DE1604713C3 - Verfahren zum Verbinden zweier sich überlappender Flächengebilde - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier sich überlappender Flächengebilde, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff wie Polyolefinen oder aus Papier, entlang einer vorgewählten Linie, bei dem zwischen die beiden entlang der vorgewählten Linie zu verbindenden Flächen ein Strang eines geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffs extrudiert wird und, während der Strang noch fließfähig ist, die beiden übereinanderliegenden Flächengebilde, wie auch der dazwischenliegende Strang, in den Bereichen der gesamten vorgewählten Linie zusammengepreßt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Verbindung zweier übereinanderliegender Ränder, beispielsweise bei der Herstellung von Beuteln oder Taschen aus thermoplastischem Material bestimmt, kann aber auch für die Verbindung von Papierblättern, Kartons oder anderen Flächengebilden verwendet werden.

Bisher wurden bei der Herstellung von Beuteln aus thermoplastischen Kunststoff-Flächengebilden, wie beispielsweise Polyäthylenfolien, diesich überlappenden Ränder des Flächengebildes unter Einwirkung von Wärme auf die Ränder und Zusammenpressen derselben zur Bildung einer Naht miteinander verbunden.

Eine bessere als die zuvor beschriebene Bindung läßt sich jedoch erreichen, wenn die sich überlappenden Ränder durch Bänder miteinander verbunden werden, die aus extrudiertem geschmolzenen thermoplastischen Kunststoff bestehen, der mit dem thermoplastischen Kunststoff des Flächengebildes verträglich ist. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der britischen Patentschrift 1 026 108 beschrieben. Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird ein Strang geschmolzenen thermoplastischen Kunststoff kontinuierlich zwischen die sich überlappenden Ränder eines Blatts aus thermoplastischem Werkstoff oder zwischen zwei Blätter eines derartigen Materials gepreßt, während sich die Bahn oder die Bahnen des Werkstoffs an der Extruderdüse vorbeibewegen und die Blätter oder Ecken, zwischen die der Strang

ίο durch Extrudieren gebracht worden ist, an der Preßstelle zwischen zwei Druckwalzen zusammengepreßt werden, um ein Band zu bilden, das die beiden Flächen des Flächengebildes miteinander verbindet. Ein ähnliches Verfahren ist aus der USA.-Patent-

t5 schrift 3 008 862 bekannt. Auch bei diesem Verfahren wird die Verbindung mit einem vollen Strang aus geschmolzenem thermoplastischen Kunststoff hergestellt. Einzelheiten dieses Verfahrens sind bereits eingangs der Beschreibung angegeben. Aus dieser Druckschrift ist auch die Verwendung von Polyäthylenverbindungen sowie von Papier als miteinander zu verbindendem Material bekannt.

Bei den bekannten Verfahren werden die Eigenschaften des zusammengepreßten Bands bzw. Strangs und der resultierenden Verbindung durch die Temperatur und den Betrag, bei dem der geschmolzene Kunststoff extrudiert wird, beeinflußt. Ist die Temperatur des verdrängten geschmolzenen Kunststoffstrangs zu hoch, so können übergroße Mengen von thermoplastischem Werkstoff in den Bereichen, in denen der Strang aufgebracht wird, schmelzen, örtliches Schmelzen von thermoplastischen Flächengebilden führt zu Unregelmäßigkeiten in der Dicke des Erzeugnisses, die dieses schwächen. Ist demgegenüber die Temperatur des geschmolzenen Strangs zu niedrig, können sich die überlappenden Ränder des Flächengebildes nicht fest mit dem Band verbinden, das durch Zusammenpressen des Strangs gebildet worden ist, oder der Strang kann nicht fließen und sich genügend abflachen, wenn er zwischen den Druckrollen zusammengepreßt wird. Die so hergestellten Erzeugnisse haben im allgemeinen ein unregelmäßiges Aussehen und ihre Dicke kann beträchtlich schwanken, da die Schwierigkeit besteht, beides, die Auspreßmenge und die Temperatur des verdrängten vollen geschmolzenen Strangs, zu regeln, bevor er aufgebracht und zwischen den Oberflächen, die miteinander zu verbinden sind, gepreßt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs angegebene Verfahren dahingehend zu verbessern, daß für die Verbindung eine geringere Kunststoffmenge als bisher benötigt und eine schnellere Verarbeitung ermöglicht wird, daß die Verarbeitung bei niedrigerem Preßdruck durchführbar und die Extrudiertemperatur des Strangmaterials weniger kritisch ist, daß das Anhaften des Strangmaterials an den zu verbindenden Oberflächen erleichtert wird, daß die Verteilung des Strangmaterials besser regelbar und schließlich eine üblicherweise angewendete Kühlung entbehrlich ist.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindurigsgemäß dadurch gelöst, daß ein hohler, rohrförmiger Strang extrudiert wird, daß der hohle, rohrförmige Strang durch ein gegenüber dem Kunststoff inertes, in den Strang eingeschlossenes Gas aufgebläht wird und daß der Hohlraum im Strang beim Zusammenpressen der Flächengebilde flachgepreßt wird.

In vorteilhafter Weise wird als inertes Gas Luft verwendet. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß das Maß des Aufblähens durch Regelung der Gaszufuhr und/ oder der Temperatur an der Extruderdüse eingestellt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Extrudieren eines hohlen rohrförmigen und aufgeblähten Kunststoffstrangs eine zufriedenstellende Verbindung der Flächengebilde mit einer wesentlich geringeren Kunststoffmenge erzielt, als sie bei Verwendung eines vollen Strangs benötigt wird. Ein hohler rohrförmiger Strang mit großem Querschnitt kann bei einem niedrigeren Druck schneller zu einem Band gewünschter Dicke zusammengepreßt und abgeflacht bzw. flachgedrückt werden, als ein '.oller Strang mit gewichtsmäßig gleicher Kunststoffmenge. Durch Verändern des Gasdrucks am Ausgang der Extruderdüse kann der Hohlraum im Strang vergrößert oder verkleinert und damit die Bandbreite auf einfache Weise geregelt werden.

Wegen der geringen zur Verbindung der Flächengebilde erforderlichen Kunststoffmenge kann ein hohler Strang bei höherer Temperatur extrudiert werden als ein voller Strang, ohne ein Schmelzen der thermoplastischen Flächengebilde im Bereich des Auftrags befürchten zu müssen, weil der Wärmeinhalt des abgeflachten und relativ breiten Strangs schnell verteilt wird. Daher sind Mittel für die Kühlung des rohrförmigen Strangs normalerweise nicht erforderlich.

Die Anwendung einer höheren Extrudiertemperatur ist insofern vorteilhaft, als der Strang in einem fließfähigen Zustand gehalten und sein Zähwerden oder Aushärten durch Abkühlung verzögert wird, bevor er zu einem Band mit gewünschter minimaler Dicke abgeflacht worden ist.

Der durch Gasdruck aufgeblähte Strang wird zwischen Extruderdüse und Druckrollen wirkungsvoll unterstützt, während er auf die miteinander zu verbindenden Flächen aufgebracht wird, wohingegen ein voller, freier, nicht getragener Strang empfänglich ist für Einflüsse, wie Bewegung oder Vibration der Bahn der Flächengebilde oder Luftzug, der den vollen Strang aus dem Bereich, auf den er aufgebracht werden soll, verschieben oder verblasen kann.

Bei der Herstellung von Beuteln ergibt sich als zusätzlicher Vorteil, daß gefüllte Beutel, dank ihrer dünnen Naht, sicher aufgeschichtet und gestapelt werden können. Beutel mit vorstehenden Nähten sind demgegenüber empfindlicher gegen Beschädigungen durch Reiben und Kratzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend an Hand einer in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Verbinden zweier sich überlappender Flächengebilde näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Perspektive Ansicht, teilweise im Schnitt, einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Verbinden zweier sich überlappender Flächengebilde,

F i g. 2 einen Längsschnitt der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt durch eine Extruderdüse, die Bestandteil der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung ist,

F i g. 4, 5 und 6 Schnittansichten des extrudierten hohlen, rohrförmigen Strangs gemäß den Schnitten 4-4, 5-5 und 6-6 in F i g. 2.

Die beiden Bahnen 10 und 11 eines Flächengebildes, die durch ein Band thermoplastischen Kunststoffs 12 miteinander verbunden werden sollen, werden kontinuierlich zwischen zwei Druckrollen 13 und 14 in der Richtung der angegebenen Pfeile vorwärts bewegt. Nachdem die beiden Bahnen die Druckrollen 13 und 14 passiert haben, wird die verbundene Bahn durch andere Rollen oder Mittel, die nicht dargestellt sind, vorwärts bewegt.

ίο Eine oder beide Druckrollen 13 und 14 sind vorzugsweise mit einem elastischen Material 15, beispielsweise Gummi, belegt, so daß die Bereiche der Bahnen, die durch die Preßstelle 16 zwischen den Druckrollen hindurchgeführt werden, zusammengepreßt, aber nicht unerwünscht verdorben oder deformiert werden.

Der Rand der oberen Bahn 10 kann in seiner der unteren Bahn 11 überlagerten Stellung durch eine Führungsrolle 17 passend geführt oder gesteuert werden, so daß die beiden Bahnen in der Preßstelle 16 zwischen den Druckrollen 13 und 14 konvergieren. Obwohl in F i g. 1 zwei getrennte Bahnen 10 und 11 dargestellt sind, sei für das Folgende darauf hingewiesen, daß diese Bahnen eine einzige Bahn ein und desselben Flächengebildes sein können, die zusammengefaltet ist und deren aneinanderstoßende Ränder oder Oberflächen entlang einer vorgewählten Linie miteinander verbunden werden sollen, wie es normalerweise der Fall ist, wenn zwei sich überläppende Ränder eines Flächengebildes zur Bildung eines Längssaums eines Beutels miteinander verbunden werden. Um eine zufriedenstellende Verbindung 7:11 erzielen, müssen die beiden miteinander zu verbindenden Ränder oder Bahnen mit gleicher Geschwindigkeit in und durch die Preßstelle 16 bewegt werden. Die beiden Ränder oder Bahnen können und werden vorzugsweise so geführt, daß sie in der Preßstelle 16 in einem kleinen spitzen Winkel konvergieren, beispielsweise einem Winkel zwischen 10° und 15°.

Der zur Verbindung der beiden Bahnen 10 und 11 miteinander in Form eines hohlen oder rohrförmigen Strangs extrudierende thermoplastische Kunststoff wird kontinuierlich unter Druck durch eine Extruderdüse 18 aufgegeben, die mit äußeren Heizelementen oder -einheiten, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, versehen ist. Die Extruderdüse 18 besteht, wie in F i g. 3 dargestellt, aus einer Einlaßöffnung 19 für den Kunststoff und einer Düse 20, an deren Öffnung eine Gaszufuhrleitung 21 vorgesehen ist, die an ihrem Auslaßende mit einem äußeren Flansch 22 versehen ist, der zusammen mit der inneren Oberfläche der Düse einen ringförmigen Kanal bildet, durch den ein hohler rohrförmiger Strang 24 extrudiert wird. Der Zufuhrleitung 21 wird Luft oder ein anderes nicht entflammbares Gas, das gegenüber dem extrudierten Kunststoff inert ist, zugeführt, während der hohle Strang des geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffs durch die Düse 20 ausgepreßt wird. Druck und Luftmenge werden durch ein Ventil 23 geregelt. Die Dicke der Wände des aus der Düse 20 extrudierten hohlen Strangs wird durch die Abmessungen des Flanschs 22 und der Düse 20 bestimmt. Diese Abmessungen und dementsprechend die Dicke des extrudierten hohlen Strangs können durch Verwendung einer anderen Extruderdüse verändert werden, in der der Flansch 22 oder die Düse 20 oder beide andere Abmessungen haben. Die Ver-

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änderung kann auch einfach durch den Ersatz des so heißt ist, daß irgendein übermäßiges Schmelzen

Flanschs 22 durch einen anderen Flansch mit ande- oder Schwächen der Bahnen in den Bereichen ein-

ren Abmessungen vorgenommen werden. Die Ver- tritt, in denen der Strang die Bahnen berührt. Durch

änderung wird erleichtert, wenn die Gaszufuhrleitung die Verteilung einer geringen Menge Kunststoffs über

21, auf der der Flansch 22 befestigt ist, mit einem 5 einen größeren Bereich ist es möglich, eine höhere

Schraubgewinde versehen ist, das in ein Schraub- Extrudiertemperatur anzuwenden und dadurch eine

gewinde eingreift, welches in das Gehäuse der Extru- längere Zeitdauer, während der das Kunststoffband

derdüse 18 in den Bereich eingeschnitten ist, in dem noch fließfähig und kompressibel bleibt, zu erhalten,

die Leitung mit der Extruderdüse verbunden oder in Obwohl die Einrichtung und das Verfahren hier

dieser befestigt, oder der Flansch selbst durch ein io unter Bezugnahme auf die Verbindung von zwei

Schraubgewinde mit der Gaszufuhrleitung 21 ver- übereinanderliegenden Flächen von Flächengebilden

bunden ist. beschrieben worden ist, kann auch eine Vielzahl von

Bei den konventionellen, hier nicht dargestellten Extruderdüsen verwendet werden, so daß zwei oder Vorrichtungen, ist ein vorhergehendes Schmelzen mehrere rohrförmige Stränge zu gleicher Zeit zwi- und Aufheizen des Kunststoffs und eine Regelung der 15 sehen die gleichen Oberflächen in verschiedenen BeMenge und des Drucks, bei denen der Kunststoff in reichen eingebracht oder die Oberflächen von drei geschmolzener Form der Einlaßöffnung 19 zugeführt oder mehreren Flächengebilden jeweils zur gleichen wird, erforderlich. Zeit miteinander verbunden werden können.

Der geschmolzene Kunststoff wird in die Extru- Thermoplastische Flächengebilde mit einer Dicke derdüse 18 durch die Einlaßöffnung 19 zugeführt. 20 von 0,127 mm wurden mit Bändern aus thermowährend Luft oder ein anderes Gas durch die Gas- plastischen Kunststoffen mit einer Breite von 4,8 und zuführleitung 21 in einer Menge und mit einem Druck 9,5 mm, die gemäß der Erfindung aufgebracht wereintritt, die durch das Ventil 23 geregelt werden. Der den, fest miteinander verbunden. In einem anderen rohrförmige Kunststoffstrang 24 wird aus der Düse Fall wurden Folien eines thermoplastischen Kunst-20 unter einem solchen Winkel extrudiert, daß der 25 Stoffs mit einer Dicke von 0,025 mm durch ein Band Strang vor der Preßstelle 16 der Druckrollen 13 und aus thermoplastischem Kunststoff mit einer Breite 14 zwischen die beiden sich vorwärts bewegenden von 3,2 mm fest miteinander verbunden. In jedem übereinanderliegenden Bahnen 10 und 11 gelangt, dieser Fälle war die Dicke der Flächengebilde oder wo er dann zwischen den Bahnen und den Rollen Folien in den miteinander verbundenen Bereichen abgeflacht und zusammengepreßt wird. Der Druck 30 nur ungefähr 50 % größer als die gemeinsame Dicke innerhalb des extrudierteii rohrförmigen Strangs wird der beiden Folien in dem nicht miteinander verbundurch das Ventil 23 eingestellt, so daß der Strang 24 denen Bereich. In jedem Fall waren die Unterschiede zu einem Hohlraum gewünschter Größe aufgebläht in der Dicke in den miteinander verbundenen Bewird, reichen so klein, daß die Blätter oder Folien in den

Die äußeren Flächen des Hohlraums kommen mit 35 miteinander verbundenen Bereichen weich und flach

den benachbarten Oberflächen der beiden sich be- und keinesfalls hervortretend oder gewölbt aussahen

wegenden Bahnen 10 und 11 an Stellen in Beruh- oder sich anfühlten.

rung, die annähernd denjenigen Stellen entsprechen. Bei einem typischen Fall war der Durchmesser der

die in Fig. 2 mit 25 bzw. 26 bezeichnet sind. Die Extruderdüse 6,4 mm und die Breite des Flanschs,

lortschreitende Abflachung des Hohlraums oder des 40 der sich in die Düse hinein erstreckt, war so groß,

lohrförmigen Strangs zwischen den sich bewegenden daß der von dieser Düse extrudicrte rohrförmige

Bahnen 10 und 11 ist in den Fig. 4, 5 und 6 dar- Strang eine Wanddicke von annähernd 0,127 mm

gestellt, die Schnittansichten des Hohlraums gemäß hatte. Dieser rohrförmige Strang bildete, nachdem er

den Schnitten 4-4, 5-5 bzw. 6-6 in F i g. 2 zeigen. ... mit Luft zu einem größeren Durchmesser aufgebläht

Wenn der rohrförmige Strang 24 nicht so weit auf- 45 und zusammengepreßt worden war, ein Band mit

gebläht wird, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, kann einer Breite von 9,5 mm.

der anfängliche Querschnitt, kurz nachdem der Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem

Strang die Düse 20 verlassen hat und erstmals mit schnellen Takt durchgeführt werden. Beispielsweise

den sich bewegenden beiden Bahnen 10 und 11 in kann der rohrförmige Strang mit einer Geschwindig-

Berührung kommt, elliptisch sein, wie in Fig. 5 dar- 50 keit von 304,8 m je Minute oder höher extrudiert

gestellt. werden.

Durch Veränderung der Temperatur des extrudier- Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere ten Kunststoffs, die durch die äußeren, die Extruder- anwendbar für die Verbindung von Flachwerkstoffen düse 18 umgebenden Heizelemente gesteuert wird mit extrudierten rohrförmigen Strängen solcher und durch Veränderung des Gasdrucks, der für das 55 thermoplastischer Kunststoffe, wie harzige Polymere Aufblähen des extrudierten rohrförmigen Strangs an von Äthylen, Propylen und ähnliche Olefine, Vinylder Düse 20 angewendet wird, kann die Größe des chlorid, Vinylacetat, Vinylidenchlorid, Kopolymere Hohlraums oder das Maß, bis auf das er sich aus- dieser Monomere, sowie Mischungen dieser Kunstdehnt und die Dicke, auf die sich die Wände redu- stoffe miteinander, wie auch mit Plastifiziermitteln zieren, innerhalb gewünschter Grenzen eingestellt 60 und ähnlichen üblichen abwandelnden Zutaten. Die und aufrechterhalten werden. Durch Vergrößerung Kunststoffe sollen, einen relativ niedrigen Schmelzdes Hohlraums kann die Breite des resultierenden oder Erweichungspunkt haben, insbesondere dann, zusammengepreßten flachen Bands zwischen den bei- wenn die miteinander zu verbindenden Flachwerkden Bahnen vergrößert werden. Die Temperatur soll stoffe dünn sind. Bei der Verbindung von thermoso eingestellt werden, daß der mit den beiden Bahnen 65 plastischen Flachwerkstoffen werden extrudierbare in Berührung kommende Strang noch warm genug Kunststoffe oder -harze bevorzugt, die mit den ist, daß er fließt und leicht zwischen den beiden Kunststoffen verträglich sind, aus denen die thermo-Bahnen zusammengepreßt werden kann, aber nicht plastischen Flächengebilde hergestellt sind.

Beispiel 1

Ein Polyolefin mit einem Schmelzindex von 87 wurde bei einer Temperatur zwischen 121° und 149° C und einem überatmosphärischen Druck von

175.8 kg/cm-' extrudiert. Innerhalb des rohrförmigen Strangs wurde Luft bei einem Druck zwischen 25,4 und 76,2 g/cm- gehalten, um den Strang zu einem Hohlraum aufzublähen. Der rohrförmige Strang wurde mit einer Geschwindigkeit von ungefähr

121.9 m je Minute extrudiert, wobei auch eine höhere Geschwindigkeit hätte zur Anwendung kommen können.

Auf diese Weise wurden Polyäthylenfolien mit einer Dicke von 0,025 mm zufriedenstellend mit einem Strang dieses Polyolefinkunststoffs, der bei einer Temperatur von 176° C extrudiert wurde, miteinander verbunden. Eine höhere Extrudiertempe-

ratur, nämlich 260° C, wurde angewendet, um eine zufriedenstellende Verbindung zwischen Polyäthyleniolien mit einer Dicke von 0,127 mm mittels eines Strangs dieses Polyolefinkunststoffs herzustellen.

Beispiel 2

Bei diesem Beispiel wurde ein Polyolefinkunststoft' mit einem Schmelzindex von 8,0 bei demselben Druck, wie er für das Beispiel 1 benutzt wurde, extrudiert, wobei ein Luftdruck innerhalb des extrudierten rohrförmigen Strangs zwischen 12,7 und 25,4 g/cm^ä. bei einer Geschwindigkeit zwischen 152,4 und 182,9 m pro Minute aufrechterhalten wurde. Um Polyäthylenfolien mit einer Dicke von 0,127 mm oder mehr miteinander zu verbinden, wurde eine Extrudiertemperatur zwischen 288° und 315° C benötigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 509 527/304

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbinden zweier sich überlappender Flächengebilde, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff wie Polyolefinen oder aus Papier, entlang einer vorgewählten Linie, bei dem zwischen die beiden entlang der vorgewählten Linie zu verbindenden Flächen ein Strang eines geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffs extrudiert wird und, während der Strang noch fließfähig ist, die beiden übereinanderliegenden Flächengebilde wie auch der dazwischenliegende Strang in den Bereichen der gesamten vorgewählten Linie zusammengepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohler, rohrförmiger Strang (24) extrudiert wird, daß der hohle, rohrförmige Strang (24) durch ein gegenüber dem Kunststoff inertes, in den Strang eingeschlossenes Gas aufgebläht wird und daß der Hohlraum im Strang (24) beim Zusammenpressen der Flächengebilde flachgepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Gas Luft verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß des Aufblähens durch Regelung (23) der Gaszufuhr und/ oder der Temperatur an der Extruderdüse (18) eingestellt wird.