DE2546095C3 - Sonotrode zum Versiegeln von Behältern - Google Patents

Sonotrode zum Versiegeln von Behältern

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DE2546095C3
DE2546095C3 DE2546095A DE2546095A DE2546095C3 DE 2546095 C3 DE2546095 C3 DE 2546095C3 DE 2546095 A DE2546095 A DE 2546095A DE 2546095 A DE2546095 A DE 2546095A DE 2546095 C3 DE2546095 C3 DE 2546095C3
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Description

Die Erfindung betrifft eine Sonotrode zum Versiegeln in unterschiedlicher Anzahl übereinanderliegender Lagen aus mit thermoplastischem Kunststoffbeschichtetem zu einem Behälter gefaltetem Faltkarton.
Eine derartige Sonotrode ist aus der DE-AS 21 65 620 bekannt, wo die Möglichkeit offenbart wird, die Sonotrode und/oder den Amboß einer Ultraschall-Schweißvorrichtung an einer dem Behältermaterial zugekehrten Seite mit einer Profilierung zu versehen, die der unterschiedlichen Gesamtdicke von miteinander zu verschweißenden, kunststoffhaltigen oder kunststoffbeschichteten Lagen des Behälterzuschnitts entspricht.
Nachteilig an der bekannten Konstruktion ist, daß bei der angestrebten flächenhaften Verschweißung in Teilbereichen das Auftreten von Verbrennungsstellen im Inneren des Materials nicht sicher verhindert werden kann, und gleichzeitig die Gefahr besteht, daß im Laufe des kurzen Arbeitstaktes, mit dem die Sonotrode arbeitet, nicht in allen Bereichen eine sichere Versiegelung erreicht wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sonotrode zu schaffen, die eine schnalle und sichere Versiegelung der Decken- und Bodenverschlüsse von Behältern aus bo mit thermoplastischem Kunststoff beschichteten Faltkarton ermöglicht.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Teilbereich der Stirnfläche der Sonotrode mit mehreren schmalen Rippen versehen ist und der mit Rippen versehene Teilbereich zwei Dreieckszonen aufweist, die mit ihren Spitzen einander zugewandt sind.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bewußt auf eine flächenhafte Versiegelung verzichtet und stattdessen eine linienförmige Versiegelung längs der Rippen der Sonotrode angestrebt wird, wobei sich der Vorteil ergibt, daß die im Bereich der linienförmigen Schweißnähte eingeleitete Wärme senkrecht zu den Schweißlinien abfließen kann, so daß keine Verbrennungsstellen im Material aufireten, während gleichzeitig durch geeignete Wahl der Rippenform eine sichere Dichtwirkung erreicht wird.
Als günstig hat sich erwiesen, wenn zwei einander gegenüberliegende V-förmige Rippen zwischen den einander zugewandten Spitzen der Dreieckszonen liegen, um auch in diesen zwickeiförmigen Bereichen des fertigen Behälterbodens eine sichere dichtende Verschweißung zu erreichen.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn zwischen den Schnkeln jeder der V-förmigen Rippen jeweils eine überstehende Dreiecksfläche vorgesehen ist, da auf diese Weise der verringerten Gesamtstärke der zu verschweißenden Lagen in dem genannten Bereich besonders gut Rechnung getragen werden kann.
Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, wenn die Rippen in den Dreieckszonen zu Dreiecken zusammengefaßt sind und Rippenstücke verringerter Höhe aufweisen und wenn die V-förmigen Rippen sowie die Dreiecksflächen die gleiche Höhe besitzen, wie die Rippenstücke verringerter Höhe der Dreieckszonen.
Db Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt:
F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Zuschnitt für einen üblichen Behälter mit einer Beschichtung aus thermoplastischem Kunststoff, dessen stirnseitige Endverschlüsse mit einer Sonotrode gemäß der Erfindung versiegelbar sind;
F i g. 2 eine Draufsicht auf den Bodenverschluß eines aus dem Zuschnitt gemäß F i g. 1 aufgestellten Behälters,
Fig.3 eine Draufsicht auf die Siegelfläche einer bevorzugten Ausführungsform der Sonotrode zum Versiegeln des in F i g. 2 gezeigten Bodenverschlusses, der in F i g. 3 in gestrichelten Linien ebenfalls dargestellt ist, wobei die Blickrichtung durch die Linie 3-3 in F i g. 5 angedeutet ist,
Fig.4 eine Draufsicht auf die Siegelfläche einer bevorzugten Ausführungsform der Sonotrode und
F i g. 5 eine Seitenansicht, gesehen von der Linie 5-5 in F i g. 4, zur Verdeutlichung eines unter Verwendung einer !Sonotrode gemäß der Erfindung durchgeführten Versiegelungsvorgangs.
Fig. 1 zeigt einen Zuschnitt aus Papier bzw. Kartonmaterial mit einer thermoplastischen Beschichtung. Der gezeigte Zuschnitt dient der Herstellung eines Behälters mit einem Hohlkörper rechteckigen Quer-Schnitts und mit Endverschlüssen an den beiden Enden des Hohlkörpers. Der Zuschnitt ist in eine Anzahl von Feldern unterteilt, welche bei aufgestellten Behältern die Seitenwände und die Endverschlüsse bilden. Die Felder sind durch Ritz- bzw. Prägelinien begrenzt. Der Hohlkörper wird durch vier Seitenfelder 15 gebildet, welche durch Heißsiegeln oder durch eine andere Art der Verklebung mittels eines Falzes 16, der an eines der Felder 15 angrenzt, miteinander verbunden werden.
Der Bodenverschluß des Behälters wird durch verschiedene rechteckige und dreieckige Felder 17 bis 24 gebildet. Nach dem Verkleben des Falzes 16 mit dem Rand des gegenüberliegenden Feldes 15 und nach Aufstellen des rohrförmigen Behälterrohlings werden
die dreieckigen Felder 18 und 22 nach innen gefaltet, wobei die Felder 17 und 19 das Feld 18 überlappen, während die Felder 2! und 23 das Feld 22 überlappen. Auf diese Wise ergeben sich dreieckig; Bereiche der doppelten Stärke bzw. Bereiche aus zwei Lagen des *> Kartonmaterials. Der dreieckige Bereich, der durch die Felder 17,18 und 19 gebildet ist, besitzt eine Spitze 18a (F i g. 2) mit den Kanten 17a und 19a der Felder 17 bzw. 19, die über dem Feld 18 liegt und sich daran abstützt, wie dies Fig.2 zeigt In Ähnlicher Weise ist auf der m gegenüberliegenden Seite des Bodenverschlusses ein dreieckiger Bereich aus den Feldern 21, 22 und 23 vorhanden, der eine Spitze 22a besitzt, welche durch die Außenkanten 21a und 23a der Felder 21 bzw. 23 begrenzt ist und über dem Feld 22 liegt und sich an ι > diesem abstützt, wie dies ebenfalls F i g. 2 zeigt.
Wenn die dreieckigen Felder 18 und 22 nach innen in ihre in F i g. 2 gezeigte Lage umgefaltet werden, gelangt die Kante 24a des Feldes 24 unter die Kante 20a des Feldes 20, so daß die Kanten bzw. Ränder 20a und 24a _> <i einander überlappen und auf entgegengesetzten Seiten der Spitzen 18a und 22a der dreieckigen Bereiche liegen. Die Spitzen 18a und 22a liegen folglich auf einer Mittellinie 14, welche den Bodenverschluß in zwei Hälften 15c, 15c/teilt und durch die Kanten 17a, 19a, 21a 2> und 23a begrenzt ist.
Das untere Ende 16a des Falzes 16 wird mit der Innenseite des Feldes 24 versiegelt, wie dies F i g. 2 zeigt.
Der Deckenverschluß des Behälters wird durch m verschiedene Felder 24 bis 44 gebildet, soll jedoch hier nicht näher erläutert werden.
In F i g. 2 sind Bereiche mit unterschiedlicher Dicke bzw. mit einer unterschiedlichen Anzahl von Lagen durch eine Schraffur hervorgehoben. Im einzelnen r, besitzen die schraffierten Bereiche A 1, AT. und Λ 3 in F i g. 2 jeweils vier Materialschichten. Die Bereiche ß 1, B 2, B 3 und B4 bestehen aus drei Materialschichten, während die Pereiche CX und C2 aus zwei Materialschichten bestehen. Die nicht schraffierten Bereiche D1 w und D 2 bestehen nur aus einer einzigen Schicht des Kartonmaterials.
In den F i g. 3,4 und 5 ist die Sonotrode insgesamt mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet. Sie besitzt einen länglichen Grundkörper mit rechteckigem Querschnitt, αϊ in welchem in Längsrichtung Öffnungen 52 und 54 vorgesehen sind, die der Abstimmung des Grundkörpers auf die gewünschte Vibrationsfrequenz dienen, Wie F i g. 5 zeigt, ist das obere Ende des Grundkörpers mit einer Gewindespindel 56 verschraubt. Die Sonotrode 50 =,» besitzt eine als Siegelfläche 57 dienende Stirnfläche mit über die Ebene dieser Stirnfläche überstehenden Rippen zum Verschließen des Bodenverschlusses des oben erläuterten Behälters.
Im einzelnen sind zwei Sätze von Rippen vorgesehen, « die in zwei Dreieckszonen zusammengefaßt sind. Der eine Satz umfaßt ein äußeres Rippendreieck 58 und ein inneres Rippendreieck 60. Der andere Satz umfaßt ein äußeres Rippendreieck 62 und ein inneres Rippendreieck 64. Die beiden Dreieckszonen 58, 60 und 59, 61 b0 liegen sich derart gegenüber, daß die Spitzen der Dreieckszonen einander zugewandt sind und daß sich die Spitzen der äußeren Rippendreiecke 58 und 59 in der Nähe des Mittelpunktes der Siegelfläche 57 befinden.
Das äußere Rippendreieck 58 besitzt eine Basis 62 bi und zwei Schenkel 64 und 66.
Basis 62. Das innere Rippendreieck 60 besitzt eine Basis 68 und zwei Schenkel 70 und 74. Das äußere Rippendreieck 59 besitzt eine Basis 63 und zwei Schenkel 65 und 67. Die Basis 63 verläuft längs einer Kante der Siegelfläche 57, während die Basis 62 längs der gegenüberliegenden Kante der Siegelfläche 57 verläuft. Das zweite innere Rippendreieck 61 besitzt schließlich eine Basis 69 und zwei Schenkel 71 und 73.
Zwischen den einander gegenüberliegenden Spitzen der Dreieckszonen liegen V-förmige Rippen 75 und 76, deren Spitzen einander zugewandt sind. Die V-förmigen Rippen 75 und 76 verlaufen vom Mittelpunkt der Siegelfläche 57 in entgegengesetzten Richtungen. Zwischen den Schenkeln der V-förmigen Rippe 75 liegt ferner eine über die Grundfläche der Siegelfläche 57 überstehende Dreieckfläche 77. In entsprechender Weise liegt eine Dreieckfläche 78 zwischen den Schenkeln der V-förmigen Rippe 76. Die Spitzen bzw. Scheitel der V-förmigen Rippen 75 und 76 sind miteinander verbunden, wie dies aus Fig.4 deutlich wird.
Zur Anpassung an die aus vier Lagen aufgebauten Bereiche A 1 des Bodenverschlusses gemäß F i g. 2 sind zentrale Rippenstücke 62a und 68a der Schenkel 62 bzw. 68 bezüglich der Siegelfläche 57 niedriger ausgebildet In ähnlicher Weise sind Rippenstücke 64a und 66a der Schenkel des Rippendreiecks 58 angrenzend an die Spitze zur Anpassung an den aus vier Lagen bestehenden Bereich A 1 niedriger ausgebildet. Auch Rippenstücke 70a und 72a der Schenkel 70 und 72 sind im Hinblick auf den vierlagigen Bereich A 1 niedriger ausgebildet.
Die in der Zeichnung rechten Enden 63a und 69a der Basis 63 bzw. 69 besitzen ebenso wie die unteren rechten Enden 650 und 71 b der Schenkel 65 bzw. 71 eine verringerte Höhe zur Anpassung an die vierlagigen Bereiche A 2 und A 3 in F i g. 2. In ähnlicher Weise sind Rippenstücke 65a, 67a, 71a und 73a der Schenkel 65,67, 71 bzw. 73 im Hinblick auf den vierlagigen Bereich A 2 in F i g. 2 niedriger ausgebildet.
Die V-förmigen Rippen 75 und 76 besitzen, wie die Dreieckflächen 77 und 78, bezüglich der Grundfläche der Siegelfläche 57 die gleiche Höhe wie die Rippenstücke 62a, 68a, 64a, 66a, 70a, 72a, 65a, 67a, 71a, 73a, 63a, 69a, 656 und 71 b der Schenkel bzw. Basen.
Wenn der Zuschnitt zur Bildung eines Behälterrohlings aufgerichtet und auf einen Dorn 80 aufgesetzt ist (Fig.5), werden die Felder 17 bis 28 des Zuschnitts umgefaltet, um einen Bodenverschluß gemäß F i g. 2 herzustellen. Der Dorn 80 gemäß Fig.5 besitzt eine glatte Stirnfläche und liegt an der Innenseite des Bodenverschlusses an. Die Sonotrode 50 wird dann derart gegen die Außenseite des Bodenverschlusses angelegt, daß die Rippenanordnung bezüglich der einzelnen Felder des Bodenverschlusses die aus F i g. 3 ersichtliche Lage einnehmen. Die Sonotrode ist Bestandteil eines Ultraschallwandlers, der in den US-PS 34 32 691 und 35 26 792 beschriebenen Art, welcher zur Umwandlung elektrischer in mechanische Energie geeignet ist. Die Sonotrode 50 setzt die mechanische Energie in Schwingungen der gewünschten Frequenz um. Wenn die über die Grundfiäche der Siegelfläche 57 vorstehenden Rippen die Außenseite der Felder des Bodenverschlusses erfassen, wird die Sonotrode für eine vorgegebene Zeit zu Schwingungen mit einer Frequenz veranlaßt, die eine ausreichende Erwärmung der thermoplastischen Beschichtung in den von den Rippen erfaßten Bereichen zur Folge hat, so daß die thermoplastische Beschichtung zu fließen beginnt. Wenn die Schwingungen der Sonotrode 50 dann
beendet werden, kühlt sich das thermoplastische Material ab, wobei die einzelnen Lagen des Bodenverschlusses bzw. die übereinanderliegenden Felder entsprechend dem Muster der Rippen fest miteinander verschweißen. Wie F i g. 3 zeigt, ergibt sich ein Schweißbzw. Versiegelungsmuster in Form einer »Fliege«, welches aus zwei einander gegenüberliegenden Dreieckszonen mit dazwischenliegenden V-förmigen Rippen 75 und 76 und Dreiecksflächen 77 und 78 gebildet ist.
Wenn man die Sonotrode 50 beispielsweise mit einer Frequenz von 20 000 Hz schwingen läßt, dann ist für das Verschweißen eines Faltkartons mit thermoplastischer Beschichtung der hier betrachteten Art eine Vibrationsdauer zwischen 0,1 und 0,5 Sekunden erforderlich, um das thermoplastische Material zum Fließen zu bringen. Anschließend an die Vibraiionszeit von 0,1 bis 0,5 Sekunden kann die Sonotrode 50 für eine Dauer zwischen 0,5 und 1,5 Sekunden mit dem Bodenverschluß des Behälters in Kontakt gehalten werden, damit das thermoplastische Material abkühlen kann und eine vollständige Versiegelung längs der von der Rippenanordnung erfaßten Bereiche erfolgt. Es versteht sich, daß die vorstehenden Zahlenangaben bezüglich der Schwingfrequenz und der einzelnen Arbeitszeiten lediglich als Beispiele zu betrachten sind.
Wie aus F i g. 3 deutlich wird, wird zwischen den verschiedenen Lagen des Bodenverschlusses eine Versiegelung geschaffen, welche die Form der Rippenanordnung der Siegelflächen 57 der Sonotrode 50 hat. Das thermoplastische Material wird überall dort erwärmt und verschmolzen, wo die Sonotrode die Oberfläche des Bodenverschlusses berührt, wobei die Kontaktbereiche durch die Form der Rippenanordnung, welche über die Grundfläche der Siegelfläche 57 vorsteht, bestimmt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Sonotrode zum Versiegeln in unterschiedlicher Anzahl übereinanderliegenden Lagen aus mit thermoplastischem Kunststoff beschichtetem, zu einem Behälter gefaltetem Faltkarton, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilbereich der Stirnfläche der Sonotrode mit mehreren schmalen Rippen (59,60,75,76,58,61) versehen ist und der mit Rippen versehene Teilbereich zwei Dreieckszonen (58,60;59,61) aufweist, die mit ihren Spitzen einander zugewandt sind.
2. Sonotrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende V-förmige Rippen (75, 76) zwischen den einander zugewandten Spitzen der Dreieckszonen (58,60; 59, 61) liegen.
3. Sonotrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schenkeln jeder der V-förmigen Rippen (75,76) jeweils eine überstehende Dreiecksfläche (77,78) vorgesehen ist
4. Sonotrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen in den Dreieckszonen zu Dreiecken (58, 60; 59, 61) zusammengefaßt sind und Rippenstücke verringerter Höhe aufweisen.
5. Sonotrode nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmigen Rippen (75, 76) sowie die Dreiecksflächen (77, 78) die gleiche Höhe besitzen wie die Rippenstücke verringerter Höhe der Dreiecke (58,60; 59,61).
DE2546095A 1974-10-22 1975-10-15 Sonotrode zum Versiegeln von Behältern Expired DE2546095C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US516949A US3912576A (en) 1974-10-22 1974-10-22 Carton sealing apparatus

Publications (3)

Publication Number Publication Date
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DE2546095B2 DE2546095B2 (de) 1978-02-23
DE2546095C3 true DE2546095C3 (de) 1982-04-15

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ID=24057733

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2546095A Expired DE2546095C3 (de) 1974-10-22 1975-10-15 Sonotrode zum Versiegeln von Behältern

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US (2) US3912576A (de)
JP (1) JPS528377A (de)
BE (1) BE834448A (de)
CA (1) CA1057248A (de)
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