NL8403775A

NL8403775A - Werkwijze en inrichting voor het onder invloed van warmte hechten.

Info

Publication number: NL8403775A
Application number: NL8403775A
Authority: NL
Original assignee: Johnston Orin Benjamin
Priority date: 1983-12-15
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1985-07-01
Also published as: FR2556646A1; CH665997A5; DE3445524A1; AU575889B2; NZ210331A; AU3667684A; CA1262230A; DK600884A; NO845034L; GB8431499D0; CA1262230C; SE8406362L; JPH0339818B2; DK600884D0; US4531997A; ES8604448A1; GB2151180B; BE901283A; FR2556646B1; IT1179872B

Description

t z- ' N.0. 32.898 1

Werkwijze en inrichting voor het onder invloed van warmte hechten.

De uitvinding heeft betrekking op het onder invloed van warmte hechten van kunststoffolies» en in het bijzonder op het onder invloed van warmte hechten van biaxiaal georiënteerde kunststoffolies.

Biaxiaal georiënteerde kunststoffolies worden gestrekt in beide in 5 één vlak liggende asrichtingen gedurende de vervaardiging voor het opnieuw oriënteren van hun moleculaire struktuur ter vergroting van de treksterkte, taaiheid en buigzaamheid. Als de temperatuur van een biaxiaal georiënteerde folie wordt verhoogd tot boven een bepaalde temperatuur, bijv. voor het onder invloed van warmte hechten, krimpt de fo-10 lie terug naar zijn moleculaire configuratie voor de oriëntering, tenzij de folie wordt vastgehouden·

Om biaxiaal georiënteerde folies te gebruiken, bijv. MYLAR® polyesterfolie, in onder invloed van warmte gelaste voorwerpen, was het tot nu toe bekend om dergelijke folies als bekleding aan te brengen op 15 een laag van niet krimpend, onder invloed van warmte makkelijk te lassen polymeer, bijv. polyetheen. Om gelamineerde folies onder invloed van warmte te lassen, bijv. bij de vervaardiging van de populaire MÏLAR® nieuwheidsballonnen, worden polyethyleenlagen in aanraking met elkaar gebracht en worden de gelamineerde folies plaatselijk verhit 20 tot een temperatuur boven de hechtingstemperatuur van het polyethyleen, maar onder het niveau waarbij de biaxiaal georiënteerde folie zal krimpen.

Rekening houdend met het voorgaande, is het doel van de uitvinding een inrichting en werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van 25 een gelast voorwerp door direkt twee of meer lagen van biaxiaal georiënteerde polymeerfolie onder invloed van hitte aan elkaar te hechten.

Een ander doel is twee of meer lagen van biaxiaal georiënteerde polymeerfolie met elkaar te verbinden door hechting onder invloed van warmte voor het vormen van een las tussen de lagen, bestaande uit een 30 glad, massief homogeen stuk kunststof waarbij tussen folielagen een volledige moleculaire koppeling aanwezig is.

Nog een ander doel van de uitvinding is een kraalvormige las te verschaffen die veel beter is dan de klassieke staafvormige of randvor-mige lassen die worden gebruikt in de kunststoffolieverpakkingsindus-35 trie, door het de fabrikant mogelijk te maken om met hogere produktie-snelheden te werken terwijl een betrouwbaar kwaliteitscontrole, betere hermetische afdichtingen en minder afvalfolie wordt verkregen·

Volgens de uitvinding wordt in een inrichting voor het warm lassen / 8403775

A

.. i 2 een gekozen segment van een vel aangebracht, welke bestaat uit ten mln· ste twee lagen van biaxiaal georiënteerde kunststoffolie, waarbij de inrichting middelen bezit voor het samendrukken van de vellagen, middelen voor het tegelijkertijd verhitten van het gekozen segment tot boven 5 de hechtingstemperatuur, middelen voor het houden van een aanliggend segment van het vel onder de hechtingstemperatuur, en middelen voor het afkoelen van het gekozen segment in voldoende snelle mate om afbraak van de kunststof te voorkomen, waarbij de middelen voor het aandrukken aandrukoppervlakken bevatten voor een aanraking onder druk met het vel, 10 waarbij de inrichting de volgende verbeteringen bezit:

De aandrukoppervlakken in aanraking met het gekozen segment van het vel die zijn onderworpen aan een verhitting boven de hechtingstemperatuur bezitten relatief lagere oppervlaktewrijving dan de aandrukoppervlakken in aanraking met het aangrenzende segment van het vel, waar-15 bij het verhitte segment van het vel fysisch niet worden vastgehouden door de oppervlakken tegen krimping gedurende de verhitting en kan terugkrimpen naar zijn moleculaire configuratie voor de oriëntering terwijl het vel in het aangrenzende segment tegen beweging wordt vastgehouden, waardoor een hermetische kraalafdichting wordt gevormd tussen 20 de lagen van het vel.

In voorkeursuitvoeringsvormen wordt een paar hermetische kraalaf-dichtingen gevormd aan tegen elkaar liggende zijden van de hartlijn van het gekozen segment dat is onderworpen aan verhitting tot boven de hechtingstemperatuur; de nieuwe inrichting is geschikt om een veelheid 25 van gekozen op afstand van elkaar liggende segmenten van een vel tegelijkertijd te onderwerpen aan verhitting tot boven de hechtingstemperatuur, waardoor een veelheid van op afstand van elkaar liggende kraalaf-dichtingen tegelijkertijd wordt gevormd, waarbij bij voorkeur de middelen voor het tegelijkertijd onderwerpen van de veelheid van gekozen 30 velsegmenten aan verhitting tot boven.de hechtingstemperatuur zodanig zijn geplaatst en gerangschikt dat het vel zodanig wordt gelast dat een zak wordt gevormd met een opening voor het plaatsen van een voorwerp daarin, waarbij de inrichting verder geschikt is voor het afdichten van de opening van de zak voor het opsluiten van het voorwerp erin, terwijl 35 de aandrukoppervlakken in aanraking met het gekozen segment van het vel dat wordt onderworpen aan verhitting tot’ boven de hechttemperatuur zijn behandeld met een materiaal met lage wrijving, bij voorkeur gekozen uit de groep van siliconsmeermiddelen en films uit fluorkoolstof.

Volgens een ander aspekt van de uitvinding bestaat de werkwijze 40 voor het warm lassen van een gekozen velsegment, dat ten minste uit 8403775 * -* 3 twee lagen van biaxiaal georiënteerde kunststoffolie bestaat» uit het tegen elkaar drukken van de lagen van het vel» het verhitten van een gekozen segment van het vel tot boven de hechtingstemperatuur van de kunststof» waarbij men het verhitte segment van het vel» terwijl dat zo 5 is aangedrukt» terug laat krimpen naar zijn moleculaire configuratie voor oriëntering terwijl een aangrenzend segment van het vel wordt vastgehouden tegen beweging door drukuitoefening en door de temperatuur daarvan onder de hechttemperatuur te houden» en het voldoende snel af-koelen van het verhitte segment om afbraak van de kunststof te vermij-10 den, waardoor tussen de lagen van het vel vorming van een hermetische kraalaf dichting kan plaats vinden.

Een voorkeurswerkwijze van dit aspekt van de uitvinding bestaat uit het vormen van een paar hermetische kraalafdichtingen aan tegenover elkaar liggende zijden van de hartlijn van het gekozen segment dat 15 wordt onderworpen aan verhitting tot boven de hechtingstemperatuur, waarbij de werkwijze het tegelijkertijd onderwerpen van een veelheid van gekozen op afstand van elkaar liggende segmenten van het vel aan verhitting tot boven de hechtingstemperatuur omvat voor het tegelijkertijd vormen van een veelheid van op afstand van elkaar liggende kraal-20 afdichtingen terwijl bij ‘voorkeur de werkwijze het tegelijkertijd onderwerpen van de veelheid van gekozen segmenten van het vel aan verhitting tot boven de hechtingstemperatuur omvat voor het lassen van het vel zodanig dat een zak wordt gevormd -met een opening, het plaatsen van een voorwerp daarin, en het op dezelfde wijze afdichten van de zakope-25 ning waardoor het voorwerp daarin wordt opgesloten.

Nog een ander aspekt van de uitvinding bestaat uit het onder invloed van warmte gelaste produkt verkregen uit het warm lassen van een gekozen segment van een vel welk bestaat uit ten minste twee lagen van gekozen biaxiale georiënteerde kunststoffolie door de vellagen tegen 30 elkaar te drukken, het gekozen segment van het vel te verhitten tot boven de hechtingstemperatuur van de kunststof, het laten terugkrimpen van het verhitte segment van het vel, terwijl het op deze wijze is aangedrukt, naar zijn moleculaire configuratie voor oriëntering, terwijl een aangrenzend segment van het vel tegen beweging wordt vastgehouden 35 door het uitoefenen van druk, en het houden van de temperatuur daarvan tot onder de hechtingstemperatuur, het voldoende snel afkoelen van het verhitte segment om afbraak van de kunststof te vermijden, waardoor een hermetische afdichting tussen de lagen van het vel kan worden gevormd.

De uitvinding zal thans nader worden uiteengezet aan de hand van 40 de tekening waarin bij wijze van voorbeeld enige uitvoeringsvormen van 8403775 i i.

4 het produkt dat volgens de uitvinding wordt verkregen zijn weergegeven.

Fig. 1 geeft een dwarsdoorsnede weer van een eindgedeelte waarbij in iets schematische vorm tegenover elkaar liggende membranen zijn 5 weergegeven voor het onder invloed van warmte hechten daarvan, bijv. een vel gevormd uit twee lagen van biaxiaal georiënteerde folie.

Fig. 2A, 2B, 2C en 2D zijn eindaanzichten waarbij achtereenvolgens de veranderingen in de doorsneden van folie worden weergegeven gedurende het onderwerpen daarvan aan hechting onder invloed van warmte.

10 Fig. 3 geeft een perspectivisch aanzicht weer van een vel uit ge laste kunststof dat in dwarsrichting op gemeten tussenruimten is gescheiden in afzonderlijke zakken die aan de einden open zijn.

Fig. 4 geeft een zelfde aanzicht weer van een enkele zak welke ook aan êen einde langs de as van de folie is afgedicht.

15 Fig. 5 geeft een zak weer volgens fig. 4 welke is gesloten om een voorwerp en welke aan beide zijden en beide einden is afgedicht.

Verwijzend naar fig. 1 zijn de in de tegenover elkaar liggende membranen 10 met een identieke constructie, voor het warm lassen van het vel 11 gevormd uit twee lagen 12, 12' van biaxiaal georiënteerde 20 polymeerfolie, bijv. uit polyvinylideenchloride, weergegeven. Zoals vollediger beschreven in de Amerikaanse octrooischriften nrs 3.964.958, 4.251.314 en 4.273.604 van aanvraagster, bestaan de membranen uit lichamen 14 van buigzaam materiaal, bijv. siliconrubber en daarin gebed verhittingselementen 16 en warmtegeleiderorganen 18, 20. De oppervlakr 25 telaag 22 van de membranen die in contact staan met het vel 11 bestaat ook uit siliconrubber. In het hechtingsgebied 24, dat het dichtst ligt bij het verhittingselement 16, is het oppervlak 22 glad met een betrekken jk lage wrijving. In de gebieden 26, 28 die grenzen aan het hechtingsgebied 24 en die verder afliggen van het verhittingselement 16, 30 bestaat het oppervlak 22 uit siliconrubber met daarin gebed deeltjes zand 30 voor het verschaffen van een schuurpapierachtig oppervlak met een betrekkelijk hoge wrijving. 7,

De membranen worden in aandrukkende aanraking gedrukt met tegenover elkaar liggende zijden van het vel 11 door fluïdumdruk, respectie-35 velijk aangegeven door de pijlen 32.

Werkwijze.·

Nog steeds verwijzend naar fig. 1 worden twee folielagen 12, 12' in het vel 11 die met elkaar moeten worden verbonden door hechting onder invloed van warmte tegen elkaar geplaatst en aangebracht tussen de 40 tegenover elkaar liggende membranen 10, waarbij het te hechten gebied 8403775 Λ

v C

5 ligt onder het hechtingsgebied 24 van het oppervlak 22. Fluïdumdruk 32 wordt uitgeoefend op de membranen om deze in aandrukkingsaanraking met het vel 11 te brengen. Het verhittingselement 16 wordt verhit door een elektrische stroom door het element te laten lopen. Be temperatuur van 5 het element 16 wordt juist onder de hechtingstemperatuur gehouden, en wordt gedurende de hechtingscyclus verhoogd door een sterke stroom te pulseren door het element 16. Nu ook verwijzend naar fig. 2A tot en met 2B, wordt door de verhoogde temperatuur in het hechtingsgebied 24 de temperatuur van het vel 11 verhoogd tot boven de hechtingstemperatuur 10 voor het op gang brengen van hechting tussen de folielagen 12, 12', zoals weergegeven in fig. 2A. De temperatuur bij het oppervlak 22 buiten het hechtingsgebied, in aangrenzende gebieden 26, 28 die verder afliggen van het verhittingselement 16, wordt onder de hechtingstemperatuur gehouden doordat warmtegeleiders 18, 20 enige van de door het verhit-15 tingselement 16 opgewekte verhitten wegleiden. Dit is weergegeven in fig. 2A tot en met 2D, waarbij het vel 11 niet hecht op afstand van het gebied 24 dat dicht bij het verhittingselement ligt.

Het gebied 24 heeft ook een relatief lagere wrijving waardoor het vel kan samentrekken tot zrn toestand voor oriëntatie, terwijl de ge-• 20 bieden 26, 28 een hogere oppervlaktewrijving hebben waardoor het vel gedwongen wordt om in de georiënteerde toestand te blijven, zelfs bij aanwezigheid van iets verhoogde temperaturen.

Nu.verwijzend naar fig. 2B, is het nu gehechte vel 11 in het gebied 24 onder de invloed van verhoogde temperatuur samengetrokken vanaf 25 de hartlijn A voor het op gang brengen van de vorming van kraalafdich-tingen 34, 36 aan het eind van de niet gehechte delen van het vel 11, met een aanzienlijk nauwere sectie 38 die ligt op de hartlijn tussen de kralen.

In fig. 2C zijn de kraalaf dichtingen 34, 36 bij de hartlijn van 30 elkaar gescheiden terwijl de samentrekking voortgaat, waarbij de kralen 34, 36 afzonderlijk in homogene segmenten worden gevormd aan de einden van het vel 11 met een volledige onderlinge moleculaire koppeling tussen de lagen.

In fig. 2D zijn de kralen volledig gevormd als massieve gladde 35 kralen, waarbij de folie die zich eerst in het hechtingsgebied bevond nu naar zijn oorspronkelijke toestand voor de oriëntering is teruggekeerd, waarbij de folie van beide lagen nu voorkomen in één enkele, homogene massa. De uiteindelijke vorm van de kraalafdichtingen wordt geregeld door moleculaire krachten van de folie die wordt gehecht, door 40 de druk, de hechtingstemperatuur, de hechtingstijd en de tijd die nodig 8403775 4 I ΐ 6 is voor het afkoelen van de folie tot onder zfn vloeiingstemperatuur. Voor het vormen van een in hoofdzaak cilindrische kraal bijvoorbeeld bij het verbinden van twee lagen van biaxiaal georiënteerd polyvinyli-deenchloridefolie SARAN® in de handel gebracht door Dow Chemical 5 Company» met elk een dikte van 0,0254 mm» wordt een druk uitgeoefend van 411 kPa, bij een hechtingstemperatuur van 143,3®C, gedurende 0,3 seconde, en een afkoeltijd van 0,3 seconde voor het verlagen van de temperatuur tot onder het vloeipunt. Een in hoofdzaak homogene kraalaf-dichting met moleculaire koppeling tussen de folielagen werd gevormd 10 met geschatte afmetingen in de X- en Y-richting van respectievelijk 0,152 mm en 0,127 mm» Een totale cyclustijd voor het hechten en afkoelen van minder dan éên seconde is mogelijk bij sommige biaxiaal georiënteerde kunststoffolies tot een dikte van 0,508 mm.

Terwijl de afdichtingen onder druk worden gevormd vloeit de vloei-15 bare kunststof samen voor het vormen van een volledig geïntegreerde massa, welke een hermetische afdichting vormt die ondoordringbaar is voor het overbrengen van fluïdums, bijv. gassen of vloeistoffen, zoals de oorspronkelijke folie zelf.

Thans verwijzend naar fig. 3 wordt daarin een uit twee lagen be-20 staand vel van biaxiaal georiënteerde folie weergegeven na het hechten onder invloed van warmte voor kunststofverpakking. Zes kraalafdichtin-gen 40, 42, 44, 46, 48 en 50 zijn weergegeven welke in het vel zijn gevormd voor het vervaardigen van zakken 39, 43, 47 en 51, open aan beide einden zoals weergegeven. Fig. 4 geeft het resultaat weer van een twee-25 de bewerkingscyclus waarin een kraalafdichting 52 is gevormd voor het verschaffen van de bodemafdichting van de zak 43. In fig. 5 is een voorwerp 54 in de zak geplaatst waarbij een eindkraalafdichting 56 is gevormd voor het volledig hermetisch afsluiten van de zak. Vanzelfsprekend kunnen de eerste drie lasbewerkingen tegelijkertijd worden uitge-30 voerd, waarna het voorwerp kan worden ingestoken en de eindlas tot stand kan worden gebracht; ook kunnen alle vier bewerkingen tegelijkertijd worden uitgevoerd met gebruikmaking van de uitvinding.

Gewijzigde uitvoeringsvormen.

Andere uitvoeringsvormen liggen binnen het kader van de conclu-35 sies. Een aantal vellen van biaxiaal georiënteerde polymere folie, bijv. drie of meer vellen, kunnen bijvoorbeeld tegen elkaar worden geplaatst voor het aan elkaar hechten aan de rand tot een enkele, homogene kraalafdichting. Ook kan, voor het verdere verlagen van de wrijving tussen de folie en het membraanoppervlak in het hechtgebied, het opper-40 vlak plaatselijk zijn bekleed met een fluorkoolstoffolie, bijv.

8403775

* I

ft 7 » TEFLON^)* in de handel gebracht door Ε·1* duPont de Nemours Company,

Inc· of kan het hechtgebied plaatselijk worden gesmeerd met siliconflu— idum. In het laatste geval kan het verhogen van de wrijving van het membraanoppervlak buiten liet hechtoppervlak overbodig zijn.

8403775

Claims

1. Inrichting voor het onder invloed van lassen van een gekozen velsegment, dat ten minste uit twee lagen van biaxiaal georiënteerd kunststoffolie bestaat, welke inrichting middelen bezit voor het tegen 5 elkaar drukken van de vellagen, middelen voor het tegelijkertijd verhitten van het gekozen aangedrukte segment tot boven de hechtingstemperatuur, middelen voor het houden van een aangrenzend aangedrukt segment van het vel onder de hechtingstemperatuur, en middelen voor het voldoende snel afkoelen van het gekozen segment om afbraak van de kunst-10 stof te voorkomen, waarbij de middelen voor het aandrukken aandrukop-pervlakken bevatten voor drukkende aanraking met het vel, met het kenmerk, dat de aandrukoppervlakken welke in drukkende aanraking staan met het gekozen segment van het vel dat is onderworpen aan verhitting tot boven de hechtingstemperatuur relatief lagere oppervlaktewrijving be-15 zitten dan de aandrukoppervlakken die in drukkende aanraking staan met het aangrenzende segment van het vel, waarbij het verhitte segment van het vel fysiek niet wordt vastgehouden door de genoemde oppervlakken tegen krimping gedurende de verhitting en terug kan krimpen naar zijn naar moleculaire configuratie voor oriëntering terwijl het vel in het 20 aangrenzende segment tegen beweging wordt vastgehouden, waardoor een hermetische kraalafdichting wordt gevormd tussen de lagen van het vel in het gekozen segment.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een paar hermetische kraalafdichtingen wordt gevormd aan tegenover elkaar lig- 25 gende zijden van de hartlijn van het gekozen segment dat is onderworpen aan verhitting tot boven de hechtingstemperatuur.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de inrichting geschikt is voor het onderwerpen van een aantal gekozen op afstand van elkaar liggende segmenten van het vel tegelijkertijd aan verhitting 30 tot boven de hechtingstemperatuur, waardoor een aantal op afstand van elkaar liggende kraalafdichtingen tegelijkertijd wordt gevormd. s

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de inrich ting middelen bezit voor het tegelijkertijd onderwerpen van het aantal gekozen segmenten van het vel aan verhitting tot boven de hechtingstem-35 peratuur welke zodanig zijn geplaatst en gerangschikt dat het vel zoda- ' nig wordt afgedicht dat een zak wordt gevormd met een opening waardoor een voorwerp daarin kan worden geplaatst, waarbij de inrichting verder is bestemd voor het afdichten van de opening van de zak voor het omsluiten van het voorwerp daarin.

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de aan- 8403775 φ - S' drukoppervlakken in aanraking met het gekozen segment van het vel dat wordt onderworpen aan verhitting tot boven de hechtingstemperatuur zijn behandeld met een materiaal met lage wrijving.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het mate-5 riaal met lage wrijving is gekozen uit de groep bestaande uit silicon- smeermiddelen en fluorkoolstoffolies.

7. Werkwijze voor hét onder invloed van warmte lassen van een gekozen segment van een vel, dat bestaat uit ten minste twee lagen van biaxiaal georiënteerde kunststoffolie, met het kenmerk, dat de werkwij- 10 ze bestaat uit het tegen elkaar drukken van de lagen van het vel, het verhitten van het gekozen segment van het vel tot boven de hechtingstemperatuur van de kunststof, het laten krimpen van de lagen in het verhitte gekozen segment, terwijl dit zo is samengedrukt, terug naar hun moleculaire configuratie voor de oriëntering, terwijl de lagen in 15 een aangrenzend deel van het vel tegen beweging worden vastgehouden door het genoemde samendrukken, terwijl de temperatuur van het laatstgenoemde segment tot onder de hechtingstemperatuur wordt gehouden, het voldoende snel afkoelen van het verhitte gekozen segment voor het vermijden van afbraak van de kunststof, waardoor er een hermetische kraal- 20 afdichting kan worden gevormd tussen de lagen van het vel in het gekozen segment.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat deze bestaat uit het vormen van een paar hermetische kraalafdichtingen aan tegenover elkaar liggende zijden van de hartlijn van het verhitte gekozen 25 segment.

9. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de werkwijze bestaat uit het tegelijkertijd onderwerpen van een aantal gekozen op afstand van elkaar liggende segmenten van het vel aan een verhitting tot boven de hechtingstemperatuur waarbij tegelijkertijd een aantal op 30 afstand van elkaar liggende kraalafdichtingen worden gevormd.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, welke bestaat uit het tegelijkertijd onderwerpen van het genoemde aantal gekozen segmenten aan verhitting tot boven de hechtingstemperatuur voor het lassen van het vel zodanig dat een zak wordt gevormd met een opening, het plaatsen van een 35 voorwerp daarin, en het afdichten van de opening van de zak, waardoor het voorwerp daarin wordt opgesloten.

11. Een door middel van wam lassen verkregen produkt, verkregen door het warm lassen van een gekozen segment van een vel dat bestaat uit ten minste twee lagen van biaxiaal georiënteerde kunststoffolie, 40 met het kenmerk, dat het produkt is verkregen door het tegen elkaar 8403775 9 <φ«. ¢- drukken van de lagen van het vel in het genoemde gekozen segment, het verhitten van de lagen in het genoemde gekozen segment tot boven de hechtingstemperatuur van de kunststof, het laten krimpen van de verhitte lagen terwijl ze op deze wijze zijn aangedrukt, terug naar hun mole-5 culaire configuratie voor oriëntering, terwijl de lagen van een aangrenzend segment van het vel tegen beweging worden vastgehouden door ; t het genoemde aandrukken én door de temperatuur van het laatstgenoemde segment te houden tot onder de hechtingstemperatuur, en het voldoende snel afkoelen van het verhitte gekozen segment om afbraak van de kunst-10 stof te voorkomen, waardoor een hermetische afdichting tussen de lagen van het vel kan worden gevormd. ******** i 8403775