DE2231838C3

DE2231838C3 - Vorrichtung zur Herstellung von Beuteln oder Säcken aus in der Wärme schrumpfendem thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE2231838C3
Application number: DE2231838A
Authority: DE
Inventors: Hugo 8723 Gerolzhofen Bender
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1972-06-29
Filing date: 1972-06-29
Publication date: 1978-08-31
Also published as: BR7304706D0; FR2190586A1; ES442208A1; AR195530A1; GB1426031A; ES416374A1; ZA734409B; US3908522A; LU67889A1; BE801469A; NL7308501A; SE7308750L; IT986258B; BG21379A3; DE2231838B2; FR2190586B1; DE2231838A1; JPS4943771A; AU5747173A; CH562096A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Beuteln oder Säcken aus einer flachgelegten Schlauchfolie aus in der Wärme schrumpfendem thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus biaxial verstreckten Polyestern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist seit langem üblich, zur Verpackung von Verbrauchsgütern, z. B. Lebensmitteln, thermoplastische Kunststoffe zu verwenden. Neben dem einfachen Einschlag werden in den meisten Fällen jedoch vorgefertigte Beutel eingesetzt, die aus Flachfolien hergestellt werden. Dabei werden entweder zwei entsprechend geschnittene übereinanderliegende Flachfolien an drei Seiten verschweißt oder verklebt ode- aus einer Flachfolie zunächst ein Schlauch geformt, der dann, oft in kontinuierlicher Arbeitsweise, an der überlappenden Längsnaht verklebt oder verschweißt wird. Bei der zuletzt genannten Beutelfertigung werden dann die auf entsprechende Länge geschnittenen Schlauchabschnitte verklebt oder verschweißt. Da die Schweiß- oder Klebeverbindung die Schwachstellen der Beutel darstellen, hat die zuletzt genannte Beutelart den Vorteil, daß sie nur zwei Verbindungsstellen aufweist.

Für die Herstellung der Beutel aus unverstrecktem Material stehen die allseits bekannten Methoden /tir Verfügung, wobei man oftmals wegen der einlacheren Handhabung der Verschweißung vor der Verklebung den Vorzug gibt So werden /.. H. für die VcrschweiLlung von Polyolefinfolien i.a. das Elektroimpulsverfahrcn. «.lic Trennahischweißjng oder die VerschweiUung

zwischen erhitzten Schweißbändern angewendet. Auch die Verbindung unter Verwendung von sogenannten »hut melts« gehört hierbei zum Stande der Technik.

Aus der DT-AS 14S6 997 ist eine Vorrichtung zum fortlaufenden Herstellen von Beuteln mit bogenförmigen Bodenverschlußkanten aus dünnem Kunststoffschlauch mit einer Einrichtung zum Vorschieben des Schlauches in nahezu flachem Zustand zu einer kombinierten Schneid- und Schweißvorrichtung, in der der Schlauch periodisch zerschnitten und zur Bodenbildung querverseftweißt wird, während er zwischen Klemmbacken eingespannt ist, bekannt, wobei das Schneidelement des Schneidwerkzeuges am äußeren Ende eines um eine senkrecht zur Ebene des flachen Schlauchs angeordnete Achse drehbaren Arms befestigt ist, wobei die Drehachse des Schneidelements vor der Herstellung der Schweißnaht synchron mit einem vorgewählten Arbeitsprogramm in die Schneidstellung vorschiebbar ist, und daß zum Einspannen eines Schlauchstücks während des Schneidvorgangs in Vorschubrichtung des Schlauchs vor und hinter der Schneidstelle eng nebeneinanderliegende Paare von bogenförmig ausgebildeten Klemmbacken vorgesehen sind, von denen das eine gleichzeitig als Schweißelektrodenpaar ausgebildet ist.

Auch hierbei handelt es sich um eine Trennahischweißvorrichtung für ungestreckte Schlauchfolien -ms z. B. Vinylidenchlorid.

Die bisher geschilderten Herstcllungsweisen ergeben aus unverstreckten Thermoplasten Beutel, bei denen weder an die Festigkeit des Beutelmaterials selbst als auch der hergestellten Schweißnähte nicht allzu hohe Anforderungen gestellt werden müssen, da sie für viele Anwendungszwecke in ihren Kenndaten, z. B. hinsichtlich Reißfestigkeit, Reißdehnung, Weiterreißfesiigkeu. Gas-, Aroma- oder Wasserdampfdurchlässigkeit durchaus als ausreichend anzusehen sind.

Die Weiterentwicklung der Technik brachte es nun mit sich, daß sowohl an das Grundmaterial als auch an die Verbindungsstellen der daraus hergestellten Beutel höhere Anforderungen hinsichtlich der u. a. vorher genannten Kenndaten gestellt werden müssen.

Vom Grundmaterial her hat man die Aufgabe z. B. hinsichtlich Reißfestigkeit, Reißdehnung und ähnlichen physikalischen Parametern dahingehend gelöst, daß man die Folien entweder als Flachfolien oder als Schläuche monoaxial oder biaxial streckt. Hierzu bedient man sich, je nach den gewünschten Eigenschaften der Endfolien, der hinreichend in großer Variationsbreite bekannten Stenter-. Schlauchstreck- oder Simultanstreckverfahren.

Der Nachteil der meisten verstreckten Folien, z. B. der in großem Umfang für Verpackungszwecke verwendeten Thermoplaste Polypropylen, Polyamide und insbesondere auch Polyester, liegt nun darin, daß sie sich entweder überhaupt nicht verschweißen lassen oder aber die Schweißstellen bei Einsatz der gängigen Schweißverfahren, z. B. mittels Trennahtschveißung nach DT-AS 14 86 997 nicht den z.T. gewünschten Anforderungen, z. B. hinsichtlich Stoßbelastung, entsprechen, d. h. daß sie in keinem Verhältnis zu der durch Streckung veredelten Folie stehen.

Die bisherigen gangigen Verfahren, um verstreckte thermoplastische Folien verschweiß- oder versicgclbar zu machen, bestehen darin, daß man die verstreckten Folien einer aufwendigen Nachbehandlung unterziehen muß. Hierzu müssen Heißsiegelschichten aulgebracht werden, die z.T. auch erst dann auf der verstreckten Grundfolu jui guten Haftung gebracht werden können, wenn zusätzliche Zwischenschichten aufgebracht oder Zwischenbehandlungen, wie z. B. Coronabehandlungen durchgeführt werden. Diese Maßnahmen bedingen jedoch einen zusätzlichen technischen Aufwand, wodurch sich vermehrte Störungen bei der Hersteilung der Folien und wesentliche Verteuerungen der Beutel ergeben.

Vor allem sind auch einige Schrumpffolien, vor allem

ίο solche aus Polypropylen und Polyester, die heule vielfach für Verpackungszwecke eingesetzt werden, in der Nahtfestigkeit bei Stoßbelastung oder beim Einschrumpfen der verpackten Ware auch bei der vorher geschilderten Trennahtverschweißung in vielfa-

r> eher Hinsicht nicht ausreichend. So hat es sich z.B. insbesondere bei dem Einsatz von schrumpffähigen Polyesterfolien in der Geflügelverpackung gezeigt, daß sowohl beim Dressieren des Geflügels in die vorgefertigten Beutel durch die Stoßbelastung die Nähte vielfach

Jt) zerstört werden als auch beim anschließenden Einschrumpfen die Nähte durch die starken Schrumpfspannungen aufplatzen, wodurch die Ware unverkäuflich wurde.

Um beispielsweise Lebensmittel, u. a. Geflügel und

J"> dergleichen, in versteckte Beutel abfüllen zu können, werden diede Beutel in Schlauchform einseitig abgebunden oder mittels eines Metallclips verschlossen. Hierzu werden jedoch technisch aufwendige Raff-, Abbindc- und Clipmaschinen benötigt. Diese Beutelverschlüsse

in haben außerdem den Nachteil, daß an beiderseitigen Binde- oder Clipverschlüssen leicht Beschädigungen eintreten können, die so zu erhöhten Ausschußquoten bei der verpackten Ware führen.

Außerdem sind solchermaßen vorgefertigte Beutel

i> infolge der Abbindung bzw. Verclipung schlecht stapelbar und lassen sich deshalb auch schwer in weiterverarbeitende Maschinen übernehmen. Weiterhin werden durch die zusammengerafften Enden sehr harte Stellen geschaffen, die wiederum oft zur

■iii Beschädigung anderer Verpackungen, z. B. auch bei der Lagerung in Tiefkühltheken, führen.

Es stellte sich somit die Aufgabe, eine zur Herstellung von Beuteln oder Säcken aus verhältnismäßig dünnwandigen verstreckten thermoplastischen Materialien, ins-

4j besondere solchen aus Polyestern, geeignete Vorrichtung zu entwickeln, bei der die lediglich am Boden verschweißten Beutel gegenüber den bisherigen Beuteln eine wesentlich höhere Festigkeit in der Schweißnaht bei Stoßbelastung und/oder auftretenden

vi Schrumpfspannungen aufweisen. Die Aufgabenstellung bestand auch darin, eine Vorrichtung zu entwickeln, um verstreckte Thermoplaste überhaupt verschweißen zu können unter Ausschaltung zusätzlicher Vorbehandlungsmethoden und bei gleichzeitiger Ausschaltung der

■>-) Mängel und Nachteile der bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen.

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Herstellen von Beuteln oder Säcken aus einer flachgelegten Schlauchfolie aus in der

Wi Wärme schrumpfendem thermoplastischem Kunststoff, bei der die Schlauchfolie durch eine intermittierend arbeitende Transporteinrichtung um jeweils gleiche Wegstrecken von einer Vorratsrolle abziehbar und zwischen senkrecht zur Schlauchfolie bewegbaren

oi Klemmbacken über die gesamte Breite einklemmbar ist und bei der längs der Klemmbackcnkantcn ein Schneidwerkzeug und eine .Schweißeinrichtung in Eingriff bringbar ist. deren kennzeichnendes Merkmal

darin besteht, daß die Klemmbacken /wischen der Folienrolle und einer am Schlauchende angreifenden Transporteinrichtung angeordnet sind, daß die Schnittbahn des Schneidwerkzeugs in Abstand /u den Klemmbackenkanten verläuft und die Schnittkanten des freien Überstandes durch ein kontaktlos die Schnittkanten erhitzendes Schweißgerät verschweißbar sind.

Es sollen vor allem durch die Vorrichtung dünne Kunststoffschläuche zu Beuteln verschweißt werden.

Unter dünnen Kunstsloffschläuchen sollen im folgenden solche verstanden werden, die eine Wandstärke von b bis 100 μ. vorzugsweise von 20 bis 50 μ, aufweisen.

Durch die Verwendung der vorgenannten Schlauchfolien besitzen diese eine Orientierung, wobei diese je nach der Streckrichtung und dem angewendeten Streckgrad bevorzugte Orientierungsrichtungen aufweisen. So ist es möglich, bei der Herstellung der Schläuche diese nur längsweise in Abzugsrichtung oder durch Aufblasen nur in Querrichtung zu strecken. Auf diese Weise entstehen monoaxial gestreckte Folien, die weitgehend nur in der Streckrichtung orientiert sind. Durch gleichzeitiges Aufblasen und Längsverstrcckcn werden Schlauchfolien erhalten, die sowohl muliiaxial am Umfang als auch in Längsrichtung entsprechend dem Verstreckungsgrad orientiert sind. Auch kann eine Nachverstreckung, bevorzugt in Längsrichtung, die Folien wieder in die entsprechende Richtung orientieren. Alle diese Schlauchfolien sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu Beuteln oder Säcken verarbeitet werden, wobei jedoch besonders Schlauchfolien aus Polyamiden, Polypropylen und insbesondere Polyestern verschweißt werden. In bevorzugter Ausführung bezieht sich die Erfindung auch auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Beuteln aus schrumpffähigen Polyesterschlauchfolien, d.h. solchen, die bei Wärmeeinwirkung eine bestimmte Rückstellkraft aufweisen und hierdurch das Packgut eng umschließen. Besonders geeignet sind, z. B. für die Geflügelverpakkung, hierbei Schrumpffolien aus Polyestern, wobei z. B. Kaliber von 60 bis 300 mm Durchmesser besonders gängig sind.

Ganz allgemein ist jedoch die erfindungsgemäße Vorrichtung bei allen verstreckten nahtlosen Schlauchfolien anwendbar, wobei überraschenderweise festgestellt wurde, daß die Nahtgüte so hervorragend war, daß sie sich durchaus in vernünftiger Relation zu dem durch Verstrecken veredelten Grundmaterial befand, was bisher bei dem nach dem Stand der Technik hergestellten Beutel nicht der Fall war.

So stellte es sich bei durchgeführten Versuchen heraus, daß vor allem bei Beuteln, die einer starken Stoßbelastung bei der Befüllung ausgesetzt waren, die Anzahl der Ausfälle derart herabgemindert werden konnte, daß lediglich noch Ausfaüquoten unter 2% und weniger auftraten, die jedoch im wesentlichen als Ausreißwerte zu betrachten sind.

Auch bei Beuteln, die als Schrumpfverpackungen eingesetzt wurden, zeigten sich erhebliche Verbesserungen hinsichtlich einer verminderten Ausfallquote, so daß Ausschußware beim Einschrumpfen weitgehend ausgeschaltet werden konnte.

Ein weiterer Vorteil der mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Beutel liegt darin, daß sie sich in einfacher Weise zu weniger auftragenden Stapeln schichten lassen und gegenüber den abgebundenen oder verclipten, gerafften Beuteln infolge ihrer flachen Ausgestaltung viel einfacher in weiterverarbeitende Maschinen zu übernehmen sind.

Wesentlich an clct Erfindung ist. daß man der Schlauch derart in die Klemmbacken einbringt, daß ein bestimmter Überstand von der Klemmbackenkanti entsteht. Dieser ist abhängig von der doppelten Wanddicke des nachgelegten Schlauches und der Dicke der herzustellenden Schweißnaht. Im Volumen gesehen soll der Überstand derart abgestimmt werden, daß nach dem Verschmelzen der beiden offenen, aufeinanderliegcnden Folicnlagen die Dicke der Naht das 2- bis 10-fache, bevorzugt das 2- bis bfaehe der Dicke der beiden Folienlagen nicht überschreitet. Wird der Überstand zu gering oder zu groß gewählt, entstehen leicht reißbare Nähte, die bei zu großem Überstand auch noch infolge eintretender Schrumpfung außerdem ein optisch nicht ansprechendes Bild bieten.

Die Wärmezufuhr muß derart einreguliert werden, daß beim Verschmelzen der offenen, übereinanderliegenden .Schlauchfolienlagen eine in dem oben genannten Bereich liegende Schweißnaht entsteht, die vor allem gleichmäßig ist und auch an den Endstellen keine geringeren Festigkeitswerte aufweist.

Die Temperaturregulierung ist andererseits auch von den eingesetzten Thermoplasten, d. h. deren Schmelz- und Zersetzungstemperatur abhängig und muß deshalb in dem Maße vorgenommen werden, daß beim Verschmelzen keine Zersetzung des Materials eintritt.

Eine Zersetzung zeigt sich optisch in einer Verfärbung der Schweißnaht und z. B. bei mikroskopischer Betrachtung durch das Vorhandensein von Verkohlungsprodukten innerhalb der Schweißnaht. Eine Naht, die sehr stark von Bläschen durchzogen ist, ergibt in ihrer Festigkeitsbeurteilung ebenfalls nur geringe Werte, während eine Naht, die nur wenige Bläschen aufweist, gute Festigkeitswerte ergibt.

In bevorzugter Ausführung wird dem in den Klemmbacken fixierten und festgeklemmten Schlauch eine vorbestimmte Temperatur erteilt, was zweckmäßigerweise direkt über die Klemmbacken erfolgt. Je nach eingesetztem Werkstoff der Klemmbacken, die z. B. aus Aluminium, Stahl. Messing oder Kupfer bestehen können, wird die Temperatureinstellung infolge der unterschiedlichen Wärmeableitung der Werkstoffe durch zusätzliche Erwärmung oder Kühlung der Klemmbacken vorgenommen. Die Temperatureinstellung ist abhängig von dem zu verschweißenden Werkstoff und dessen physikalischen Eigenschaften, z. B. hinsichtlich seiner Schrumpffähigkeit. Es hat sich z. B. als vorteilhaft erwiesen, bei schrumpffähigen nahtlosen Schläuchen aus Polyethylenterephthalat eine Temperatureinstellung des Schlauches vor dessen Verschweißung zwischen 30 und 60° C vorzunehmen. Eine solche Temperatureinstellung wirkt sich vorteilhaft zusätzlich auf die Festigkeitswerte der Schweißnähte aus.

Wenn auch für die Wärmezufuhr alle herkömmlichen Quellen, wie Heißgasströme oder IR-Strahlung verwendet werden können, soweit hierdurch schnell Temperaturen erreicht werden, die oberhalb des Schmelzpunktes des Thermoplasten liegen, so hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Verschmelzung des Überstandes zur Schweißnaht mittels einer Gasflamme vorzunehmen. Ebenfalls ist die Verwendung von geeigneter, vorzugsweise gebündelter. Laserstrahlung möglich.

Die Flammverschweißung kann durch einen geeigneten Reihenbrenner, der entlang der Kante der Klemmbacken angeordnet ist, erfolgen.

In vorzugsweiser Ausführung der Vorrichtung wird

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die Gasflamme jedoch an einem linde des flachgclcgicn I Olienschlauchcs beginnend entlang der Kante der Klemmbacken bis zum anderen Ende des Schlauches geführt, wodurch die übereinanderliegenden Schlauchfolienlagen kontinuierlich verschmolzen werden. Durch die Hammvcrschweißung werden besonders gleichmaßige und haltbare Schweißnähte erzeugt.

Uei der kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung arbeitet man von der Rolle, d. h. man benutzt einen auf einer Vorratsrolle im flachgelegten Zustand befindlichcn nahtlosen Schlauch, den man wie vorgehend geschildert, derart zwischen die geöffneten Klemmbakken transportiert, daß nach Schließen der Klemmbakken der vorbestimmte Überstand verbleibt. Sobald die Klemmbacken geschlossen sind, wird durch Wärmezufuhr der Überstand verschmolzen, die Wärmezufuhr eingestellt, die Klemmbacken geöffnet und der verschmolzene Folienschlauch um eine vorbestimmte Länge, die der gewünschten Beulellänge entspricht, weitertransportiert. Sobald der Transportvorgang beendet ist, werden die Klemmbacken erneut geschlossen und der Schlauch derart über die Breite abgeschnitten, daß erneut der vorbestimmte Überstand verbleibt, und anschließend erneut der Überstand verschmolzen.

Man bedient sich bei dem Transport des Schlauches an sich bekannter Mittel, wie z. B. Transportbänder, taktweise bewegenden Kluppen. Greiferarme oder sich taktweise öffnenden und schließenden, sich in Abzugsrichtung vor- und zurückbewegende Vorziehzangen, wobei diese in bevorzugter Ausführung gleichzeitig die Funktion zum Abtransport der verschweißten Beutel übernehmen und dergleichen Einrichtungen. Das öffnen und Schließen der Klemmbacken kann z. B. mittels pneumatischer, hydraulischer oder magnetischer Einrichtungen taktweise erfolgen.

Um eine besonders exakte Schnittkante des Überstandes zu erhalten, hat es sich in der Praxis gezeigt, daß man den Schlauch entsprechend dem vorbestimmten Überstand durch einen parallel zur Kante der Klemmbacken geführten Klingenschnitt schneidet. Hierzu führt man die Klinge an einer Längskante des flachgelegten Schlauches beginnend bis zur entgegengesetzten Längskante und fuhrt anschließend das Schneidwerkzeug in seine Ausgangsstellung zurück. Vorzugsweise ist das Schneidwerkzeug verstellbar angeordnet, um so den gewünschten Überstand ändern zu können. Hierzu ist das Schneidwerkzeug mit Einrichtungen versehen, die eine Abstandsänderung gegenüber den Klemmbacken erlauben. Im einfachsten Falle werden hierfür Stellschrauben verwendet

Im praktischen Betrieb hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn das Schneidwerkzeug eine starre Klinge ist.

Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung ist dadurch gegeben, daß das Schneidwerkzeug federnd gegen eine an der Klemmbackenkante anliegende Rollenführung abgestützt ist

Wenn auch die Wärmezufuhr auf einmal dem Überstand, z. B. durch einen Flachbrenner, zugeführt werden kann, so hat es sich in der Praxis erwiesen, daß vorzugsweise die Wärmezufuhr derart vorgenommen wird, daß man sie an einer Längsseite des Überstandes beginnend entlang der Klemmbackenkante bis zum gegenüberliegenden Ende des Überstandes zuführt. Hierdurch ergeben sich besonders haltbare und optisch einwandfrei aussehende Nähte- Die Bewegung der Wärmequelle wird durch entsprechende hydraulische oder pneumatische Steuerungen vorgenommen, kann aber auch mechanisch, /.. ü. über Zahnstangen. Zahnräder, Treibriemen u. a. Vorrichtungen, erfolgen.

l's hat sich gut bewährt, die Kantcnlage des

Schlauches /u fixieren, bevor er in den Klemmbacken

^r> transportiert wird, um schiefe Beutelabschweißungen auszuschließen. Dies kann mechanisch oder z. B. durch optische Abtastung der Kanten oder bestimmter Registermarken erfolgen.

In einfachster Ausführung sind dies seitliche Halteble-

Ki ehe für den Schlauch, jedoch kann auch eine Fixierung über optische oder pneumatische Steuerungen, z. B. Selenzellen, durchgeführt werden. Je nach Wahl des eingesetzten Kalibers sind die Seitenkantensteucrungen auswechselbar, bevorzugt verschiebbar, angeordnet.

Γι ebenso wie die gegebenenfalls auswechselbaren oder verschiebbaren Klemmbackenteile.

in weiterer Ausbildung der Vorrichtung sind im oberen und/oder unteren Klemmbacken Kanäle und Anschlüsse für diese vorgesehen, die es ermöglichen, daß die Klemmbacken von einem Kühl- oder Heizmittel, z. B. Luft oder Wasser, durchströmt werden können, um so den Klemmbacken eine vorbestimmte Temperatur zu erteilen.
Im praktischen Betrieb hat es sich weiterhin als

2) vorteilhaft erwiesen, wenn man die Abzugsspannung des Folienschlauches bei dessen Transport in die Klemmbacken konstant hält, wodurch eventuelle Störungen beim Folientransport ausgeschaltet werden. Hierbei bedient man sich bevorzugt einer Tänzerwalze.

jo In weiterer Ausbildung der Vorrichtung wird die von der Rolle abgezogene Folie oder die einzuführenden Schlauchabschnitte vor ihrem Transport in die Klemmbacken einer elektrischen Entladung unterzogen, um sie weitgehend von denen ihnen anhaftenden elektrostati-

v> sehen Ladungen zu befreien. Hierdurch werden ein Aneinanderhaften der Schlauchabschnittc bzw. Transportstörungen beim Arbeiten von der Rolle vermieden. Hierzu bedient man sich an sich bekannter Einrichtungen, z. B. einer Coronaentladung. Um Störungen nach Fertigung des Beutels bei dessen Abtransport infolge erneuter elektrostatischer Aufladung zu vermeiden, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, vor dem Mittei zum Abtransport der Beutel ebenfalls eine Entladungseinrichtung anzuordnen.

In weiterer Ausbildung der Vorrichtung werden die verschweißten und abgeschnittenen Beutel einer Nachverstreckung unterzogen. Bei dem Schweißvorgang wird die Orientierung in der Naht und in der Zone kurz vor der Naht aufgehoben. Um die Orientierung des

so Materials wieder herzustellen und so zu einer Angleichung an den Orientierungszustand des Grundmaterials zu gelangen, ist es zweckmäßig, eine Nachverstreckung durchzuführen. Hierdurch wird die Nahtfestigkeit nochmals erhöht. Die Orientierung kann

z. B. durch eine Kalandrierung der Naht, beispielsweise durch Preßwalzen, erfoigen. Die praktischen Versuche haben jedoch ergeben, daß insbesondere eine multiaxiale Nachverstreckung zu besonders guten Ergebnissen führt. Unter multiaxialer Nachverstreckung wird dabei sowohl eine Verstreckung in der Länge als auch am Umfang der Naht bzw. der Zone vor der Naht verstanden. Eine solche Verstreckung kann z. B. durch Aufblasen des Beutels unter einem bestimmten Druck erfolgen. Um mit der Vorrichtung zu einer schnellen Reckorientierung zu gelangen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Nachverstreckung in der Wärme vorzunehmen. Hierzu werden am günstigsten die Temperaturen eingehalten, bei denen auch das Grund-

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material gestreckt wurde. Bei Polyethylenterephthalatschläuchen sind ζ. B.Temperaturen im Bereich zwischen 80 und 90 C gebräuchlich. Um bei Wechsel des Folienmaterials die jeweils entsprechende Recktcniperatur einstellen und optimieren zu können, ist die Wärmequelle mit Mitteln zur Regulierung der Temperatur versehen. Die Wärmequelle kann z. B. regulierbare Heißluft oder IR-Strahlung sein.

Die Vorrichtung kann dahingehend weilergebildet sein, daß man die vorgefertigten Beutel zu einem Stapel schichtet und je nach vorbestimmtcr Anzahl als Stapel ablegt. Zur Bestimmung der Gesamtzahl gefertigter Beutel dienen Zählwerke der verschiedensten Art oder z. B. auch optische oder mechanische Dickenmessungen.

Wenn auch die Beutelnaht in den verschiedensten Ausführungsformen ausgebildet sein kann, so hat es sich für bestimmte Anwendungszwecke als besonders günstig erwiesen, die Naht als Kurvenschweißnaht mit entsprechend dem eingesetzten Kaliber vorbestimmten Radius auszuführen. Vor allem bei der Verpackung von Geflügel oder Wurstwaren paßt sich die Kurvenschweißnaht dem Verpackungsgut wesentlich besser an, wie dies bei einer geraden Schweißnaht der Fall ist, da hierbei die geraden Ecken z. T. nicht befüllt werden bzw. nach der Befüllung und dem Einschrumpfen als optisch unansehnliche und beschädigungsempfindliche abstehende Ecken verbleiben. Die Kurvenschweißnähte können in Abstimmung auf das eingesetzte Füllgut mit verschiedenen Krümmungsradien durchgeführt werden.

An Hand einiger Beispiele soll die Verbesserung, die sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Beutel gegenüber solchen, wie sie bisher nach dem Stand der Technik hätten hergestellt werden können, ergibt, aufgezeigt werden.

Beispiel 1

Es wurden Beutel aus schrumpffähigem, biaxial verstrecktem Polyäthylenterephthalatschlauch mit einem Kaliber von 120 mm und einer Wanddicke von 20 μ hergestellt. Hierbei wurden einmal die Schläuche am Boden mittels Trennahtverschweißung mit einem Nickel-Chrom-Band (80/20) von 1 mm Breite, einer Höhe von 7,5 mm, einer Länge von 750 mm, unter Anwendung von 40 A verschlossen zum anderen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zwar mittels kontinuierlich durch an der Kante der Klemmbacken entlanggeführter Flamme der Überstand verschmolzen. Der als Durchschnitt ermittelte Wert für die Dicke der Schweißnaht betrug dabei 140 μ. Die Platzdruckmessungen entsprechender Beutel wurden derart durchgeführt, daß die Beutel einer stoßartigen Belastung ausgesetzt wurden. Hierbei wurde eine vorgespannte Luftmenge von 1,2 atü stoßartig in den jeweiligen Beutel entleert und brachte diese zum Platzen. Der Beutel ist bei diesem Verfahren über eine Breitschlitzdüse von 50 mm Breite und Gesamtluftaustritt von 40 mm² mit zwei Spannbacken über eine Einspannlänge von 20 cm eingeklemmt und durch Auslösen eines Schalters entspannt sich die in dem System enthaltene Luftmenge in den Beutel. In der Düse befindet sich Druckquarz, der über einen angeschlossenen Ladungsverstärker und Oszillographen ein Zeit-Druck-Diagramm angibt

Bei den Prüfbedingungen wurde ein Druckquarz Typ 701 A-79,4 pCB/at sowie ein Verstärker Typ 5001 der Fa. Kistler sowie ein Oszillograph Typ 141A der Fa. Hewlett und Packard eingesetzt Es ergeben sich die in der folgenden Tabelle 1 aufgezeigten Werte:

Erfindungsgemäß verschweißte Beutel	TrennahtgeschweiBie Beule!
Platzdruck	Platzdruck
(atü)	(atü)
0.44	0,16
0,43	0,06
0,42	0,04
0,44	0,20
0,42	0.11
0,44	0,08
0,43	0.06
0,45	0,04
0.44	0,14
0,46	0,04
0,44	0,06
0,45	0,10
0,43	0,14
0,45	0,07
0,45	0,04

Der Durchschnittswert für den wie beschrieben gemessenen Platzdruck betrug somit etwa 0.44 atü für den erfindungsgemäßen Beutel, während er nur 0,1 i atü

-'"> für die trennahtgeschweißten Beutel ausmachte. Der Mittelwert bis zum Platzen ergab sich mit 172 msec für den erfindungsgemäß hergestellten Beutel, während er für die trennahtgeschweißten Beutel nur 61 msec betrug. Die Beutel rissen in allen Fällen an der

i(> Bodennaht auf. Wie die Tabelle weiterhin zeigt, ist der mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung hergestellte Beutel in den Platzdruckwerten sehr gleichmäßig, während sich bei den trennahtgeschweißten Beuteln sehr stark unterschiedliche Werte einstellen. Dieses

;". Ergebnis bedeutet, daß bei dem Versuch trennahtgeschweißte Beutel einsetzen zu wollen, in sehr viel stärkerem Maße unterschiedliche Belastbarkeiten zu erwarten sind und somit sehr stark unterschiedliche Ausfallquoten.

Beispiel 2

Es wurden Vergleichsbeutel gemäß Beispiel 1 hergestellt nur mit dem Unterschied, daß das Kaliber

4^r> 135 mm betrug. Es wurde die Nahtfestigkeit der Beutel verglichen, wobei mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 100 mm/min, einer Streifenbreite von 15 mm und einer Einspannlänge von 5 cm an einer herkömmlichen Vorrichtung zur Feststellung von Folienfestigkeiten

w gearbeitet wurde. Die Streifen waren rechtwinklig zur Schweißnaht geschnitten.

Ein Teil der Beutel wurde einer Nachreckung durch Aufblasen mit Luft (0,2 atü) bei Raumtemperatur unterzogen. Es ergaben sich folgende Durchschnittswerte, die an einer Vielzahl von Beuteln ermittelt wurden.

Beispiel 3

45 Packungen der im Beispiel 1 angegebenen Polyesterbeutel Kaliber 120 mm mit einer Beutellänge von 50 mm wurden mit Bratwürsten befüllt Durch Wahl des eingesetzten Maschinentyps, bei dem die Beutel

	Nahtfestigkeit (kp)
erfindungsgemäß geschweißt	2,4
erfindungsgemäß geschweißt.
nachgereckt	2,7
trennahtgeschweißt	1,8

ft

hängend abgesaugt werden, wird die Bodennaht kurzzeitig durch das Füllgut stoßartig belastet. F.s wurden keine Ausfälle beobachtet, während Vergleichsversuche mit trennahtgeschweißten Beuteln Ausfallqiioten über 30% ergaben.

Beispiel 4

F.s wurden Verpackungsversuche nut l'oiycsterbeutehi gemäß Beispiel 1 durchgeführt, wobei als Füllgut Wiener Würste, Bratwurst und Bockwurst dienten. Die Beute! wurden evakuiert und durch einen Clip verschlossen, wobei die Hodennaht beim Absaugvorgang der eingesetzten Maschine stoßartig belastet wird. Folgende F.rgebnisse wurden ermittelt:

350 Beutel Kaliber 90 mm. 50 cm lang, Ausfall durch beschädigte Naht nach dem Schrumpfen unter 1%

Beutel Kaliber 120 mm. 45 cm lang, Ausfall durch beschädigte Naht nach dem Schrumpfen unter 0,5¹Vo

IbO Beutel Kaliber 135 mm. 45 cm lang. Ausfall durch beschädigte Naht nach dem Schrumpfen unter 1%

220 Beutel Kaliber 180 mm. 45 cm lang. Ausfall durch beschädigte Naht nach dem Schrumpfen unter 0.5%

Bei Vcrgleichsversuchen mit trennahtgeschweißten Beuteln ergeben sich durchschnittliche Ausfailquotcn je nach Kaliber von etwa 20 bis 30%.

Beispiel 5

In Polyesterbcuteln gemäß Beispiel 1 mit einem Kaliber von 100 mm, Länge 30 cm, wurden 500 Hähnchen der Gewichtsklasse 950 g verpackt. Die Ausfälle beim Dressieren, dem härtesten Belastungsvorgang innerhalb der Verpackung, lagen bei etwa l"/u gegenüber etwa 30 bis 50% bei trennahtgeschweißten Beuteln.

Beispiel 6

Es wurden Beutel aus biaxial verstrecktem Polypropylen durch Trennahtschweißung und durch Flammver- schweißung hergestellt. Zur Prüfung der Güte der Schweißnähte wurden bei diesen Beuteln Fallversuche durchgeführt die ebenfalls als Testversuche üblich sind. Hierbei werden die Beutel mit 1000 cm³ Wasser befüllt und aus unterschiedlichen Höhen auf eine ebene feste Unterlage frei fallen gelassen. Bei den flammverschweißten Beuteln ergaben sich durchschnittliche Fallhöhen von etwa 2 m während trennahtgeschweißte Beutel bereits bei durchschnittlich 30 cm Fallhöhe an der Schweißnaht aufplatzten. Weitere Untersuchungen ergaben, daß die Nahtfestigkeiten der flammverschweißten Beutel bei etwa 85% der Folienfestigkeit bei einer Dehnung von etwa 57% lagen, während die trennahtgeschweißten Beutel nur eine Nahtfestigkeit von etwa 60% bei einer Dehnung von 30% aufwiesen.

Verpackungs- und Schrumpfversuche zeigten, daß — wie auch bei den Polyesterbeuteln, — die Nahtfestigkeiten der flammverschweißten Beutel wesentlich höher lagen wie der Beutel, die trennahtgeschweißt waren.

Auch bei der Verwendung von verstrecktem Polyamid ergaben sich gegenüber trennahtgeschweißten Beuteln ähnlich überlegene Ergebnisse für die geschilderten Messungen sowie innerhalb von Verpackungsund Schrumpfversuchen.

Wie die vorgeschflderten Ergebnisse, die nur einen

repräsentativen Querschnitt über eine Fülle von Versuchen darstellen, zeigen, ist es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erstmals möglich, Nahtfestigkeiten bei den verstreckten Beuteln zu erhalten, die es möglich machen, verstreckte Schlauchfolien im Verpackungssektor einzusetzen, ohne daß man diese Folien, um sie schweißbar zu machen, vorher einer aufwendigen Beschichtung unterziehen muß.

In den folgenden Abbildungen ist unter Weglassung aller das Prinzip der Erfindung nicht berührenden Teile schematisch eine besonders einfache Konstruktion einer Vorrichtung dargestellt, wobei jedoch eine Beschränkung auf die gezeigten Ausführungsformen nicht bestehen soll.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine von der Rollt arbeitende Vorrichtung. Die auf der Wickelrolle 1 in flachliegendem Zustand befindliche Schlauchfolie wird durch die als Greiferzangen 9 dargestellten Transportmittel, die takiweise geöffnet und vor- und zurückbcwegt werden (durch Pfeile angedeutet) zwischen die geöffneten Klemmbacken 5;i und 5b transportiert. Die Spannung wird durch die Tänzerwalze 2 konstant gehalten und die Schlauchfolienbahn über die Walze 3 umgelenkt. Die Entladung der Folie erfolgt über die schemalisch dargestellte Entladungseinriehtung 4. Die Seitenkantensteuerung erfolgt über das optische Steuerorgan 13. Die Mittel 6a und %b (Bewegungsrichtung durch Pfeile angedeutet) dienen zum öffnen und Schließen der Klemmbacken. Nachdem die Klemmbakken geschlossen sind, wird eine Schneidvorrichtung 7 entlang der Kante der Klemmbacken geführt, wobei die Folie bis auf einen bestimmten Überstand abgeschnitten wird. Anschließend wird der Überstand mittels der entlang der Klemmbackenkante geführten WärmequelIe 8, hier als Flamme dargestellt, abgeschmolzen. Nach dem Öffnen der Klemmbacken wird der abgescnmolzene Schlauch durch die Haltemittel, hier in Form von federnden Blechen 15, fixiert, während das geöffnete Transportmittel 9 zwischen die Klemmbacken eingefahren und geschlossen wird und der Folienschlauch ergriffen wird. Nach dem Zurückbewegen des Transportmittels um eine bestimmte Strecke, werden die Klemmbacken erneut geschlossen und mit dem Schneidvorgang fortgefahren. Vor dem Ablegen der gefertigten Beutel zum Stapel ST wobei hier ebenfalls das Transportmittel 9 im Zusammenwirken mit dem Schwenkarm 14 dient, wird der Beutel durch eine Entladungseinriehtung 10 entladen.

F i g. 2 zeigt in Draufsicht eine der F i g. 1 entsprechende Einrichtung, bei der die drahtförmigen Coronaeinrichtungen 4 und TO erkennbar sind. Die Klemmbakken 5 bestehen aus kreisrunden Platten, um eine entsprechende Kurvenschweißnaht herzustellen.

F i g. 3 zeigt in etwas vergrößerter Form in Seitenansieht die Klemmbacken mit feststehendem Oberteil 5a, das an der Platte 11 befestigt ist In den Klemmbacken sind Kanäle 12 zur Zufuhr eines Wärme- oder Kühlmediums vorhanden. Zur Flammverschweißung dient die Wärmequelle 8.

Insgesamt gesehen, müssen selbstverständlich die Takte der einzelnen · Arbeitsschritte sowohl beim Arbeiten mit vorgefertigten Abschnitten als auch von der Rolle aufeinander abgestimmt werden, z. B. das Bewegen der Transportmittel, Öffnen und Schließen der Klemmbacken, Verschweißen und Ablage, wobei man sich bekannter mechanischer, hydraulischer, pneumatischer, magnetischer, elektrischer oder elektronischer Steuerungsmechanismen bedient

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von Beuteln oder Säcken aus einer flachgelegten Schlauchfolie aus in der Wärme schrumpfendem thermoplastischem Kunststoff, bei der die Schlauchfolie durch eine intermittierend arbeilende Transporteinrichtung um jeweils gleiche Wegstrecken von einer Vorratsrolle abziehbar und zwischen senkrecht zur Schlauchfolie bewegbaren Klemmbacken über die gesamte Breite einklemmbar ist und bei der längs der Klemmbakkenkanten ein Schneidwerkzeug und eine Schweißeinrichtung in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken zwi- ι■"> sehen der Folisnrolle und einer am Schlauchende angreifenden Transporteinrichtung angeordnet sind, daß die Schnittbahn des Schneidwerkzeugs ;n Abstand zu den Klemmbackenkanten verläuft und die Schnittkanten des freien Überstandes durch ein >o kontaktlos die Schnittkanten erhitzendes Schweißgerät verschweißbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (13) zur Seitenkantenfixierung des Schlauches vor dem Transportmittel angeordnet : > sind.

J. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Transporieinrichtung sich taktweise bewegende, die Ränder des Schlauches ergreifende Kluppen eingesetzt sind, die «1 Mittel zum öffnen der Kluppen zum Abtransport der verschweißten Beutel und Mittel zum Schließen und zum Ergreifen der Ränder der nächstet: Schlauchlänge besitzen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I oder r> ?., dadurch gekennzeichnet, daß als Transporteinrichtung sich taktweise öffnende und schließende und sich in Abzugsrichtung vor- und zurückbewegende Vorziehzangen (9) eingesetzt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorziehzangen (9) gleichzeitig als Mittel zum Abtransport der verschweißten Beutel dienen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Wärme- 4 > zufuhr (8) auf den Schlauchfolienüberstand beweglich angeordnet sind, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die der Wärmequelle eine Bewegung von einer Schlauchfolienkante beginnend entlang der Klemmbackenkanten und parallel zu dieser bis zur >o gegenüberliegenden Schlauchfolienkante erteilen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle (8) ein Gasbrenner ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ϊί dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen und/oder unteren Klemmbacke (5a, 5b) Kanäle (12) und Anschlüsse für diese vorgesehen sind, die ein Durchströmen mit einem Kühlmittel ermöglichen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wi dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug mit Einrichtungen versehen ist, die entsprechend dem gewünschten Überstand eine Abstandsänderung gegenüber der Kleninibackenkante erlauben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch t-> gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug federnd gegen eine an der Klcmmbackcnkante anliegenden Rollenführung abgcMiit/t ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vorratsrolle und der Schweißeinrichtung eine an sich bekannte Einrichtung (2) zur Konstanthaltung der Abzugsspannung des Folienschlauches, vorzugsweise eins Tänzerwalze, angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Klemmbacken eine Entladungseinrichtung (4) zur Beseitigung elektrostatischer Aufladungen der Folie angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Transporteinrichtung eine Entladungseinrichtung (10) zur beseitigung elektrostatischer Aufladungen angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verschweißeinrichtung und vor der Abtransportvorrichtung eine Nachreckstation angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachreckstation aus einem Walzenpaar zur Kalandrierung der Schweißnaht besteht.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß an der Nachreckstation im Bereich der Schweißnaht eine Wärmequelle angeordnet ist, die entsprechend dem verwendeten Thermoplasten die Schweißnaht auf die vorbestimmte Recktemperatur erwärmt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle mit Einrichtungen zur Regulierung der Temperatur versehen ist.