155 mm × 12 mm × 1 mm. Z.B.
kann die Nennausgangsspannung des Heizers ungefähr 49 V und
die Nennleistungsaufnahme des Heizers ungefähr 120 W
betragen.
Der Wärmespeichermaterialblock 4 ist ein Kupferblock,
versehen mit einer Vielzahl von Schlitzen, die alternierend
sich in Querrichtung des Heizers (der Richtung des Pfeiles B
in Fig. 2) von einer Seite zur anderen Seite und von der
anderen Seite zur erstgenannten Seite erstreckt. Durch diese
Schlitze wird dem Wärmespeichermaterialblock 4 Flexibilität
in seiner Längsrichtung verliehen, d. h. in Richtung des
Pfeiles A in Fig. 1. Der Wärmespeichermaterialblock 4 kann
mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen sein, die sich
alle von einer Seite aus erstrecken. Die Breite jedes
Schlitzes und die Abstände zwischen benachbarten Schlitzen
können in Abhängigkeit vom Zweck des Heizers ausgewählt
werden. Der Wärmespeichermaterialblock 4 kann außerdem mit
einer Mehrzahl von Schlitzen versehen sein, die sich in
seiner Längsrichtung erstrecken, so daß dem
Wärmespeichermaterialblock 4 zusätzlich zu seiner
Flexibilität in Längsrichtung auch eine Flexibilität in
Querrichtung verliehen werden kann. Der Kupferblock mit der
vorbeschriebenen Auslegung ist optimal für den Zweck dieser
Ausführungsform, und zwar wegen seiner großen Heizkapazität
und seiner hohen Wärmeleitfähigkeit. Als
Wärmespeichermaterialblock kann ein laminierter Kupferblock,
der eine Mehrzahl von Kupferblechen umfaßt, die in
bestimmter Weise behandelt bzw. angeordnet sind, verwendet
werden. In diesem Fall wird der Wärmespeichermaterialblock 4
eine Flexibilität in Richtung senkrecht zur Oberfläche der
Kupferbleche aufweisen. Außerdem kann der
Wärmespeichermaterialblock durch Vergießen eines
6 : 4-Gemisches (Volumenteile) einer Feinsiliziumvergußmasse
und sphärischem bzw. granuliertem Metallpulver hergestellt
werden. Der Wärmespeichermaterialblock kann aus beliebigem
Material bestehen und von beliebigem Aufbau sein, solange
wie er in zumindest einer Richtung flexibel ist und eine
hohe Heizkapazität besitzt.
Der Wärmespeichermaterialblock 4 wird durch ein Paar Halter
5 an seinen gegenüberliegenden Enden gehalten, so daß die
Neigung des Wärmespeichermaterialblockes 4 in Längsrichtung
des Heizers begrenzt ist. Außerdem sind die Halter 5 mit der
Führung 1 kombiniert, so daß der Heizer im ganzen eine
Rechteckform besitzt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Der Heißsiegelheizer nach diesem speziellen
Ausführungsbeispiel wird in der Hauptsache zum Heißsiegeln
von überlappenden Bereichen einer Verpackungsfolie in einem
Verpacker für das Verpacken von Audiobandkassetten oder
Videobandkassetten verwendet.
D. h. der Heißsiegelheizer nach diesem speziellen
Ausführungsbeispiel ist in eine Verpackungseinheit zum
Verpacken von Audiobandkassetten oder Videobandkassetten
eingesetzt. Wenn ein Verpackungsfilm oder eine
Verpackungsfolie, wie z. B. aus Polypropylen, zum Verpacken
einer Bandkassette verwendet wird, wird nach dem Einschlagen
der Bandkassette der Heißsiegelheizer in Anlage gegen eine
Fläche der Kassette unter Zwischenlage der überlappenden
Endabschnitte der sandwichartig zwischen Kassette und Heizer
eingeschlossenen Verpackungsfolie gebracht. Zu diesem
Zeitpunkt wird der Wärmespeichermaterialblock 4 in Kontakt
mit dem überlappenden Endabschnitten der Verpackungsfolie
gebracht und der Heizer wird weiter aus diesem Zustand um
ein kleines Stück abgesenkt. Somit wird die Verpackungsfolie
gegen die Oberfläche der Bandkassette durch den
Heißsiegelheizer gedrückt. Da der Wärmespeichermaterialblock
4 in Längsrichtung des Heizers flexibel ist und die
elastische wärmebeständige Gummifolie 2 zwischen der Führung
1 und dem flachen Heizfolienteil 3 eingesetzt ist, wird die
Oberfläche des Wärmespeichermaterialblockes 4 in Berührung
mit dem Verpackungsfilm deformiert, so daß sie sich an die
Unebenheiten auf der Oberfläche der Kassette angleicht,
wodurch die überlappenden Endabschnitte der
Verpackungsfolie, die miteinander heißgesiegelt werden
sollen, sandwichartig zwischen der Kassettenoberfläche und
dem Heißsiegelheizer unter gleichmäßigem Druck über ihre
Gesamtfläche gehalten werden. Die überlappenden
Endabschnitte werden erhitzt, während sie sandwichartig
zwischen der Kassettenoberfläche und dem Heißsiegelheizer
eingeschlossen sind, in der Weise, wie dies erläutert wurde,
und werden miteinander heißgesiegelt.
Da der Wärmespeichermaterialbock 4 auf Kupfer besteht und
eine verhältnismäßig große Masse, eine große Heizkapazität
und eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, kann die
Temperatur des Heizers sich nicht abrupt infolge einer
Veränderung in der Wärmebelastung bzw. dem
Wärmeaufnahmevermögen des Heißsiegelabschnittes in dem
Moment vermindern, wenn der Heizer in Kontakt mit dem
Verpackungsfolm gebracht wird. Außerdem vergleichmäßigt sich
die Temperatur in dem gesamten Wärmespeichermaterialblock 4
sehr schnell und entsprechend kann das Heißsiegeln über die
gesamte Heißsiegelfläche in kurzer Zeit ausgeführt werden.
Die Erfindung betrifft einen Heißsiegelheizer der aufweist
ein flaches Heizfolienteil, das aus einem flachen flexiblen
Material und einem langen Heizelement, eingebettet in dem
flexiblen Material, besteht. Das flache Heizfolienteil ist
an einer starren Führung gelagert. Ein elastisches Material
ist zwischen dem flachen Heizfolienteil und der Führung
angeordnet und ein flexibles Wärmespeichermaterial ist an
der Seite des flachen Heizfolienteiles angeordnet, die von
dem elastischen Material abgewandt ist. Das
Wärmespeichermaterial ist vorgesehen, um gegen das Material
gedrückt zu werden, das heißgesiegelt werden soll.
Claims (1)
- Heizeinrichtung zum Heißsiegeln von thermoplastischen Kunst stoffen, mit einem flachen Heizfolienteil (3), bestehend aus einem flachen elastischen Material (2) und einem langen Heiz element, das in dem elastischen Material (2) eingebettet ist und mit einer Führung (1) zur Abstützung des Heizfolienteils (3), wobei das elastische Material (2) zwischen dem flachen Heizfolienteil (3) und der Führung (1) angeordnet ist und ein flexibles Wärmespeichermaterial (4) an der dem elastischen Material (2) abgewandten Seite des flachen Heizfolienteils (3) angeordnet ist, wobei das Wärmespeichermaterial (4) gegen das heiß zu siegelnde thermoplastische Material drückbar ist.
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