DE69716390T2

DE69716390T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Handgriffen in Kunststoffbeuteln

Info

Publication number: DE69716390T2
Application number: DE69716390T
Authority: DE
Inventors: Robert E. Hollenbeck
Original assignee: Pactiv LLC
Current assignee: Pactiv LLC
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2017-12-11
Also published as: EP0847851A2; EP0847851B1; US5935367A; DE69716390D1; EP0847851A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbeuteln und betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren welche ein rotierendes Schneidwerkzeug einsetzen, mit einer im Allgemeinen W-förmigen Schneide zur Bildung der Griffe eines Plastikbeutels.

Hintergrund der Erfindung

Bei einem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbeuteln wird ein zusammengedrücktes Rohr aus einer thermoplastischen Schicht bzw. einem Film in einer Längs/Maschinenrichtung bereit gestellt. Das zusammengedrückte Rohr wird stromabwärts zu einer Heißsiegel- und Perforationsstation befördert, welche Paare eng aneinander liegender paralleler querer Heißsiegeln, welche einen Abstand von einer Beutellänge zueinander aufweisen, ausbildet und zusätzlich quere Perforationslinien zwischen jedem Paar der queren Heißsiegel bildet. Nach dem Verlassen der Heißsiegel- und Perforationsstation liegt das zusammengedrückte Rohr in der Form einer Vielzahl von Beuteln ohne Handgriffe (Kissenbezüge) vor, die miteinander entlang der Perforationslinien verbunden sind. Die miteinander verbundenen Beutel ohne Handgriffe werden gegebenenfalls gefaltet und anschließend einer Schneidstation zugeführt, um ein Handgriffpaar in jedem der Plastikbeutel auszubilden.
Ein Beispiel einer solchen Schneidstation umfasst einen rotierenden Amboss und ein rotierendes Schneidwerkzeug, welche parallel und benachbart zueinander befestigt sind. Das rotierende Schneidwerkzeug umfasst eine zylindrische Welle und eine Schneide, welche an der Welle befestigt ist. Während jeder der miteinander verbundenen Beutel ohne Handgriff zwischen dem rotierenden Amboss und dem rotierenden Schneidwerkzeug durchgeführt wird, berührt und schneidet die Schneide des rotierenden Schneidwerkzeugs durch das Kunststoffmaterial jedes Beutels, und erzeugt dabei einen Einschnitt in dem Beutel.
Einer der Hauptanteile der Kosten bei der Herstellung von Kunststoffbeuteln ist die niedrige Herstellungsgeschwindigkeit, die mit der zuvor genannten Schneidstation verbunden ist. Die Geschwindigkeitsbegrenzung während des Schneidverfahrens liegt an dem Schneidendesign des rotierenden Schneidwerkzeugs. Ein Schneidendesign, das nur in der Maschinenrichtung (d. h. der Richtung der Bewegung des Beutels) schneidet, besitzt keine Geschwindigkeitsbegrenzungen, während ein Schneidendesign, das sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung schneidet, eine Geschwindigkeitsbegrenzung aufweist, die direkt mit der tatsächlichen Lebensdauer der Schneide verbunden ist. Die Herstellung von Kunststoffbeuteln mit Handgriffen erfordert ein Schneidendesign, das sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung schneidet.
Bisher wurde die Schneide des rotierenden Schneidwerkzeuges herkömmlicherweise in Form eines U geformt, wie in Fig. 8 gezeigt. Die U-förmigen Schneiden erzeugen einen Einschnitt mit einer entsprechenden Form. Wenn der Einschnitt U-förmig ist, verlaufen die Beine des U entlang des Handgriffes des Beutels und der Basisbereich des U verläuft entlang der Öffnung des Beutels. In dem Schneidverfahren mit dem rotierenden Schneidwerkzeug, welches an der Schneidstation durchgeführt wird, verläuft die Richtung des Schnittes von dem Boden des U zur Spitze des U oder umgekehrt.
Während des Schneidverfahrens interferiert die Schneide des rotierenden Schneidwerkzeuges mit dem benachbarten rotierenden Amboss. Diese Interferenz kann als eine Kraft gemessen werden. Während eines einzelnen Rotationszyklus der Schneide ändert sich die Interferenz-/Kontaktkraft in Beziehung auf eine Fläche der Schneide, welche den rotierenden Amboss zu einem gegebenen Zeitpunkt berührt. Je größer die Fläche der Schneide ist, die den rotierenden Amboss zu einem gegebenen Zeitpunkt berührt, um so größer ist die Interferenzkraft. Die Interferenzkraft muss während des gesamten Schneidverfahrens ausreichend hoch sein, um so sicherzustellen, dass die Schneide einen vollständigen Einschnitt durchführt (d. h. vollständig durch das Kunststoffmaterial des Beutels schneidet). Die Interferenzkraft erreicht ihr Maximum, wenn der größte Bereich der Schneide den rotierenden Amboss berührt.
Ein Nachteil der bekannten U-förmigen Schneidendesigns ist, dass der Unterschied zwischen der maximalen und minimalen Interferenzkraft während eines einzelnen Schneidzyklus der Schneide sehr groß ist. Dieser Unterschied ist in Fig. 8 dargestellt, welche schematisch eine U-förmige Schneide entlang einer Kurve zeigt, die die Unterschiede der Interferenzkraft zwischen der Schneide und einem benachbarten rotierenden Amboss darstellt. Die Maschinenrichtung wird in Fig. 8 durch einen mit L bezeichneten Pfeil dargestellt, wohingegen die Querrichtung durch einen mit T bezeichneten Pfeil dargestellt wird. Während ein Kunststoffbeutel in der Maschinenrichtung L zwischen dem rotierenden Amboss und der Schneide des rotierenden Schneidwerkzeuges hindurchgeführt wird, ist die Interferenzkraft zu einem bestimmten Zeitpunkt während dieses Zeitraumes direkt proportional zu der Fläche der Schneide, welche den rotierenden Amboss berührt. Die Fläche der Schneide, welche den rotierenden Amboss zu einem bestimmten Zeitpunkt des Zeitraumes berührt, kann durch die Schnittfläche der Querlinie und der Schneide in Fig. 8 angenähert werden.
Während die Schneide den Basisbereich des U-förmigen Einschnittes ausbildet, erhöht sich die Fläche der Schneide, welche den rotierenden Amboss berührt, zu einem großen Peak und daher erhöht sich die Interferenzkraft auf einen Spitzenwert von ungefähr 1632,93 kg (3600 Pfund). Diese maximale Interferenzkraft ist notwendig, damit die Schneide einen vollständigen Einschnitt durchführt. Im Gegensatz dazu ist die Fläche der Schneide, welche den rotierenden Amboss an einem bestimmten Moment des Zeitraumes berührt, während die Schneide, welche die Beine des U-förmigen Einschnittes bildet, sehr klein und daher liegt die Interferenzkraft in der Nähe von Null Kilogramm (Pfund). Ähnlich wie das U-förmige Schneidendesign zeigt ein anderes bekanntes Schneidendesign, welches schematisch in Fig. 9 dargestellt ist, einen großen Unterschied zwischen der maximalen Interferenzkraft (ungefähr 544,31 kg (1200 Pfund)) und der minimalen Interferenzkraft (in der Nähe von Null Kilogramm (Pfund)).
Unglücklicherweise können bei den Schneidendesigns des Standes der Technik, welche in den Fig. 8 und 9 dargestellt sind, Teile der Schneide des rotierenden Schneidwerkzeugs der maximalen Interferenzkraft nicht wirkungsvoll widerstehen und daher verschleißen sie und werden eventuell zerstört. Diese Tatsache setzt der praktischen Verarbeitungsgeschwindigkeit spezifische Grenzen, insbesondere bei der Herstellung von Kunststoffbeuteln mit Griffen.
Ein weiterer Nachteil des U-förmigen Schneidendesigns, welches in der Fig. 8 dargestellt ist, ist, dass dieses die effektive Lebensdauer des rotierenden Ambosses verkürzt.
Die Beine der U-förmigen Schneide sind senkrecht zu dem Basisbereich angeordnet und bewirken so die Ausbildung einer Nut in dem benachbarten rotierenden Amboss während das Schneidverfahren fortschreitet.
Ein weiterer Nachteil des Schneidendesigns des Standes der Technik, wie in Fig. 9 und 13 dargestellt, ist, dass der so hergestellte Kunststoffbeutel dazu neigt, in dem Griffbereich zu reißen. Wird der Kunststoffbeutel mit einem Erzeugnis beladen und anschließend an seinen Griffen getragen, werden die Griffe auf eine Weise belastet, die durch die Spannungslinien 80 in Fig. 13 dargestellt sind. Diese Spannungslinien entspringen dem oberen Ende der Griffe und verteilen sich, während sie nach unten über die Griffe laufen. Die Spannungslinien sind solchermaßen, dass die äußersten Linien 80a und 80b nicht auf die Griffe beschränkt sind, sondern die Griffe zeitweise an den Punkten 82 und 84 verlassen, bevor sie wieder in die Griffe, in der Nähe der untersten Enden dieser, eintreten. Dieses Phänomen, dass die äußersten Spannungslinien nicht auf die Griffe beschränkt sind, führt dazu, dass die Griffe entlang der Reißlinien 86, welche sich zwischen den Punkten 82 und 84 erstrecken, dazu neigen zu zerreißen.
Es besteht daher eine Notwendigkeit nach einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Ausbilden von Handgriffen in Kunststoffbeuteln, welche(s) ein Schneidendesign einsetzt, das den Unterschied zwischen den maximalen und minimalen Interferenzkräften zwischen der Schneide und dem rotierenden Amboss verringert, welche(s) die effektive Lebensdauer des rotierenden Amboss verlängert und welche(s) dafür sorgt, dass der auf diese Weise hergestellte Kunststoffbeutel in dem Griffbereich nicht leicht zerreißt.

Zusammenfassung der Erfindung

Um die oben genannten Nachteile zu überwinden wird eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9 bereit gestellt. Gemäß eines Gegenstandes der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung verwendet, um spezifisch ausgestaltete Handgriffe in einer Vielzahl von miteinander verbundenen Kunststoffbeuteln ausbilden, welche in einer Längsrichtung bewegt werden. Die Kunststoffbeutel sind miteinander durch quere Schwachstellenlinien verbunden, welche mit einem Abstand vo einer Beutellängenvoneinander beabstandet sind. Die Vorrichtung umfasst einen rotierenden Amboss und ein rotierendes Schneidwerkzeug. Der rotierende Amboss weist ei ne erste Rotationsachse auf. Das rotierende Schneidwerkzeug ist in der Nähe des rotierenden Amboss angeordnet und weist eine zweite Rotationsachse auf, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Rotationsachse verläuft. Das rotierende Schneidwerkzeug umfasst eine rotierbare zylindrische Welle, einen Schneidenmantel, welcher auf der Welle angeordnet ist, und eine im Allgemeinen W förmige Schneide, die auf dem Schneidenmantel ausgebildet ist. Die Schneide weist einen Basisbereich und ein Paar einander gegenüberliegenden Beine auf. Die einander gegenüberliegenden Beine erstrecken sich nach oben relativ zu dem Basisbereich und nach außen relativ zueinander. Die Schneide schneidet in jeden und bildet dabei ein Paar Handgriffe in jedem der Plastikbeutel, während die Plastikbeutel zwischen dem rotierenden Amboss und dem rotierenden Schneidwerkzeug hindurchgeführt werden.
Gemäß eines anderen Gegenstandes der vorliegenden Erfindung setzt ein Verfahren den vorgenannten rotierenden Amboss und das rotierende Schneidwerkzeug ein, um die Handgriffe in einer Vielzahl von miteinander verbundener Kunststoffbeutel auszubilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Andere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlich, in welchen:
Fig. 1 eine Draufsicht in schematischer Form zeigt, eines Systems zur Bildung einer Vielzahl von miteinander verbundenen Kunststoffbeuteln;
Fig. 2 eine isometrische Ansicht einer Vorrichtung zeigt, welche in dem System aus Fig. 1 eingesetzt und zur Bildung eines Handgriffpaares in jedem Kunststoffbeute verwendet wird;
Fig. 3 einen Ausschnitt im Allgemeinen entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 eine vergrößerte Aufsicht auf eine Schneide eines rotierenden Schneidwerkzeuges der Vorrichtung in Fig. 2 darstellt;
Fig. 5 ein Ausschnitt im Allgemeinen entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 zeigt;
Fig. 6 eine schematische Ansicht einer W-förmigen Schneide entlang einer Kurve darstellt, welche die Änderung der Interferenzkraft zwischen der Schneide und einem benachbarten rotierenden Amboss zeigt;
Fig. 7 eine schematische Ansicht einer gerundeten W-förmigen Schneide entlang einer Kurve darstellt, welche den Unterschied der Interferenzkraft zwischen der Schneide und einem benachbarten rotierenden Amboss zeigt;
Fig. 8 eine schematische Ansicht einer Schneide gemäß des Standes der Technik entlang einer Kurve darstellt, welche den Unterschied der Interferenzkraft zwischen der Schneide und einem benachbarten rotierenden Amboss zeigt;
Fig. 9 eine schematische Ansicht einer Schneide gemäß eines anderen Standes der Technik entlang einer Kurve darstellt, welche den Unterschied der Interferenzkraft zwischen der Schneide und einem benachbarten rotierenden Amboss zeigt;
Fig. 10 in schematischer Form eine Aufsicht zeigt, eines Kunststoffbeutels hergestellt durch das System in Fig. 1;
Fig. 11 in schematischer Form eine Aufsicht zeigt, des Handgriffbereichs des Kunststoffbeutels aus Fig. 10, wobei die Spannungslinien, die durch die Handgriffe laufen, dargestellt sind;
Fig. 12 in schematischer Form eine Aufsicht zeigt, des Handgriffbereichs eines Kunststoffbeutels, welcher mit der gerundeten W-förmigen Schneide aus Fig. 7 hergestellt wurde und wobei die Spannungslinien, welche durch den Handgriff laufen dargestellt sind; und
Fig. 13 in schematischer Form eine Aufsicht zeigt, des Handgriffbereichs eines Kunststoffbeutels gemäß des Standes der Technik, welcher mit der Schneide gemäß des Standes der Technik gezeigt in Fig. 9 dargestellt wurde und wobei die Spannungslinien dargestellt sind, welche durch einen der Handgriffe laufen.
Während die Erfindung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen geeignet ist, wird als Beispiel eine spezifische Ausführungsform dieser in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden im Detail beschrieben. Es sollte jedoch deutlich werden, dass dieses Beispiel die Erfindung nicht auf die bestimmten offenbarten Formen beschränkt, sondern dass im Gegensatz dazu alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die in den Umfang der Erfindung fallen, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, umfasst sind.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Bezug nehmend auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein System und eine Verfahrensabfolge zur Bildung einer Vielzahl von miteinander verbundenen Kunststoffbeuteln. Ein Rohr 10 aus einem thermoplastischen Film bzw. einer Schicht wird dem System in einer Längsrichtung L zugeführt. Der Film bzw. die Schicht besteht vorzugsweise aus einem Polyethylen mit hoher Dichte, einem Polyethylen mit niedriger Dichte, einem linearen Polyethylen mit niedriger Dichte oder Mischungen der vorgenannten. Die Dicke des Films kann in dem Bereich von ungefähr 100,16 um (4 Mils) bis ungefähr 50,8 um (2 Mils) abhängig von der Zusammensetzung des Materials liegen, welches zur Bildung der Beutel verwendet wurde und der beabsichtigten Verwendung der Beutel.
Nach dem Zusammendrücken des Schlauches 10 an der Drückstation 12, wird der zusammengedrückte Schlauch 10 stromabwärts zu einer Heißsiegel- und Perforationsstation 14 geführt. Die Heißsiegel- und Perforationsstation 14 formt ein Paar eng beabstandeter, paralleler quer zueinander verlaufender Heißsiegel 16a und 16b, die einen Abstand von einer Beutellänge zueinander aufweisen. Eines der Heißsiegel 16a und 16b bildet den versiegelten Boden eines Beutels, während das andere der Heißsiegel 16a und 16b sicherstellt, dass die Beutelgriffe, die stromabwärts von der Station 14 gebildet werden, an ihren oberen Enden geeignet abgedichtet sind. In der dargestellten Ausführungsform bildet das Heißsiegel 16b den abgedichteten Boden, während das Heißsiegel 16a die oberen abgedichteten Enden der Handgriffe bildet.
Gleichzeitig während des Heißsiegelns oder nachdem die Heißsiegel 16a und 16b gebildet wurden, bildet die Station 14 quere Linien mit Schwachstellen 18, zwischen den Paaren der queren Heißsiegel 16a und 16b, so dass der zusammengefaltete Schlauch 10 eine Vielzahl von Beuteln ohne Handgriffe (Kissenhüllen) aufweist, die entlang der queren Schwachstellenlinien 18 miteinander verbunden sind. Die queren Schwachstellenlinien 18 können in der Form von Perforationslinien oder von Linien mit verringerter Dicke ausgebildet sein.
Anschließend wird der wärmeversiegelte und perforierte Schlauch 10 stromabwärts zu einer ersten Faltstation 20 geführt, welche die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 22a und 22b des Schlauches 10 nach innen faltet. Der Schlauch 10 umfasst ein Paar einander gegenüberliegender Seitenbereiche 22a und 22b und einen zentralen Bereich 24, welcher sich zwischen den Seitenbereichen 22a und 22b erstreckt. Der Seitenbereich 22a wird ungefähr 180 Grad relativ zu dem zentralen Bereich 24 nach innen gefaltet und ähnlich wird der Seitenbereich 22b ungefähr 180 Grad relativ zu dem zentralen Bereich 24 nach innen gefaltet. Wie am besten in Fig. 2 gezeigt, besteht der Abschnitt des Schlauches 10, umfassend die gefalteten Seitenabschnitte 22a und 22b und die darunter liegenden Bereiche des zentralen Bereiches 24, vier Schichten aus Kunststoffmaterial, wohingegen der Bereich des Schlauchs 10 zwischen den gefalteten Seitenbereichen 22a und 22b aus zwei Schichten des Kunststoffmaterials besteht.
Der einmal gefaltete Schlauch wird dann stromabwärts zu einer Schneidstation 26 befördert, in welcher ein Paar Handgriffe in jedem der miteinander verbundenen Beutel des Schlauches 10 ausgebildet wird. Der Aufbau der Schneidstation 26 ist im Detail in Bezug auf die Fig. 2 bis 5 beschrieben.
Bezug nehmend zunächst auf Fig. 2 und 3 umfasst die Schneidstation 26 einen rotierenden Amboss 28 und ein rotierendes Schneidwerkzeug 30. Der rotierende Amboss 28 weist eine erste Rotationsachse A&sub1; auf, wohingegen das rotierende Schneidwerkzeug 30 eine zweite Rotationsachse A&sub2; aufweist, die parallel zu der ersten Rotationsachse A&sub1; verläuft. Wie durch die Pfeile in Fig. 3 dargestellt, rotiert der rotierende Amboss 28 im Uhrzeigersinn um die erste Rotationsachse A&sub1;, wohingegen das rotierende Schneidwerkzeug 30 in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn um die zweite Rotationsachse A&sub2; rotiert. Das rotierende Schneidwerkzeug 30 ist in der Nähe des rotierenden Amboss 28 angeordnet und umfasst eine rotierbare zylindrische Welle 32, einen Schneidenmantel 34, welche auf der Welle 32 befestigt ist, und eine allgemeinen W- förmige Schneide 36, welche auf dem Schneidenmantel 34 ausgebildet ist. Die Welle 32, der Schneidenmantel 34, und die Schneide 36 sind vorzugsweise aus hartem Stahl zusammengesetzt. Der Schneidenmantel 34 und die Schneide 36 sind insbesondere bevorzugt aus einem kalt bearbeiteten Werkzeugstahl vom Grad D2 zusammengesetzt.
Der Schneidenmantel 34 kann auf der Welle 32 durch herkömmliche Befestigungseinrichtungen, wie Schrauben, Bolzen oder dergleichen, befestigt sein. Wie besonders in Fig. 3 dargestellt, erstreckt sich der Schneidenmantel 34 ungefähr 180 Grad über die Welle 32, so dass der Schneidenmantel 34 die Welle 32 nur teilweise umgreift. Die W- förmige Schneide 36 ist integral mit dem Schneidenmantel 34 ausgebildet, indem ein äußerer Bereich des Schneidenmantels 34 bearbeitet wird, bis nur die Schneide 36 übrig bleibt.
Bezug nehmend auf Fig. 4 wird die W-förmige Schneide 36 durch vier lineare Segmente 40a, 38a, 38b und 40b gebildet, welche direkt miteinander in der vorgenannten Abfolge mit einander verbunden sind. Die Segmente 38a und 38b bilden einen Basisbereich der Schneide 36, während die Segmente 40a und 40b ein Paar einander gegenüberliegender Beine der Schneide 36 bilden. Der Basisbereich 38a-b ist in der Form eines invertierten "V" ausgebildet. Die einander gegenüberliegenden Beine 40a-b erstrecken sich nach oben relativ zueinander. In einer alternativen Ausführungsform, welche schematisch in Fig. 7 dargestellt ist, sind die Beine 40a' und 40b' der abgerundeten W-förmigen Schneide 36' mit dem jeweiligen Segmenten 38a' und 38b' eines Basisbereichs durch entsprechende gekrümmte Übergangssegmente 42 und 44 verbunden.
Bezug nehmend auf Fig. 5 weist die Schneide 36 einen Querschnitt umfassend einen trapezoidförmig gebildeten oberen Bereich 46 und ein rechteckig gebildeten unteren Bereich 48 auf. Das obere Ende des oberen Bereichs 46 ist ausreichend eng um zu ermöglichen dass die Schneide 36 vollständig durch die Kunststoffbeutel schneidet, wenn sie zwischen dem rotierenden Amboss 28 und dem rotierenden Schneidwerkzeug 30 durchgeführt werden, welche in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind.
Obwohl die Abmessungen der verschiedenen Elemente der Schneidstation 26 variiert werden können, weisen diese Elemente in der bevorzugten Ausführungsform folgende Abmessungen auf. Bezug nehmend auf Fig. 3 besitzt der Amboss 28 einen Radius R&sub1;, von ungefähr 63,5 mm (2,50 Inch); die Welle 32 des rotierenden Schneidwerkzeugs 30 weist einen Radius R&sub2; von ungefähr 38,1 mm (1,50 Inch) auf; und der Schneidenmantel weist einen Radius R&sub3; von ungefähr 57,15 mm (2,25 Inch) auf Bezug nehmend auf Fig. 5 besitzt die Schneide 36 eine Höhe H von ungefähr 6,35 mm (0,25 Inch). Der rechteckig geformte untere Bereich 48 der Schneide 36 weist eine Breite W&sub1; von ungefähr 6,35 mm (0,25 Inch) auf und das obere Ende des trapezoidförmig geformten oberen Bereichs 46 der Schneide 36 weist eine Breite W&sub2; von ungefähr 50,8 um (0,002 Inch) auf. Die Breite W&sub2; kann gemäß der gewünschten Schärfe der Schneide 36 geändert werden. Die Neigungen der gewinkelten Oberflächen des oberen Bereichs 46 kann geändert werden, solchermaßen, dass der eingeschlossene Winkel α in einem Bereich zwischen ungefähr 30 Grad und ungefähr 90 Grad liegt.
Zurückkommend auf Fig. 1 schneidet die Schneidstation 26 jeden der Kunststoffbeutel während sie zwischen dem rotierenden Amboss 28 und dem rotierenden Schneidwerkzeug 30 durchgeführt werden. Die Radien des rotierenden Amboss 28 und des rotierenden Schneidwerkzeuges 30 sind so ausgewählt, dass eine einzelne Rotation dieser Elemente der Bewegung des zusammengedrückten Schlauches 10 in der Längsrichtung L mit der Distanz einer Beutellänge entspricht. Des Weiteren ist die Schneidstation 26 in der Längsrichtung angeordnet, so dass die Schneide 36 einen W-förmigen Einschnitt 50 in jedem der Plastikbeutel an der dargestellten Position schneidet.
Insbesondere erstreckt sich der W-förmige Einschnitt 50 vollständig durch das Material des zugehörigen Kunststoffbeutels. Die Beine des W-förmigen Einschnittes 50 sind entlang der jeweiligen gefalteten Seitenabschnitte 22a und 22b und den jeweiligen darunter liegenden Bereichen des zentralen Bereichs 24 angeordnet. Der Hauptteil des Basisbereichs des W-förmigen Einschnittes 50 ist entlang des zentralen Bereichs 24 zwischen den gefalteten Seitenabschnitten 22a und 22b angeordnet. Die einander gegenüberliegenden Enden des Basisbereichs des W-förmigen Einschnittes 50 schneiden die jeweiligen gefalteten Seitenabschnitte 22a und 22b und die jeweiligen darunter liegenden Bereiche des zentralen Bereichs 24. Die Beine des W-förmigen Einschnittes 50 kreuzen das Heißsiegel 16a und schneiden die Schwachstellenlinie 18 an zwei entsprechenden Schnittpunkten.
Nachdem die Schneidstation 26 den W-förmigen Einschnitt 50 in jeden der Kunststoffbeutel gebildet hat, wird jeder Kunststoffbeutel stromabwärts zu der Stanzstation 52 weitergeführt, welche den W-förmigen ausgeschnittenen Bereich ausstanzt, der von dem W-förmigen Einschnitt 50 und der Schwachstellenlinie 18 eingeschlossen wird. Um den ausgeschnittenen Bereich auszustanzen, kann die Stanzstation 52 ein sich hin und her bewegendes mechanisches Element oder ein zyklisch bedientes pneumatisches Element einsetzen. Die Entfernung des ausgeschnittenen Abschnittes aus jedem Kunststoffbeutel stellt einen Beutel mit einem Handgriffpaar 54 und 56 zur Verfügung, die deutliche in dem ungefalteten Kunststoffbeutel, welcher schematisch in Fig. 10 dargestellt ist, erscheinen. Zur Entfernung des Kunststoffmaterials, welches von dem W- förmigen Einschnitt 15 und der Schwachstellenlinie 18 eingeschlossen wird, wird die Schwachstellenlinie 18 vorzugsweise durch die Heißsiegel und Perforationsstation 14 solchermaßen gebildet, dass die Schwachstellenlinie 18 wesentlich schwacher zwischen den zwei Punkten an welchen der Einschnitt 15 die Schwachstellenlinie 18 kreuzt ausgebildet ist, als außerhalb dieser zwei Schnittpunkte.
Der bearbeitete Kunststoffschlauch 10 wird weiter stromabwärts von der Stanzstation 52 zu einer zweiten Faltstation 58 geführt, welche die einander gegenüberliegenden Seitenbereiche 22a und 22b ein zweites Mal faltet, zusammen mit den jeweiligen darunter liegenden Bereichen des zentralen Bereichs 24. Der zweimal gefaltete Schlauch 10 umfasst sechs Schichten des Kunststoffmaterials.
Zur Verpackung kann eine vorbestimmte Anzahl der miteinander verbundenen Kunststoffbeutel, welche durch das in Fig. 1 beschriebene Verfahren gebildet wurden, auf eine Rolle gewickelt werden und in eine geeignete Verpackung gelegt werden. Alternativ können die miteinander verbundenen Kunststoffbeutel zu einer Kombination von Differnentialgeschwindigkeitswalzen geführt werden, die die Beutel entlang der Perforationslinien 18 in einzelne Kunststoffbeuteln trennt. Eine vorbestimmte Anzahl der einzelnen Kunststoffbeutel kann dann aufeinander gelegt werden, zu einer Rolle gewickelt werden und in eine geeignet Verpackung gelegt werden, oder aufeinander gestapelt werden und in eine geeignete Packung gelegt werden. Ein einzelner Kunststoffbeutel 16, welcher durch das in Fig. 1 beschriebene Verfahren hergestellt wurde, ist schematisch in Fig. 10 dargestellt. Der Kunststoffbeutel 60 umfasst ein Paar von Handgriffen 54 und 56, welche durch den W-förmigen Einschnitt gebildet wurden. Die Faltlinien, die durch die erste und zweite Faltstation 20 und 58 entstanden sind, werden durch die Bezugszeichen 62 und 64 bezeichnet.
Zurückkommend auf Fig. 2 ist ein wesentlicher Vorteil des W-förmigen Schneidendesigns des rotierenden Schneidwerkzeugs 30 im Vergleich zu den Schneidendesigns des Standes der Technik dargestellt in Fig. 8 und 9, dass der Unterschied zwischen der maximalen und minimalen Interferenzkraft zwischen der Schneide 36 und dem rotierenden Amboss 28 während eines einzelnen Schneidezyklus der Schneide 36 reduziert wird. Dieser Unterschied ist in Fig. 6 dargestellt, welche schematisch die W-förmige Schneide 36 entlang einer Kurve darstellt, welche den Unterschied der Interferenzkraft zwischen der Schneide 36 und dem benachbarten rotierenden Amboss 28 darstellt. Während ein Kunststoffbeutel in der Maschinenrichtung L zwischen der Schneide 36 und dem rotierenden Amboss 28 bewegt wird, bleibt die Interferenzkraft in der Nähe von Null, da zu einem gegebenen Zeitpunkt des Zeitraumes nur eine geringe Fläche der Schneide 36 den rotierenden Amboss 28 berührt. Auch wenn der Hauptbereich 38a-b der Schneide 36 den rotierenden Amboss 28 berührt, ist die Fläche der Schneide 36, welche den rotierenden Amboss 28 zu einem bestimmten Zeitpunkt des Zeitraumes berührt, relativ klein. Die Interferenzkraft überschreitet niemals ungefähr 22,68 kg (50 Pfund), was wesentlich geringer ist als die Spitzeninterferenzkraft die mit den Schneidendesigns des Standes der Technik aus Fig. 8 und 9 verbunden ist. Diese beträchtliche Reduktion der maximalen Interferenzkraft im Vergleich zu den bekannten Schneidendesigns ermöglicht es, dass die Schneide 36 der maximalen Interferenzkraft wirksam widersteht, wodurch der Verschleiß der Schneide 26 verringert wird und weniger Grenzwertbedingungen bezüglich der Verarbeitungsgeschwindigkeit des Systems aus Fig. 1 auferlegt werden.
Ähnlich wie das W-förmige Schneidendesign in Fig. 6, reduziert das abgerundete W- förmige Schneidendesign in Fig. 7 den Unterschied zwischen der maximalen und minimalen Interferenzkraft zwischen der Schneide 36' und dem rotierenden Amboss 28 während eines einzelnen Schneidzyklus der Schneide 36' beträchtlich. Die maximale Interferenzkraft, welche mit dem abgerundeten W-förmigen Schneidendesign verbunden ist, liegt ungefähr bei 136,08 kg (300 Pfund), was immer noch beträchtlich weniger ist als die Spitzeninterferenzkraft die mit den bekannten Schneidendesigns aus Fig. 8 und 9 verbunden ist. Ist die Menge des Kontakts zwischen der Schneide 36 und dem benachbarten rotierenden Amboss 28 zu einem gegebenen Zeitpunkt als Kontaktfläche definiert, wird die maximale Interferenzkraft von ungefähr 136,08 kg (300 Pfund) auf ein Verhältnis der maximalen zur maximalen Kontaktfläche von nicht mehr als ungefähr 25 : 1 übertragen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des W-förmigen Schneidendesigns ist, dass dieses die Lebensdauer des rotierenden Amboss 28 verlängert. Wie oben beschrieben, verlaufen bei den bekannten U-förmigen Schneidendesigns die Beine der U-förmigen Schneide senkrecht zu dem Basisbereich, wodurch eine Nut in dem benachbarten rotierenden Amboss bewirkt wird, während das Schneidverfahren fortschreitet. Im Gegensatz dazu entfernen sich die Beine der W-förmigen Schneide 36 voneinander. Als ein Resultat wird der Kontakt zwischen den Beinen und dem benachbarten rotierenden Amboss 28 nicht auf eine Nut beschränkt. Vielmehr verteilen die Beine der W-förmigen Schneide 36 ihren Kontakt auf einen breiteren Oberflächenbereich des rotierenden Amboss 28. Die Lebensdauer des Amboss 28 wird durch eine Größenordnung entsprechend dem Winkel unter welchem die Beine der Schneide 36 sich voneinander entfernen verlängert.
Ein weiterer Vorteil des W-förmigen Schneidendesigns ist, dass die Kunststoffbeutel, welche durch dieses Design gebildet wurden, weniger dazu neigen in dem Griffbereich zu zerreißen, im Gegensatz zu den Kunststoffbeutel, welche gemäß des bekannten Schneidendesigns gebildet wurden, welches in den Fig. 9 und 13 dargestellt ist. Bezug nehmend auf die Fig. 11 und 12, in welchen der Kunststoffbeutel, welcher entweder mit dem geraden W-förmigen Design (Fig. 11) oder dem gerundeten W-förmigen Schneidendesign (Fig. 12) gebildet wurde, mit einem Produkt beladen wurde und anschließend an den Griffen befördert wurde, werden die Griffe auf eine Weise belastet, die durch die Spannungslinie 70 angegeben ist. Diese Spannungslinien entspringen dem oberen Ende der Griffe und verteilen sich während sie nach unten durch die Griffe laufen. Die Spannungslinien sind solchermaßen, dass die äußersten Linien 70a und 70b streng auf die Griffe beschränkt sind. Diese Beschränkung der Spannungslinien auf die Griffe minimiert die Möglichkeit, dass sich ein Riss in dem Griffbereich bildet. Im Gegensatz dazu, wie zuvor bereits erwähnt, sind die äußersten Spannungslinien 80a und 80b des Kunststoffbeutels, welcher durch das bekannte Schneidendesign in Fig. 13 gebildet wurden, nicht auf die Griffe beschränkt, so dass die Griffe anfälliger dafür sind entlang der Reißlinien 86 zu zerreißen.
Während die vorliegende Erfindung in Bezug auf ein oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird Fachleuten deutlich, dass viele Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Jede dieser Ausführungsformen und naheliegende Variationen dieser wird als innerhalb des Umfangs der beanspru

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Handgriffen in einer Vielzahl von miteinander verbundenen Kunststoffbeuteln, welche in einer Längsrichtung bewegt werden, wobei die Kunststoffbeutel miteinander über quer verlaufenden Schwachstellenlinien, die in einem Abstand von einer Beutellinie voneinander entfernt liegen, verbunden sind, wobei die Vorrichtung umfasst: einen rotierenden Amboss (28) mit einer ersten Rotationsachse (A1); und ein rotierendes Schneidwerkzeug (30), welches benachbart zu dem rotierenden Amboss angeordnet ist und eine zweite Rotationsachse (A2) aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Rotationsachse verläuft, wobei das rotierende Schneidwerkzeug (30) eine rotierbare zylindrische Welle (32) und eine im Allgemeinen W-förmige Schneide (36), welche an der Welle befestigt ist, umfasst, wobei die Schneide einen Basisbereich (38a, 38b) und ein Paar einander gegenüber liegender Beine (40a, 40b) aufweist, der Basisbereich einen invertierten V-förmigen Aufbau aufweist, sich die einander gegenüber liegenden Beine nach oben, relativ zu dem Basisbereich und nach außen relativ zueinander erstrecken, die einander gegenüber liegenden Beine mit dem Basisbereich verbunden sind, die Schneide schneidet und dadurch ein Paar Handgriffe in jedem dieser Kunststoffbeutel, während des Durchlaufens des Plastikbeutels zwischen dem rotierenden Amboss und dem rotierenden Schneidwerkzeug, herstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die im Allgemeinen W-förmige Schneide (36) auf einem Schneidenmantel (34) gebildet ist, und der Schneidenmantel auf der Welle (32) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Querschnitt der Schneide einen trapezoidförmig geformten oberen Bereich und rechteckig geformten unteren Bereich umfasst.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Menge bzw. Größe des Kontakts zwischen der Schneide und dem rotierenden Amboss zu einem gegebenen Zeitpunkt als Kontaktfläche definiert ist, die Kontaktfläche sich zwischen einem Minimum und einem Maximum verändert, während ein Handgriffpaar in einem dieser Kunststoffbeutel hergestellt wird, ein Verhältnis der maximalen Kontaktfläche zu der minimalen Kontaktfläche nicht größer als ungefähr 25 : 1 ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Interferenzkraft zwischen dem rotierenden Schneidwerkzeug und dem rotierenden Amboss nicht mehr als ungefähr 136,08 kg (300 Pfund) beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die einander gegenüber liegenden Beine mit dem Basisbereich über entsprechend abgerundete Übergangsbereiche verbunden sind.
7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die einander gegenüber liegenden Beine mit dem Basisbereich über entsprechend scharfe Übergangsbereiche verbunden sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Paar der einander gegenüber liegenden Beine linear ist.
9. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbeuteln umfassend folgende Schritte:

Bereitstellen eines zusammengedrückten Schlauches aus einer thermoplastischen Schicht bzw. Film, welcher in einer Längsrichtung befördert wird;

Bilden von Paaren eng aneinander liegender paralleler querer Heißsiegel, welche einen Abstand von einer Beutellänge zueinander aufweisen,;

Bilden von queren Schwachstellenlinien zwischen jedem dieser Paare von queren Heißsiegeln, solchermaßen, dass die zusammengedrückten Schläuche eine Vielzahl von Beuteln ohne Handgriff aufweist, die entlang der queren Schwachstellenlinien miteinander verbunden sind; und

Durchführen jedes dieser Kunststoffbeutel ohne Handgriff zwischen einem rotierenden Amboss (28) und einem rotierenden Schneidwerkzeug um ein Paar Handgriffe in jedem dieser Beutel auszubilden, wobei der rotierende Amboss eine erste Rotationsachse aufweist, das rotierende Schneidwerkzeug neben dem rotierenden Amboss (28) angeordnet ist und eine zweite Rotationsachse aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Rotationsachse verläuft, das rotierende Schneidwerkzeug (30) eine rotierbare zylindrische Welle (32) und eine im allgemeinen W-förmige Schneide (36) umfasst, welche an der Welle befestigt ist,

die Schneide einen Basisbereich und Paar im Wesentlichen linear verlaufender, einander gegenüber liegender Beine aufweist, der Basisbereich eine invertierte V-förmige Form aufweist, die einander gegenüberliegenden Beine sich nach oben relativ zu dem Basisbereich erstrecken und nach außen relativ zueinander, die einander gegenüber liegenden Beine mit dem Basisbereich über Übergangsbereiche verbunden sind, die Schneide einen im Allgemeinen W-förmigen Einschnitt in jedem dieser Beutel ohne Handgriff erzeugt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die im Allgemeinen W-förmige Schneide (36) auf einem Schneidenmantel (34) ausgebildet ist und der Schneidenmantel auf der Welle (32) befestigt ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Schwachstellenlinien Perforationslinien sind.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der W-förmige Einschnitt einander gegenüber liegenden Beine umfasst, die die Schwachstellenlinie in jedem dieser Beutel an zwei Schnittpunkten schneidet.
13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Schwachstellenlinien zwischen den zwei Schnittpunkten schwächer als außerhalb der zwei Schnittpunkte ausgebildet ist.
14. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der zusammengedrückte Schlauch aus der thermoplastischen Schicht ein Paar einander gegenüber liegende Seitenabschnitte umfasst und einen zentralen Bereich, welcher sich zwischen den Seitenabschnitten erstreckt, und des Weiteren den Schritt des Faltens jedes Seitenbereichs nach innen umfasst, vor dem Schritt des Durchführens jedes der Kunststoffbeutel ohne Handgriff zwischen dem rotierenden Amboss und dem rotierenden Schneidwerkzeug, wobei die Schneide durch die inneren Bereiche der jeweiligen gefalteten Seitenabschnitte und einem im Allgemeinen W-förmigen Bereich des zentralen Bereichs schneidet.
15. Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Querschnitt der Schneide einen trapezoidförmigen oberen Bereich und einen rechteckig geformten unteren Bereich umfasst.
16. Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Basisbereich eine invertierte, im Allgemeinen V-förmige Ausgestaltung aufweist.
17. Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine Menge bzw. eine Größe des Kontakts zwischen einer Schneide und diesem rotierenden Amboss zu einem gegebenen Zeitpunkt als Kontaktfläche definiert ist, wobei die Kontaktfläche zwischen einem Minimum und einem Maximum variiert, während ein Paar Handgriffe auf einer Seite der Kunststoffbeutel gebildet wird und ein Verhältnis der maximalen Kontaktfläche zu der minimalen Kontaktfläche nicht mehr als ungefähr 25 : 1 beträgt.
18. Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine Interferenzkraft zwischen dem rotierenden Schneidwerkzeug und dem rotierenden Amboss nicht mehr als ungefähr 136,08 kg (300 Pfund) beträgt.
19. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die einander gegenüber liegenden Beine mit dem Basisbereich über entsprechend abgerundete Übergangsbereiche verbunden sind.
20. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die einander gegenüber liegenden Beine mit dem Basisbereich über entsprechend scharfe Übergangsbereiche verbunden sind.
21. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Paar der gegenüber liegenden Beine linear ausgebildet ist.