DE1704179A1

DE1704179A1 - Kunststoff-Schweissverfahren

Info

Publication number: DE1704179A1
Application number: DE1967L0057212
Authority: DE
Inventors: Heller William C; Leatherman Alfred F
Original assignee: HELLER JUN WILLIAM CHARLES
Current assignee: HELLER JUN WILLIAM CHARLES
Priority date: 1966-08-15
Filing date: 1967-08-16
Publication date: 1971-03-04
Also published as: GB1204506A; US3528867A; FR1551911A; DE1704179B2

Description

PATENTANWALT MtIn Zeichen

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899 Lindau (Bodensee) Ihr· Nachricht vom Main· Nachricht vom Rtnnerl· 10 Pottfach SSS

Alfred F. LeathErrnan und William C. Heller,■ Jr.

Kunet ataff-Schunibsubtfahren

[Jk-LLi r r ι j iiiiiiiii, litiLrifft im allO-em.Qinan dia l/arbindung wan rjicht-fi-atalluri. mit' Hil.f-G von lilärmB und betrifft im

vorbaoBtirto UcirrichtungBn, durch uielchB eine adnr Uiirtiindunr] iiirakt zuiachari don Mataria-" UtHi₁ BDlrjht! Ljiti tbarmaplau t incha Filina, dia v/erbundan

_C3 ujf.Tilt.Ti on 11 f:n , uvvu i t;bt uEiriJnn. Piartn.; SO

^₁₁ fli^r-Bu Erf i nfJiiTK] HrlfiutVt--Yla£j. Wnr-biritJon, das mit üdm¹ ohriu

•««a üjrinii Klabatrjff, biorin (jauUn-nclit, In ui riHin . f ortlciuf'tindtiii

*** Uf'rf'fjtirfnt ohMH fjif) PJrjtuifsndicikuit üv.v nrjrühriing /uiunhnn tJfin I'la ttiri al inn und df)r l.u'uvt] i at\uul la und mit grütinfirtir

Pamaohnilbar Spiachuil laidikeHMe: Poittehackkonio.

81 «74 jMtsnt t nach VefrtnlMtunfl 8ty»r Maattbank Itnimi (B) N» «Mt Mfluehen

Freiheit in der Grosse und Gestalt der Uerbindungsstelle durchgeführt werden kann. Gleichzeitig wird in bestimmten AusführungsfürmBn das Verfahren dazu verwendet, an ausgewählten Stellen das Schueissen zu verhindern.

Das l/erfahren ist anwendbar, diverse Uerpackungsmatarialien in einer Uielzahl von Farmen und Dimensionen zu verbinden, solche ujje Stoffe, Folien, Filme, Gewebe, Platten, Lamellen usw., bBi varhältnismässiger Unempfindlichkait auf' Uürändürungen der Stärke und ist aniiienuuar auf PIatbix'ialian verachieÜBiiBr Zusammensetzung, solche wie ausgerichtete oder nichtausgerichtäte Materialien, daa Uerbinden ungleicher Watarialien miteinander,und auf verschiüdBne UerfahrBn, solche wie Uoruärmen, schmelzen und Dnschichton, zusätzlich .;um Bchliessen von Deuteln, Kartaneinlagenj Tütünvernchlüsse , KartonumhüllungBn, bsschichtetE) Faltkartnns und dergleichBn»

Fine dBi^ gagünuifirtig gabräuchlichstan Anuiandung für ÜäririEivarf ahren, anlcha uie das Schuiaiasan von thBrmoplaatiBDhan Filmön, ist die UaruBndung von Uorrichtungen mit anuürmfcan Tßllan, waloha durch alBktrischan Eiganuidaratand arujMrmt uinrdan, iüIej baispielauaiaa in dar Impul9-tjchidaiaavorrichtung, ELno aolcha Uurrichtung orfürdart illEj dirskto tffirbindung mit ainur alaktriachan StromquellQ»

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Dies Erfordernis bedeutet, dass, wenn eine laufende Fertigung mit dieser konventionellen Methode durchgeführt werden soll, das Heizelement während des Schweissens notwendigerweise mechanisch mit dem Werkstück mitgeführt werden muss. Dies erfordert eine komplizierte Plaschinu, elektrische Schleifringe usu«, um die geViauen Kräfte auf den zu schweissenden Materialien aufrechtzuerhalten und ebenso die elektrische Verbindung mit den Heizelementen.

Das A/erfahren der vorliegenden Erfindung erlaubt, uienn gewünscht, eine stationäre Quelle der Heizenergie und Heizelektroden usw. , während das zu erwärmende oder schweissende Werkstück in einer laufenden Fertigung gleichmäBsig bewegt werden kann. Dies wird in einigen Auaführungsformen mit Hilfe van wärmeerzeugenden Wirkstoffen erreicht, die im folgenden als Enargieaufnahmer bezeichnet taarden, welche abgelagert^ gedruckt, stranggepresst, beschichtet^ aufgestrichen oder auf andere Ueise auf die zu schweissenden Materialien aufgebracht werden« Dbt uMrmeerzeugende Üirkötoff oder Energieaufnehmer bewegt sich somit während dtr Verarbeitung mit cte» ω BrIc et tick und erzeugt die zum Schweisean benötigte UIMrtne beim Vcrbeilaufen an einer geeigneten etationMren Energiequßlle, wie beiepielsweise einer Induktionsspule, einem Paar von dielektrischen Heiz-Blektroden, einem nikrawBllenquelle, einer Btrahlungs-

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Liner LaGiiraiierQxfjquGllE, einem Ultraschall- ader Elektronenstrahl

In anderen AusfUhrungsfογιτιεπ wird das Verfahren in einer stationMrßn Anordnung oder einer BeschickungsmsthadB durchgeführt und in anderen Ausführungformen kann die Energisquelle bBWBgt uBrden , während die zu achueisaenden HateriaÜBn DrtsfBst verbleiben. Auch braucht im algemeinen das Schweissmaterial nicht unbedingt vorher auf das Werkstück gebracht zu werden, sondern kann als Bin Faden oder Band usuj. gleichzeitig in das Verfahren eingeführt ader gewickelt werden, oder kann auf die Stelle gesprüht, aufgelegt oder aufgedruckt werden. In vielsn Fällen ist es zweckmässig, daa wärmserzeugendB Haterial zur erneuten Verwendung mit wirtschaftlichen Uorteilen wiederzugewinnen, während das fertiggBschwBissts Produkt dann kein wärmeerzeugendas Haterial enthält. In anderen Fällen können durch das wenigstens zeitweilige Verbleiben des wärmeerzeugenden Haterials in dem Produkt nachfolgende zusätzliche Schweissungen in demaBlbsn Gereich durchgeführt werden, um einen Verpackungsverschluss herzustellen oder dem Produkt neue Materialschichten zuzufügsn oder dergleichen.

Das herkömmliche HeizelBmBntvBrfahren zum !!chweissen iüt auch durch die Notwendigkeit begrenzt, ein Heizelement mit derselben Grosse und Gestalt wie der gewünschte

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SchidBissbereich zu verwenden, da alle Tbüb dBB LlBrkstückns, die an dem Heizelement anliegen, normalerueise geschueisst uerden. Wenn es darüberhinaus in dem herkömmlichen UerfahrBn nötig uird, dis Farm dBs geschueissten Bereiches zu verändern, können beträchtliche teure und zeitraubende Ueränderungen nötig uierden, um die Heizelemente mit einer neuen Form auszutauschen und die neue ge-Lüüiiüchte Form des geBChweisBten BBreicheB vorzusehen. '

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann das Aufbringen liar, uäremerzBug enden Wirkstoffes nur an dan gB-uün acht LTi, zu achueifisenden BerBichun vertuenden, da diB li';rr>iche doa ÜorkstückeB, diß nicht mit dem uö rein erz eugnminn lilirkntaff der vorlingonrian Erfindung versehen sind, beim UorhBilauf on in der WMhB oirirjr Energi uquello üE;hr uenig oder überhaupt nicht beeinträchtigt UBrden,

kann d i f. Ογοββο und Gentalt dBB gBüJÜnachten nchueiaabe- |

rnichna durch daa enargieaufnehmende Haterial leicht vorhnrhHotimmt und die Schueisaung nur auf die baabBichtigt. (in üi rutin α ionen beschrönkt uerden.

In beatimrntfin l/urfahron sind bifihar anorgioaufnehmende flat or ia J i on von Jjeatimmtori Arton veruendot uordan, um Biniqti Uortoiltj cJur vorl i ogenden Erfindung zu erroiehan, Bulclio uin fortlaufundö Furtigunn, kuine Herührunfj mit der LJiirmsquallo und Unrhßrbsatimrnan dBB guachuJniEioton

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Bereiches, Diese vorigen Uerfahren veranschaulichen jedoch die Uerwendung des wärmeerzBugBndBn Wirkstoffes direkt an der zu schweissenden Fläche, Beim Uersuch der Durchführung dieser vorigen Uerfahren sind einige Schwierigkeiten in dar Erreichung dar vollen Bchweisefestigkeit festgestellt worden, wenn die Zusammensetzung des wärmeBrzeugenden Wirkstoffes direkt auf dem SchweissbarBich hinsichtlich dar Zusammensetzung der zu verbindenden Materialien kein Optimum darstellt.

Wir haben jedoch entdeckt, dass gutB Wärmeübertragung zum SchueissberBich durch Anbringen des Uirkstoffas in der l\lähe,abBr nicht auf dem SchwßissbarBich erreicht werden kann, wenn geeigneter Druck usw. dann auf diese erwärmten Bereiche aufgebracht wird, entsteht eine direktB Uurbindung van einem Werkstück mit dem anderen, uas eine hervorragende, direkte [Ichweissung schafft, flit dam Uerfahren dar vorliegenden Erfindung können somit optimale MatarialbBarbBitungen in fortlaufender Arbeitsweise durchgeführt werden und die schliesslicha SchweisBung, wie beispielsweise das Gchlieeaen Binar Verpackung in einer UBrpnckungsanlagB, kann zwischen von Natur aus zusammenpassenden Flächen durchgeführt warden. Auch in diesem salben Verfahren kann die Zusammensetzung dee warmeBrzaugendan Wirkstoffes absichtlich nicht zusammenpassend mit den zu achuiaiaiBnden Materialien ausgewählt werden«

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In dem lBtztaren Fall ist feägestBllt uarden, dass, obwohl dem uiMrmBBrzeugendBn Wirkstoff genügend Wärme zugeführt wurde, um die Materialien in seiner Nähe zu schweis-SBn, die Zusammensetzung eine Bolche ist, um ein unmittelbares VerschwBissen mit dem wärmeerzeugenden Wirkstoff seibot zu verhindern und somit geschweissts und nichtgeschweissts Bereiche in demselben Teil eines mehrschichtigen Erzeugnisses vorzusehen.

Da in der vorliegenden Erfindung die Wärme an einer Fläche Bines Materials erzeugt wird, während die Schweissung an einer anderen Fläche durchgeführt wird, ist eine Vorrichtung vorgesehen, durch welche eins Uerzierung, ein Abdruck ader dergl, auf die der grössten Wärmequelle abgeuandtan Fläche aufgebracht werden kann, um eine Verschlechterung solcher Drucke durch die Einwirkungen dar erhöhten Temperatur zu vermindern ader zu vermeiden.

In anderen Arten bisher verwendeter Schweissverfahren sind Schwierigkeiten aufgetreten, beispielsweise beim Uersuch, Kunststoffurne direkt durch dielektrische Erwärmung zu BchweiGsen. Etliche der gebräuchlichsten Filme, solchiE wie Polyäthylen, Polystyren und Polypropylen, weisen einen Balchon niedrigen dielektrischen Verlust auf, dass indirekte UBrfahren erforderlich wurden, salchs wie die Verwendung von verlustreichen Puffern, wie in dem USA-Patent Nt. 2 667 i*37, welche durch dielektrische Energie

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BQlbst erwärmt werden und cübbb Uärme Im wesentlichen _f wie in dem gBbrMuchlichen HBizelBmBntvBrfahrBn, auf daa Werkstück übertragen. Da dia Berührung mit dem Werkstück Erforderlich ist, können frühere Verfahren, solche mis diesea, bsi der Durchführung einer fortlaufsnden Schweissung sehr bagranzt sein.

W AnderersBits können die UBrfehrsn dar vorliegenden Erfindung eine Anordnung mit einem uärmeerzeugenden Wirkstoff vorsehen, der entsprechend dar dielektrischen Erwärmung ausgewählt ist und, wenn gewünscht, ein Teil des Werkstückes selbst sein kann, um mit ihm beuBgt zu ωΒΓ-dßn, was somit Eine weitere Schwierigkeit der dielektriachan Pchueissung in kontinuierlichen Verfahren ausschaltet,

^ Baim Versuch, thermoplastische Films durch Strahlunge-EnargiB, solchB wie infrarote Strahlen, zu schwaissen, ist festgestellt worden, dass viele gebräuchliche, durchsichtigB oder durchscheinBndB Films die Energie ohne genügende Absorption übertragen, um die gawünachte SchwBisswirkung zu erzeugen. DiB vorliegende Erfindung sieht eine Anordnung mit einem wärmeabBorbiErenden oder wärmeerzBugenden Wirkstoff vor, der für diesB Art der Energie empfänglich

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ist, somit dia Strahlen abfängt und sib in wirksamer Wärme zur Verwendung beim Bchweissen umwandelt.

Deshalb ist Ba eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erwärmung zu schaffen, welches ainB direkte üchweisBung zwischBn den unbearbeiteten Flächen der ursprünglichen Materialien, die gsschweisst werden Ballen, erlaubt.

Eine andBTB Aufgabe int, eine Vorrichtung zum Vermeiden das Gchusissans einer Hatsrialschicht zu schaffen, während beispielsweise an Biner anderen Schicht gleichzeitig eine üchuaissunn durchgeführt wird.

Einn weitBTB Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, sine Varrichtung zu schaffen, die verhindert, daes Verzierungen und durgl, maximalen tohweisstamperatüren ausgesetzt werden.

Fs ist eine woitore AufgabB dioaer Erfindung, ain nchweiBS-uerfatiron zu schaffen, welches mit uialsn UBrschiBdBnDn Energiorjunllfjn vurwondat worden kann und welches die l\latwondiqkeit sinur direkten Bsrührung zwiünhen der EnerginqueDfi urnJ deni Uürkntück auüSChHidet, wodurch eina kontinuiorliche fiuwoguriy dna UerkBtuckaB erlaubt und ein zultuoilirjüB Antiultun zum Duictifuhren einnr üchwaiaeuriij vnrmiuiJuti i.ilrij, wühl: ι tiiuii uBu l/erfahren auch für niuht-

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kontinuierliche oder unterbrochene ArbeiteweisB verwenden lässt,

EinB andere AufgabB ist, Bine Vorrichtung zu schaffen, ujadurch der gewünschte, zu schwBissende BarBich begrenzt und vor dBm GchueiBsen bestimmt werden kann und in welcher dBr zu schueisBBnde Bereich somit automatisch begrenzt ist, auch wenn diB Energiequelle bei dem Arbeitsgang auf dan gesamten Körper das UerketückBB angelegt wird, uo/durch Bin einziger EnargiBÜbartrager verwendet werden kann, um eine unbegrenzte UiBlzahl von Gestalten und Gröseen dBr [!chwaisaungBn durchzuführen, ohne den übertrager zu wechseln.

In den Zeichnungen ist:

Fig· 1 Bine unvollständige, schematische Ansicht^ die BinB AusfUhrunrjsform der Erfindung zum dialaktrischan ilchuaiBsan von tharmoplastischan Filmen darstellt j

Fig. 2 veranschaulicht eine andere AuafUhrungaform eiπna TeilöB von Fig, Ij

Fig, 3 Hins unvollständige, echematischt Aneicht, die sine V/urbindung unter Uurwendung von Druck-

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- 11 rollen als Elektroden darstalltj

Fig. 4 aina ähnliche Ansicht, dia das SammBln daa BnBrgiBaufnahniBndBn Materials zur Wiederverwendung darstellt ·

Fig. 5 Bins unvollständige, Bchematische Ansicht, dia die Anordnung einer Anlage darstBllt, uslche Induktionsheizung verwendet, um eine mehrschichtige Folie zu bearbsitsn, die BnBrgieaufnBhmEndBs Material enthältj

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht, die eine AusFUhrungsfarm der ErFindung darstellt, welche sich zum UerbindBn von naterialien veruendBn läset, von dβπβπ eines oder mehrere, normalerweise nicht schuBissbar sind, wie beispielsuiBise Pappe;

Fig. 7 eine ähnliche Ansicht, die Bins Anordnung darstellt, in uelchar StrahlungeBnergie verwandet wird, um Materialien zu verbinden, weiche vorher BBlbBt nicht beeonders bsehandelt worden sind;

Fig. 8 eine Schnittanaicht einer ortsFesten InduktionsachwBiaaanlage, in welcher das Schwaissen an einer Schicht dBr Zusammensetzung der kunststaFF-

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beachich'teten Pappe verhindert^ während es an zuei anderen Schichten durchgeführt wird;

Fig. 9 das Durchführen von drei [Jchweissungen zwischen Kunststoffilmen, während das Schueissen an zwei anderen Bereichen der Zusammensetzung verhindert wird;

Fig. 10 veranschaulicht eine Kombination mit den Merkmalen der Fig. 9, welche jedoch das Durchführen einer zusätzlichen Schwsissung ohne die l/erwandung von zusätzlichem, energieaufnehmendem Material erlaubt.

In Fig. 1 werden zwei schuieissbare, thermoplastische Filme 11 und 12 dargestellt, die von linka nach rechts vorwärtsbewegt und in einem kontinuierlichen l/erfahren gemäß der Erfindung geschweisst werden. In diesem Fall können die Filme, wenn gewünscht, von gebräucHibher Art SBin, wie beispielsweise Polyäthylen, welches bestimmte Eigenschaften aufweist, die in vielen Arten des herkömmlichen Bchweissens Probleme aufwerfen. Solche Probleme stammen von der durchsichtigen oder durchscheinenden Eigenschaft solcher Materialien, ihrem niedrigen, dielektrischen Verlust, sahr geringer elektrischer Leitfähigkeit und sehr niedrigen magnetischen Uerluaten. Diese Eigen-

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schäften machen bs im allgemeinen undurchführbar, salchB Filme mit Hilfe von Strahlungsheizung, dielektrischer Heizung, Lürbalstrominduktionsheitzung ader Induktione-Hysterese-Heizung, dirskt zu hBizBn· DBBhalb ist es ftühsr üblich geujesan, sclchß FiImB durch l/erfahren mit Burührungauärmeübartragung zu achusiBBBn, dis βϊπε äusaera LJärmequells veruand at en, solche uIb das Heissdrahtimpulsverf'ahren. 5Qlchs Ubertragunga-SchujeiaBUBrf ahran ergaben (|

bei der Anwendung in kontinuierlichen Arbsitagängan oft fichuierigkeitün. Auch ergaben sich SchujiBrigkaitBn bai der Steuerung der Wärmeübertragung auf die Films, die oft in LJerfBn haften bleiban, knittern, verkahlan und dsrgl. r β β u 11 i β r t β η .

Im linken Gereich dar Fig. 1 iet auf dem Film 11 ein bf38and8i'Bs HilfBmaterial Ik aufgetragBn oder bildet Binan Teil davon. Das Hilfsmaterial It* iBt auageuählt, um durch j βΙπβ geeignete EnergiequaLb arrBgbar zu anin, um als aino üJärmBquelB für daa .'oGhuaiaBBn zu dienen. Das Hilfarnatarial, daa als üJärmequallB diBnt,uann bb urregt uird, ujird im f algendeiti al s Enurgieauf nBhmer bezeichnet. Der EnefgiaaufriBhmnr Ii* bildet ainen Tail dea Filmes 11 ader iat darauf aufgebracht, uin bBiBpialauBiBe durch v/arachiarJena Uruckvarfahron, Inkluaiua Qffaatdruck, Travüre, Gumi idruok, Siebdruck, magnatiachBr Druck, Xerographia ader tlergl., oder ist durch Bin anderes BBBchinhtunyB-

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verfahren aufgebracht, wie bsispiBlsujBiaB Auf atrBichan, Baschichten, Strangpreasan, pneumatisches ader elektrisches Aufsprühen, Ea ist für den Enargisaufnehmar 14 in dar Fig. 1 nicht nötig, dicht auf dam Film 11 zu haften, solange es in der Stellung verbleibt, bis die Schweissung durchgeführt ist. FBrner könnte, wBnn gewünscht, das Aufbringen des EnergieaufnBhmBra 14 auf den Film 11 geeignet als Teil Binea kontinuierlichen oder unterbrochenen Verfahrens erreicht ujBrden, uiie ea achon in einer bestehenden Fertigungsstraasa für daa Bedrucken, Perforieren, Auf schneiden, Behandeln, Abwickeln OdBr Falten des Filmes angewendet wird.

Qbuohl dar Energioauf πβΙιπιβγ 14 in Fig. 1 auf nur einen Film 11 aufgetragen dargestellt ist, versteht es sich, da3s der technische Zweck dea EnergieaufnBhmere das Erzeugen genügender üJärme zum Durchführen des SchweissBns ist. In Binigcn Fällan, besonders wenn sehr hohe SchwaisageachuindigkaitBn erujUnscht aind, kann as deshalb nötig odBr erwünscht sein, Energie aufnehmendes Material auf bBiden FiImBn zu verwanden, viallBicht an gegenüberliegenden Btellsn, wiB in Fig. 2 daa BnargieaufnahmandB Material 14a, 14b und die tharmaplaatischen Filma 11a und 12b dargestellt sind. Aus Fig· 2 geht auch hervor, daBB dia anargieaufnehmenden flaterialian varschiBdene GrÖBsen und Formen haben können. Andere Anordnungen,

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durch welche Kosteneinsparungen durch Uerminderung oder andere Anordnung deB Bnargieaufnehmenden Materials durchgeführt tuerdsn können, werden dem Fachmann einfallen« UßrfahrBn zum Wiedergewinnen des EnergieaufnBhmers werden im folgenden beschrieben.

An einer späteren Stelle in dem l/erfahren in Fig. 1 läuft der EnergieaufnshmBr Ik zwischen herkömmlichen dielektri- M BChen Heizelektroden 16 hindurch, die mit einer Hochfrequenz-Bpannungsquelle 17 verbunden Bind, welche mit βϊπβγ der üblichen Frequenzen betrieben werden könnten, wie beispielsweise 27,5 odBr kl MHz. In diesem FaIlB sind die Filme 11 und 12 und der Energisaufnehmer Ik die Elektroden 16 nicht berührend dargestellt, es versteht sich jbdoch, dass die Erfindung auch mit Berührung dBr Elektroden durchgeführt werden kann. Auch sind die Filme 11 und 12 mit Binem parallelen Zwischenraum dargestellt. Die Grösae des in Fig. 1 dargestellten R_aumes iat zum Zweck ™

der Deutlichkeit vergröasert. Normalerweise haben die FiImB 11 und 12 Berührung miteinander oder berühren sich im wesentlichen, bevor sie in den aktiven Bereich zwischen den Elektroden 16 eintreten, obwohl das in den Aueführungaforman der Erfin-dung, in welchen die Filme einzeln geheizt werden, nicht erforderlich iet. Die Grösae dee zwischen den Filmen 11 und 12 vorhaiiQGriBn

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Raumes kann dem GutdünkEn des BediBnungsinannes überlassEn uerdBn DdEr dsr bsvarzugts Abstand wird aus dar Erfahrung mit vBrschiEdsnBn Bedingungsn und FlatsrialiEn fsstgsstBllt. FsrnBr ist dsr Raum in dar Richtung der Bewegung schematisch dar dia Heiz- von dar Pressvorrichtung trennt und kann vergrössBrt odsr vsrmindert werden odBr dis Heizung und das Presssn können in Einer Stufe vereinigt werden, sd wie ^BS iro folgenden beschriBbsn uird.

In Fig. 1 iBt beabsichtigt, dass der Energieaufnehmsr 14 im ujeaentlichsn aus einer Zusammensetzung bestsht, die laicht diBlaktrißch erhitzt werden kann. Beispielsweise sind halogeniaierte Polymers, solchs uiB Dipolymere und Copolymsre von vinylchlorid, Uinylfluorid, Uinylidenchlorid und vinylidenfluorid, und dis Polycarbonate, Polyurethane, Polyacetale und Cellulosederivate für diBSBn Zweck geeignete Materialien. In einigen Fällen können auch bestimmte FlüssigkBiten als Energisaufnehmsr diB-nsn, ülaasar wird in Binem anderen UerfahrBn zum Bchweis-SBn von Nylon in dem USA-Patent Wr. 2 992 958 vom 18. Juli 1961 in UBrwBndung dargestellt und verschiedEns Flüssigksitsn und anders organische und anorganische Materialien werden in einem anderen l/erfahren in dem USA-Patent l\lr. 2 859 153 gezeigt, Obwohl Flüsaigkeitßn in dem vorliegenden

verwendet

I/erfahren/werden können, ist die verwendung von Flüssigkeiten zum Unteratützen des ErzBugens von UlSrme nicht

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bevorzugt, 1. wegen der Wahrscheinlichkeit ran Dämpfen, die in den Schujeia9bBreich Bintreten und den Schueiasvargang beeinträchtigen, 2. ljbü diB FlÜDaigkeitBn verdampfen und ihre Wirksamkeit als utMrmBBrzeugendar Wirkstoff verlieren können und 3. um verunreinigungen zu vermeiden und Sauberkeit aufrecht zu erhalten.

Flüssigkeiten könnten von erdenklichem Wert sein, nie von dem SchuBissbereich iecliert werden könnten, wie eu in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, durch deren Verwendung in einer Art,in welcher der zu vorschuiBiGORndB Film, wie bBispielBUiBisB der Film 11 von Fig. 1, als eine Sperre zwischen der Flüsaigkuit und dem Hchwaissbereich dient. Ferner iat jBglichBB Material das ein die Erfindung verwendendes Produkt vergiftet oder verunreinigt, unerwünscht.

Unnri der Enorgiaaufnohmor Ik von Fit)· 1 zwischan den diolektriBchen Hüizeloktrodan 16 hindurchlüuft, erzaugt das vorhandoriB, uluktriecha HochfraquBnzfold Würmo in iturti F.norqi Häuf nohmor 14, Die FilniB 11 und 12 aalbat küruinri Dr dieluktriacha I ruurmung ampfünglich sain adBr nicht. Ulunn aalcho Filmn für dielaktrir.chu Lruürmunq tiriipf'inrji ich üind, (Jinni dur Fnargi uau f riDhmar m zur Un tHrritntzung dsr üJürmoürzBugung und hilft Jn jadnrn Fall in dem [ii.TDich, d«r rlurch ti la uimansianun

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Energieaufnehmers bBstimmt uird, die Wärmeerzeugung lokal mahr auszuprägen, Wenn dar EnsrgieaufnahniBr der Fig. 1 erhitzt uird, flieast v/Dn Natur aus üJärrne von ihm in die ihm benachbarten Teile des Filmes 11 und bewirkt an dem BerBich 2D (von dsr Kante aus gesahen) der Fläche 22 des Filmes 11 eine Erhöhung der Temperatur auf SchuaiBstemperatur. BBispielaueiBE uird Bine SchueiBstemparatur van 80 bia 12Q⁰C (18O-25G^DF) für verschiB-dane Arten von Polyäthylen bevorzugt, uährand atua 150 C (300^DF) für Polypropylen bevorzugt uird.

Gleichzeitig mit der Eruärmung oder unmittelbar darauf, uie Fig. 1 darstellt, uird dar EnBrgieaufnBhmBr und die Firme vorzugauBiaa Druck ausgesetzt, uia baispislsuai-BB durch Rollen 18, um die Schuaisaverbindung bei 19 auf aine üJaisB zu unterstützen, dia den bekannten Vorteilen von Druck entspricht, ufe ar in anderen SchuaiaBverfahrBn varuandat uird. LJann nötig, könnan dia Rollen 18 mit ainBm Trennmittel behandelt uarden, um das Haftanblaiban zu vermeiden, aber im allgemeinen uird featgestallt, dass, wann difj Tbmperatur dar Rollen unter der EruaichungatampBratur dar FiImB liegt, ain llaftanblBiban niuht ant-Btehon uird.

üadiü Film« 11 und 12 v/arhültniamüüBig dünn sind, uird üJörnuj van Hum Ennrgi naufnehmnr m nicht nur zum Bereich

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der unteren Flachs 22 des zu schweissenden Filmes 11 übertragen, BDndarn auch zum Bereich 21 der oberen Fläche 2k des Filmes 12, üjobei dieae Fläche mährend des Arbeitsgangea dicht an der Fläche 22 liegt ader in Berührung mit ihr steht, besonders infolge des Aufbringens von Druck auf die Filme 11 und 12, wie es durch die Rollen vorgesehen ist. Somit wird in dBn Bereichen 2D und 21 der Filme 11 und 12 die zum Schweissan benötigte Temperatur %

hergestellt, wodurch die Filme 11 und 12, wie bei 23, direkt miteinander VBrBchweisst werden, besonders mit Hilfe der Rollen 18, welche bewirken, dass die Bereiche 20 und 21 dicht aneinander liegen, wenn sie es nicht schon vor dieser Stelle tun.

Die sich daraus BrgBbande, vorherbestimmte Bchweiss-BtellB 23 ist eine direkte Verschmelzung zwischen den Filmen 11 und 12 und weist die hervorragende Festigkeit |

und Dauerhaftigkeit dieser Art der Schweissung auf, üJenn darüberhinaus der Energisaufnehmer I^ aus einer Zusammensetzung besteht, welche bei erhöhten Temperaturen weich wird, bewirkt daa Aufbringen von Druck auf die Kombination des EnergiBaufnehmers mit den Filmen,uenn gewünscht, Bin Glatten dieser Materialien, indem genügend Druck darauf aufgebracht wird. In Fällen, wo ein Film dünn und dar andere dick ist, wird bevorzugt, dBn EnergxB-aufnBhmer auf dBn dünneren Film aufzubringen, abBr dies ist· keine nötige Einschränkung.

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In einer anderen Ausführungsfarm dsr vorliegenden Erfindung sind die Elektroden 16 und die Rallen 18 der Fig. 1 in einer gemeinsamen Funktion versinigt, wie in Fig. 3 dargestellt wird. In Fig. 3 sind die Rollen 18a mit elBktrisch isoliertsn AohsBn ausgBstattst uardsn und jsde Rolle uurde elektrisch mit einem Anschluss einer HochfrsquenzstromquBlle 17a verbunden. Somit dienen die ^ Rollen 18a gemeinsam als dielektrische Heizelektroden zum Erwärmen des önergiaaufnehmenden Materials 14b und als Vorrichtung zum Aufbringen von Druck auf die zu bearbeitenden Materialien 11b und 12b.

In βϊπβγ in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das energieaufnehmende Material 14c zurUckgeuonnen, indem es auf eine Bammeltrommal 3D gegeben uiird. In diesem Beispiel vsrsteht es sich, dass das enßrgieaufnehmende Material 14c,das zuBckmässigerujeise als zusammenhängendes Band dargestellt ist, in einar vorhergehenden Stufe des Arbaitaganges nur vorübergehend auf den Film lic angebracht'wird, uiie beispielaiüBiSB durch Blaktroetatiache Kräfte. Der EnergieaufnBhmBr 14c besteht aus Binar Zusammensetzung, die bei Erwärmung nicht leicht mit dam betreffenden Material des Filmes lic verachuBisst wird und uelcha bei den notwendigen Temperaturen genügend mechanische Festigkeit beibehält. Eine solche Zusammensetzung

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enthält einsn dielektrischen Verlustbestandteil, der beispielsweise in Polytetrafluorethylen als Träger Bingefügt iot. Din Rollen IBb der Fig. b sind in diesem Fall mit einer Energiequelle verbunden, uia in Fig· 3, und sind, wann nötig, mit einem Lösemittel zu versehen, um das Haftenbleiben des EnorgieaufnehmerB Uc an den nollen 18b und der Trommel 3Q zu verhindern· Somit erlaubt diese AusführunQaform die l/Bridirklichung dBr Uor- '

tfeil:: der Erfindung, während auch der Energieaul zur Brneuten Verwendung uie dergewonnen ulrd. Eina Erueilerunr, der Anordnung von Fig. 4 könnte das Bnergieaufnehmende Material xri f-ui;,. uiriuu zutjanimutihängenden Ei ii r 11J ο π würuenden.

Diü vorliegende Erfindung bietet besondere Vorteile beim [)ChiJBi3BBn varhültniamäaaig dicker Matβγ!alien,

die kHirifj guten LJiirmülnlter sind, tuiE bBiapialauBiae die guhräuchlichB, kunatatoffhuachichtate Pappe, die in flilchverpackuntjori verwandet wird. Dar Uortoil liegt in der Fähigkeit, miL der vorliegenden Erfindung mit Hilfe von Enargicaufnahmern, die unmittelbar neben dem zu BchwniaBBnden Dureich angebracht sind, üJärme zu erzuugen, anlbBt uann öinign Schichten von vorschiedarion fiaterialJ uri don Enurgieaufnahmar von dar Energiequelle trertnBn, AuBBordarn wird in doti Fig. ⁽j und 6 d 1 ο l/orberuituny und Uuriiiendunn, ainsa EnergieaufnehmurB für Irniukt ionnhei/min dargBBtBllt, um iichueiüBungon

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zuiischBn Pappmaterialien herzustellen, in welchen daa Bnergieaufnehmende riatarial ninht an dan achlieaalich gaschüjBi9sten Flächen liegt und deshalb aalbat keine Klebewirkung zu entfalten braucht.

Ea aollte veratandan uardan, daaa Induktionaheizung, ωα immer aiB in dBr Beachreibung diBBBr Erfindung verwendet ujird, auf llirbelstromhaizungjmagnBtische Hysteraaahaizung ader eine Kombination varueist, uiB Bie im allgemeinen im Fachgebiet bekannt iat.

In Fig. 5 uerdan aine Schicht von Pappe 32, βΙπβ Schicht von perforiertam, a^nergieaufnehmendem Material 34 und eine Schicht von thermoplastischem Film 36 dargestellt, uie als in einen kontinuierlichen Arbeitsgang gegeben uerdan· Dar Energieaufnehmsr 34 ist auageuählt, um für Induktionsheizung empfänglich zu sein und könnte bs~ zaichnendBruBiae aua EiSBnoxydpartiksln in einem Polyäthylen- adar Nylonträger bestehen oder könnte sina BlBktriach leitende Folie sein« Das Material läuft durch eine Induktionsspule 41, uolchB mit einer geeigneten Stromquelle 43 verbunden ist, um ein ueohselndia riagnatfelri 42 für Zujecka der Induktionsheizung zu erzeugen« Daa Magnetfeld uiird nicht durch die Papp· adar daa tharmoplastisohB naterial beeinflusst und beeinflusst auch selbBt nicht disse flaterialien, eondarn as

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na

erzeugt Idörne in dBm anargiaaufnehmenden Material 34. Die Schichten laufen dann durch die Druckrollen 33. Die hinsichtlich der Fig. 3 bemerkt wurde, aind Vorrichtungen bekannt,durch uelche die Anordnung der Fig. 5 auch zum gleichzeitigen InduktionshBizen und Aufbringen von Druck eingerichtet sein kann.

Obwohl die drei Schichten 32, 3h und 36 in Fig. 5 mit %

parallelen Zwischenräumendargestellt aind, tjBnn aia durch dia Induktionaapule laufen, sind dieae Zwischenräume vorzugsweise rächt klBin und die Schichten werden miteinander in Berührung kommen, bBvor sie durch die Rollen 33 laufen. Demzufolge versteht bs aich, daas die in dem Energieaufnehmer 3*» erzeugte üJärme teilweise in die benachbarten Schichten übertragen wird, lüenn dies eintritt, wird der thermoplastische Film 36 genügend erweicht, wie Ba beispielsweise bei einer Tem- J paratur von etwa 95⁰C (2DQ⁰F) für Polyäthylen mittlerer Dichte,geschieht, so dass beim Aufbringen von Druck durch die Rollen 33 Bin Teil des thermoplastischen Filmes 36 nach unten in dia Öffnungen odar Perforationen des Energiaaufnehmars 34 gedrückt wird und voretehende Teile 37 bildet, welchB in weichem Zustand an der fasrigen oberen FlHchB 35 dar PappB 32 haften. Db-WDhI Pappe ein faarigaa Material iet, welches somit eine unregBlmäasiga DbarflöchB aufweist, dio dieaes

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Vk

Haften unterstützt, versteht es sich, dass bei der Ausführung der Erfindung auch andere Materialien verwendbar Bind und die Pappe ersetzen können.

Beim Herauskommen aus den Rallen 33 sind die Schichten miteinander verschweisst worden, in diesem Beispiel mit Hilfe der Haftwirkung der vorstehenden Teile 37, was eine Schichtzusammensetzung ergibt, inwelcher sich nun eine thermoplastische Beschichtung auf der oberen Flä>che der Pappe befindet und ein energieaufnehmendes Matarial zur nachfolgenden Verwendung angebracht ist« Es versteht sich, dass eine Vielzahl von klebenden,energieaufnehmenden Materialien anstelle des bestimmten energiBaufnehmenden Materials 3k der Fig. 5 verujBndet werden könnte, welche direktes und kontinuierliches Haften zwischen den Schichten vorsehen und die Notuendigkeit für einen perforierten Energieaufnehmer und die vorstehenden Telia 37 erübrigen würde. Das in Fig. 5 dargestellte Beispiel schaltet jedoch für dBn EnergiBaufnehmer 3k die Notwendigkeit aus, Hafteigenschaften aufzuweisen. Weben dem dargestellten RoIlverfahren könnte die thermoplastische Schicht 36 wahlweise durch Strangpressen, überziehen, Beschichtungsverfahren oder dergl. auf den Energieaufnehmer und dia Pappe aufgebracht werden.

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is

In Fig. 6 uird daa in dam in Fig. 5 dargestelltβπ Uerfahren bearbeitete Material beispielsweise varuandet, βίπϋ Hchueissung an ain anderes Stück von Pappe 31 durchzuführen, LJenn gsiüünacht, können die Verfahren der Fig. 5 und 6 kombiniert uerdari.

In Fig. 6 sieht die Kombination van Pappe 32a, Energie-

i aufnehmer 34a und thermoplaatiachBm Film 36a, ob als ™

Perforationen enthalten oder nicht, sine achuiBiaabara Fläche 30 vor, Diase Kombination uird einer Quelle geeigneter Energin ausgesetzt, uia beispielsweise daB Laufen durch odBr in das HochfrsquanzmagnatfBid βϊπβγ InduktionBhBizapulB, einer solchen ωΐο diB Bpulö *»la dar Fig. 6. Wenn die Flaterialien in dia SpulB 41a eintreten, uird in dem Enorginaufnehmar 34a warme Brzaugt und ein Teil der Wärme uird durch die Dicke dBr thermoplaatiochen Schicht 3ßa galeitot, uodurch diB obere Fliicho 3fl riBB thürmoplaatiachBri Filma aruaicht uird. Ein Teil der tiJilrmö an der Fläche 3B uird auf dia untera Flüche UU dar Papps 31 Übertragen, büaonders, wenn die Hatorialion in die Uruckrollon 46 Bintroten» liienn an der Flache 38 dBr thermoplaBtiachon Schicht eine Tompuratur von ntwa ÜD bis 12U^DC (IHQ bis 24Q⁰F) orreioht mird, unter dor Annahme, sb ist Polyäthylen, uird durch dlo Hallen 46 auf'gebrachter Druck aino üahueiaauirkung

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zwischen dem thBrmaplaatiachsn Film 36a und dar unteren FlächB ί+ί* dBr Pappe 31 erzeugen und aamit die Schwaissung hsratellen. AndarB Materialien oder BinB Zusammensetzung könnten diB Pappe 31 eraatzan, wie beispialaweiae die Kombination von Pappe 32a, Energieaufnehmer 3Ua und thermoplaatiachar Schicht 36a, waa aina Schweiasung ainer Fläche 3Θ an eine andare solcha Flächa Brgibt, Da in Binem BOlchen tfBrfahran bBida enargiaaufnahmandan SchichtBn wirksam sind, um erweichte Flächen 38 zu erzeugen, kann eine arhöhta SchuaiaBgaachuindigkeit erwartet usrden.

Dar Enargiaaufnahmar 3U, 3Ua und dar tharmoplaatiacha Film 36, 36a der Fig· 5 und 6 brauchen nicht in einer zueammanhangenden Schicht in dem Bereich zwischen den Schichten 31 und 32, 32a vorgesehen zu «ein, sondern kann in einem unterbrochenen Muster angeordnet werden, wodurch die Gestalt und Ausdehnung dBr geschueiaatan Bereiche, mann gawünacht, auf ein entsprechendes fluster beschränkt wird, da nur der Energiaaufnehmer 34, 3Ua direkt für Induktianawörma empFlnglich ist und nicht die Schichten,3I₁ 32, 32a oder der thermoplastische Film 36, 36a« Obwohl ferner die Anordnungen von Fig. 5 und 6 fortlaufend bewegt· Uarfahran darstellen, kann dlu trfindunQ auch duroh unterbrochene oder atosakieiae Uerfahren ausgeführt werden.

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DiB AuafPhrungsform dar Fig. 6 Bieht eins PappachuBiasung vor unter Verwendung eines thermoplaatiBchen Films als Bindematerial in einem TrDokenschweissverfahren ohne die UeruBndung von FlüsaigkBitBn odsr dickflüssigen Klabstoffßn. Beim Schweissen von dickem Material werden durch dia vcrliagende Erfindung beaandsre Uorteile der Geschwindigkeit und der verminderten Beachädigung durch UMrme

verwirklicht im 1/BrglBich zu den l/erfahren, wo dia LJär- ™

me von auasen aufgebracht werden muss, da die vorliegende Erfindung die üJMrwe innen sehr dicht am Schweiasbereich erzeugt und keine UIMrmetibertragung van auBsen benötigt.

In Fig. 7 BrwärmtBine Strahlungsquelle den EnBrgieaufnehmer. Zwei BchichtBn van durchsichtigem oder durchscheinendem Filmmaterial 51 und 52 werden dargestellt, solange das !/erfahren unter Anwesenheit von Wärme Bin- i

wirkt, um sie zu verachweissen, wobei die Filme nicht notwendigerweise thermoplastisches Platsrial BBin mÜB-SBn. Die Filme 51 und 52 uerdßn mit einem dreischichtigen SchwBissmatBrial dazwischen von links nach rechte bewegt. Das zu varbindenda Material besteht aus einer mittleren Schicht dea Energieaufnehmers 5^₁ welcher Idörme erzeugt, wenn ar Strahlungsenergie ausgesetzt wird, und zwei öuasarBn thermoplastischen Schichten

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Die äUBSBrsn Schichten 56 sind für das Infrarot oder eins andere Form der verwendeten Strahlungsenergie durchsichtig ader durchscheiiend, wie es die Filme 51 und sind. Dbb dreischichtige, zu verbindende Material wird vorher durch Strangpressen, Uberzishen, Beschichten oder ein anderes geeignetes Verfahren behandelt. Das dreischichtige, zu verbindendB Material wird als ein untarbrochener Einsatz zwischen den Filmen 51 und 52 dargestellt und wird durch diese odsr durch elektrostatische Anziehungskräfte oder dergl, an der Stelle gehalten, Wahlweise kann das zu verbindende Material ein zusammenhängender Streifen oder eine Folie sein. Auch kann das zu verbindende Material, uienn es als zusammenhängendes Teil in dieser und in anderen Ausführungsfarmen aufgebracht wird, durch mechanische Kräfte vor oder während des AufbringBns gestrBckt werden, uiie es aus anderßn Fachgebieten bekannt ist, um einB grössere Längs für Bin bestimmtes Spulengewicht zu erhalten und um Flexibilität dBr Grosse und Dicke zu erreichen, wenn verschiedBnB Grossen und Dicken von zu schweissenden Materialien verwendet werden, sowie um verschiedene GrÖBSBn der SchuBieBberBiche zu bekommen.

DiB Filme 51 und 52 der Fig. 7 bewegen sich nach rechts und die SchwaissmatBrialiBn 5k und 56 bewegen sich synchron mit ihnen, so dase die Materialien Strahlunga-

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energie von ainar QubIIb ausgaaatzt uiardan, uia beiapialsuiBisa Bina Lampa 58 und aine Reflaktorflache 6D, Die achamatiach dargaatalltan Strahlen 62 der Energie werden im UBaentlichen durch dia durchBichtigan odor durchachBinenden naterialien 51 und 56 durchgalaaaen, so dasB sie auf den EnBrgieaufnahmar 5h treffen· Daa Natarial dee Enargieaufnahmars 5k uird aua ainar groasen Zahl von Materialien ausgewählt, dia bekannt Bind, bei übt Anwesenheit von Strahlungaenargie erhitzt zu werden. üJenn die Strahlungsenergie infrarot iat, enthält der Energiaaufnehmer Rub3 adar maiat eine Färbung aua Pigment oder Farbstoff, einen Kuretatoff, der ein Pigment enthält, um ihn im weaantlichen opak zu machen, dunkles Metall, Papier mit meiat einiger Färbung uauj.. Unter dam Einfluaa dar auftraffenden StrahlungaBnergia wird dor Enargieaufnühmür 54 Brhitzt und überträgt Wärme auf din benachbarten thermoplaatiachen oder uärmeempfIndliehen Teile 56 und 56« [denn in diesen Teilen die Schuaisa tamperatur erreicht iat, im Fall van Polyäthylen etua 95⁰C (2GD⁰F), unteratützt dae Uarhandenaein von Druck, der durch RoI Jan 6< > aufgebracht uird, daB Durchfuhren tJor SchuaiaaunQ.

tiJährüntJ UeB Erüjürmvorgancjaa von FiQ, 7 überträgt dar Enurgiaaufnehmer 5k klürma auf die Schichten 56 und 56, nchuietaabara Flächen ü'3 aufueiaen· Dia Flächen

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uardBn somit erhitzt und, tuBil aia mit dan Flächen 66 und 67 der Filme 51 und 52 benachbart aind oder dieselben berühren, uerden die Flächen 66 und 67 auch erwärmt, be-Bondera wenn durch die Rollen 6k Druck aufgebracht wird, nie schusssuchen BchuBisav/Brbindungan antatahan zwischen dem Film 51 und dem iichwaissmatarial 56 und zwischen dem Film 52 und dem Schuiaiasmaterial 56,wie bsi 69 veranschaulicht wird. üJenn dia Filma 51 und 52 dieselbe Zusammensetzung aufweisen wie die tharmoplaati-SDhBn Schichten 56, was bevorzugt wird, kann eina di-Gchmelzverbindung srraicht werden.

Die vorliegende Erfindung iat gut vBrwandbar zum Durchführen von Schueisaungen in einem Bereich Binar vielschichtigen Zusammensetzung von Materialien, während aiB gleichzeitig in anderen Schichten derselben Zusammensetzung die Schweissung verhindert· üJie aua Fig. θ hervorgeht, ist auf ein dreifach gBfaltetea Stück von kunatetoffbeechichtetar Pappe 71 eins Kunetetoffbesohichtung 73 vorher auf beiden Seiten dar Pappe durch Bin gBBignetaa Uerfahren aufgebracht worden« Ein Stück von BnergieaufnahmondBm material m wird an dar inneren Faltung angebracht dargestellt, das dart zu geeigneter Zeit während dee Faltvargengea eingebracht wurde. Die gefalteten Materialien werden durah eine Induktionsspule 76 umgeben und an|dor Stelle gehalten,

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van der nur ein Teil einer Windung zu sehen ist. Auf die Spule 76 aufgebrachte, Susaere Kraft in Richtung der Pfeile 7? dient dazu, die Materialien an der Stelle zu halten und während der Bearbeitung Druck aufzubringen, Daa energieaufnehaende Haterial 74 wird beispielsweise durch Wahlen von 3D Geu.-^ Eisenaxydpartikeln in Nylon hergeetellt, um eine Zusammensetzung vorzusehen, die

für Induktionsheizung in Frequenzen von etwa 5 ΠΗζ emp- ™

fänglich ist, während sie gewöhnlich selbst leicht di-TBkt mit Polyäthylen verschweiBst werden kann. Die Beschichtung 73 in Fig. 8 ist Polyäthylen·

Bei Erregung der Induktionsspule 76 wird in dem energieaufnehmenden Material Tk schnell Wärme erzeugt. Die erzeugte Wärme uiird unmittelbar in und durch die mehrschichtige Zusammensetzung geleitet und bewirkt das

Erweichen der PolyMthylenbeschichtungen 73. üJenn diB ή

Beschichtungen 73 eine Temperatur in der GrÖesenordnung von 95?C (2OD⁰F) erreichen, findet an den Grenzflächen 78 die l/erBchweisaung statt. Beim Abschalten der Spule und Abkühlen der Zusammensetzung wird festgestellt, ÜBB8, obuiolil die Grenzflächen 80 zwischen dem Energiaaufnehmer Tk und den Beschichtungen 73 während der Bearbeitung eine Temperatur von über 95^DC (ZDD⁰F) erreichten, dieae Grenzflächen durch das Auf-

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bringen van massiger Kraft auf dia Zusammensetzung quüffnet werden können ,um, wenn gewünscht, den Energiuaufnehmei' 7'+ zur Winde rverwendunu zu Eärit Γογπβπ . Die Verwendung von I\|ylün ncler einnm anderen Material, dao bei diesen Temperaturen mit Polyäthylen als Träger dea EnergiGaufnefimers nicht leicht schwoissbnr ist, schafft somit eine Wärmequelle, die das ."chwGinsnn an £3 in um v/nrherbestimmten ncreich selbst verhindert, während ein es an einer anderen verursacht, illnben dem Uerhindern aus Schueissens durch Auswahl des Trägers den energiuaufnehmsnden Haterials kann ein Trägermaterial ähnlich jenem, das gsschueisst wird, verwendet und sein Uerscliweis SBn durch einen hohen Partikelgehalt, wie beispielsweise IOD Qder 2QD Gewa-Teile, stattdessen vermieden werden,

Das in Fig. B gebrauchte Prinzip hat viola Anwendungen, beispielsweise auf dem Gebiet der Milch- und anderer Verpackungen, in welchen bestimmte Dffnungseigenschaften nötig sind.

Ein weiteres Beispiel übt zweifachen Möglichkeit der vorliegenden Erfindung, das Schweissen gleichzeitig sowohl zu unterstützen als auch zu verhindern, wird unter Hinweis auf Fig. 9 erklärt. In diesem Fall könnte eine mögliche Anwendung von Interesse ein Einführ-

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rohr Für Bim: Wor packung ücjin, in walchur daasalbe ader wcr achi :;dunu- M a υ bei in der Dicke üb si Kuru; Lu to ff i. Lmuu, Lj ti i — spiDlüwoi^e lias F. i π Füllrohr und dun Uuutel unifaüsen. LJi(J \jüv 1 ingcnda r.rfindurii] erlaubt cion verschiedenen Kunsts tn i'f uch ic hi* en , au f eiri^nial erhitzt zu ωε-rdün, ω ob ai lichLjfj i asurujLiu nur an einitjon der Schichten durchgeführt wurden, nu du3E3 in üinor Gtufe uer3ch iedana, gluichzeitit]t· .,ciiunisriunr] an in tiiriüm ui r tuchaftliülien , S3ülektiv/Bn Uorrjan'] dir nhcjEi führt uordun.

In K if], 9 ijii'd u i π υ fcuilunina v/urgrünaarts nt-' drei Ε.τ ',tücku von l'unn toto f film darguBtQl.lt, die Qeochuiiiost werden. Die Wand U2 t.'iriQa Bohr starken Kunst-Btnf Γ1 lmbüutuls (tüiluiuiaa veranochaul in h t) uird achamatiach dargaatallt. In dam noutnl aollan zuui Kunstato f f ilinatücka f)3 von guringarar Otürku angebracht warden, no dass dia Stücke 83 mit dam Quutel und an dan drei [!chueiBBbarBichon 85 anainaridargeBChuaiBat warden, jadnüh knina andaran Scfiweiautullon antatahuri, LJenn aina hBrk(5iiiml ichfj, äuBaarn üJürmequol In v/urwundot und kai.no Spezialvorrinfttung für daa tnilwniuu Uarhindern dar Eichwn iijuunrj angebracht wird, uurtlen alle oüchs Filmachiuhtnn ariainandHryuuchwii I uul und dur üuabaich t igtu Zujiick ilun ErzBugni EJTjOq kann nl:;ht uurwirklich t uurdnii. Durch dia Uurfehrun tlur vorllogundan Erfindung künnari jedoch zuiBi ntückH HV deu ünargiBDUfnahmandBri Naturlalu,

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dasnich: leicht mit den Kunststoff filmen verschweißbar ist, wie dargestellt, angeordnet werden. Bei der Erzeugung von Wärme in den Energieaufnehmern durch eines der beschriebenen Verfahren werden nur die gewünschten Schweißbereiche 85 erhalten und die Energieaufnehmer können danach, wenn gewünscht, entfernt werden. Die Erklärungen in Verbindung mit Figur 9 sind allgemein und schematisch, da verschiedene der erklärten Methoden verwendet werden könnten, wie beispielsweise dielektrische Heizung, Induktionsheizung oder Strahlungsheizung in Verbindung mit geeigneten Energieaufnehmern, wie sie beschrieben worden sind, und natürlich wird, wenn nötig, Druck aufgebracht.

Die Anwendung des Materials von Figur 9 zum Erreichen einer zusätzlichen Schweißung und die Verwendung eines nicht schweißenden nicht energieaufnehmenden Materials wird in Figur 10 veranschaulicht. In diesem. Beispiel wird ein geeignetes Material 93 in einer zusätzlichen Schaltung des schweißbaren Materials 91 angebracht. Das Material ist nicht mit dem Material 91 schweißbar und kann ein Nicht-Energie aufnehmer oder wem^ewünscht ein Energieaufnehmer sein. Beim Erregen des Energieaufnehmurs 87a wird Wärme teilweise zu dem Material geleitet, indem sif durch die Schichten des schweißbaren Materials 83a und 91 ti ringt, um Schweißungen an beiden der Bereiche 85a durchzuführen* Der Gedanke der Verwendung eines nicht energieaufnehmenden Materials wird in Figur 10 veranschaulicht und es wird im Fachgebiet Bewatit;«·;ten klar sein, daß viele andere Arten von Schweißvorgängen nutzen, von diesem Gedanken haben können. -.

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Die Zeichnungen veranschaulichen die Verwendung von drei verschiedenen Energiequellen und etliche verschiedene Anordnungen des energfeaufnehmenden Materials mit Rücksicht auf die zu verbindenden Materialien. Es versteht sich, daß andere Kombinationen neben den exakt dargestellten ein Teil der vorliegenden Erfindung sind. Beispielsweise die Schichtlagenanordnungen des energieaufnehmenden Materials von Figur 7 könnte durch Verwendung eines ''fürInduktion heizung anstelle von Strahlungsheizung emf anglichen Energieaufnehmers ™

modifiziert werden und die Materialien 51, 52, 54 und 56 könnten dann' durch eine Induktionsspule anstatt einer Strahlungsenergiequelle behandelt werden, um die Schweißung durchzuführen. In gleicher Weise könnte die Anordnung des Energieaufnehmers von Figur 1 in einem Induktionsheizverfahren oder in einem Strahlungsheizverfahren verwendet werden ,etc.

Außerdem ist bekannt, daß andere Energiequellen, wie beispielsweise

Ultraschall, Röntgenstrahlenleser, Jonen-Strahlen, Elektronenstrahlen, -

nukleare Strahlung verwendet werden können, um Wärme in bestimmten Substanzen zu erzeugen, welche im Geist der vorliegenden Erfindung Energieaufnehmer genannt werden können, um nach den hierin veröffentlichen Prinzipien Schweißungen durchzuführen. Der Ausdruck "Strahlungsheizung" ist hierin bestimmt und definiert solche Strahlungsenergiequellen zusätzlich zu infraroter Strahlung einzuschließen. Darüber hinaus kann an Stelle der Verwendung einer thermoplastischen Fläche zum Herstellen der schließlichen Schweißung, wie sie durch das Material 36, 36a der Figuren 5 und 6 und das Material 56 von Figur 7 vorgesehen ist, ein

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warmschmelzendes haftendes Material oder auch ein aushärtbares Material vex'wendet werden, um in einigen Fällen das Verfahren zu verbessernd Zusätzlich kann gefunden werden, daß die Technikon der vorliegenden Erfindung besondere Vorteile bieten, wenn sie in Verbindung mit bestimmten anderen Schweißverfahren verwendet werden.

Das grundlegende Prinzip der Erfindung ist deshalb die Verwendung eines wärmeerzeugenden Wirkstoffes oder Energieaufnehmers von vorherbestimmten Dimensionen, welcher mit einer vorhandenen schweißbaren Fläche verbunden ist, die kein energie aufnehmend es Material enthält, so daß bei Übertragung von Wärme von dem Energieaufnehmer zur schweißbaren Fläche eine direkte Schweißung der vorhandenen Fläche an eine andere von vorherbestimmten Dimensionen durchgeführt wi rd, in welcher die hergestellte Verbindungsschicht kein energieaufnehmendes Material enthält, wodurch fÜE den Energieaufnehmer die Notwendigkeit ausgeschaltet wird,bei der Herstellung der schließlichen Schweißung eine Haftwirkung vorzusehen, und als ein Bestandteil des Verfahrens eine Schweißung an ausgewählten Bereichen, wenn gewünscht, durch geeignete Auswahl der Zusammensetzung des Energieaufnehmers oder durch Verwendung eines nichthaftenden nicht energieaufnehmenden Materials verhindert werden kann.

Verschiedene Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung können ic* folgt zusammengefaßt werden. Die Rezugs'/.cichen in der Zusamnien-

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fassung bezeichnen im allgemeinen die in den Zeichnungen dargestellten ursprünglichen Bestandteile entsprechend den angeführten Merkmalen, um das, Verständnis der numerierten Ansprüche am Ende dieser Veröffentlichung zu erleichtern. Die Bezugszeichen und die Zeichnungen werden jedoch lediglich als Beispiel verwendet und nicht in einem begrenzenden Sinn.

Deshalb wird zusammenfassend bezugnehmend auf Figur 1 ein. Ver- A

fahren dargestellt zum Verbinden vorherbestimtnter Grenzbereiche und 23 benachbarter schweißbarer Flächen 22 und 24 der Verpackungsmaterialien il und 12, in welchem energieaufnehmendes Material 14 in jedem vorherbestimmten Bereich vorgesehen ist, jedoch einen Abstand zu den benachbarten zu verbindenden Flächen aufweist. Das energieaufnehmende Material für jeden vorherbestimmten Bereich, wie beispielsweise 19 und 23, weist im wesentlichen dieselbe Größe und Form auf, wie der entsprechende vorherbestimmte Bereich der gesehweißt ^

werden solJ ,und paßt mit diesem zusammen. Bei der Ausführung des Verfahrens wird dann Wärme in dem energieaufnehmenden Material erzeugt, wodurch die benachbarten Flächen des Verpackungsmaterials in diesem Bereich verschweißt werden.

Wie besonders in Figur 2 dargestellt wird, unterscheidet sich der Bereich 19 in Größe und Gestalt von dem anderen vorherbestimmten Bereich 23 dadurch, indem die Größe und Gestalt des Energieaufnehniers 14a und 14b verändert ist. Es Ißt auch zu beachten, daß das energieaufnehmende Material einen Abatand zu den benachbarten Flächen der au

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verschweißenden Materialien aufweist, der wenigstens so groß ist wie die Dicke des Verpackungsmaterials.

Figur i veranschaulicht ferner eine Ausführungsform des Verfahrens, worin das energieaufnehmende Material und ein Material U, das verschweißt werden soll, in Berührung miteinander sind und in einer vorherbestimmten Richtung zusammen bewegt werden. Es geht auch aus W 1'¹IgUr 1 hervor, daß das energieaufnehmende Material und ein zu verschweißendes Material 11 an jener Fläche des letzteren Materiales 11 in ßeiihrung sind, welches gegenüber von dessen Fläche 22 liegt, die mit einer benachbarten schweißbaren Fläche 24 verschweißt werden soll. Auch kann das energieaufnehmende Material - wie besprochen - entweder ein festes oder ein flüssiges sein, da die verschweißenden Materialien den Energieaufnehmer von den Schweißbereichen trennen.

Figur 1 veranschaulicht auch eine Ausführungsform, worin die Wärme durch ™ dieiektrische Heizung in das energieaufnehmende Material 14a mit Hilfe

von Elektroden IG induziert wird, die mit einer Energiequelle 17 verbunden sind und durch diese gespeist werden.

In der Figur (5 veranschaulichten Ausfiihrungsform wird die Wärme mittels der Induktionsspule 4La in das energieaufnehmende Material 34a induziert, wobei die Spule durch die Energiequelle 43 erregt wird.

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In der Anordnung der Figur 7 wird die Wärme durch Strahlungsheizung in das energieaufnehmende Material 54 induziert, welche in diesem Fall eine elektrische Lampe 58 verwendet, die mit einem Reflektor 60 zusammenarbeitet.

In Figur 1 wird eine typische Vorrichtung dargestellt, die Rollen 18 verwendetem Druck auf einen hervorbestimmten Bereich 19 zwischen den Rollen aufzubringen, während der Boreich 153 eine erhöhte Temperat ur aufweist.

Wie bereits erwähnt, ist das Verfahren zum Sehweißen von Materialien gut verwendbar, welche im wesentlichen auf Vorrichtungen, wie Induktionsheizung oder dielektrische Heizung unomfänglich sind, die verwendet werden, um Wärme in das energieaufnehmende Material zu induzieren.

In Figur 6 wird ein Beispiel des Verfahrens dargestellt, in welchem sich das energieaufnehmende Material 34a und die Induktionsheizvorrichtung 41a , die verwendet wird, Wärme darin zu induzieren, relativ zueinander bewegen, obwohl dies keine notwendige Beschränkung des Verfahrens ist.

Ein anderes typisches Merkmal der Erfindung wird in Figur 7 veranschaulicht, in welchem die zum Induzieren von Wärme in das energieaufnehmende Material 54 verwendete Strahlungsheizvorrichtung 58 und 60 in einem Abstand von dem energieaufnehmenden Material verbleibt. In demselben Beispiel wird ein nützliches Merkmal dargestellt, in welchem

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-M -

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die zum Induzieren von Wärme in das energieaufnehmende Material verwendete Vorrichtung in einem Abstand von den zu verschweißenden Materialien 51 und 52 verbleibt. Ein weiteres in Figur 7 dargestelltes vorhandenes Merkmal betrifft einen Fall, worin das energieaufnehmende Material 54 mit den Materialien 56 und 5fi verschweißt worden ist, das an die Materialien 51 und 52 geschweißt wird.

In Figur 4 wird eine Ausführungsform dargestellt, in welcher das energieaufnehmende Material 14c von den verschweißten Materialien lic und 12c abnehmbar bleibt.

In anderen Abarten des Verfahrens, wie beispielsweise in Figur 8 dargestellt, enthält wenigstens eines der zu schweißenden Materialien}, in diesem Fall vorgestellt durch die Pappe 71, die eine Beschichtung 73 aufweist, ein Bestandteil die Pappe 71, das selbst nicht schweißbar ist.

Wie in den bewegten Verfahren der Figuren 1, 6 und 7 beispielsweise veranschaulicht ist, wird Wärme in dem energieaufnehmenden Material erzeugt, bevor die benachbarten zu schweißenden Flächen in Berührung gebracht werden. Andererseits ist das bewegende Merkmal nicht nötig, wie in Figur 8 veranschaulicht, in welcher Wärme in dem energieaufnehmenden Material 74 erzeugt wird, während die benachbarten zu schweißenden Flächen sich bei 78 bereits berühren.

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Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung ist, daß in vielen der veranschaulichten Ausführungsfurmen die Vorgänge wiederholt werden können, um zusätzliches Material an die zuerst geschweißten Materialien zu schweißen.

In einer eier anderen Ausführungsformen des Verfahrens, wie beispielsweise in Figur 10 dargestellt, ist nicht schweißbares Material WA auf vorher ausgewühlten Hereichen des Materials ül vorgesehen, Jk

um das Schweißen dieser Hereiche zu verhindern. Durch genaue Auswahl der Zusammensetzung des Euergioaufnehmers kann das in Figur und 10 veranschaulichte· Merkmal angewendet werden, in welchem das energieaulnehfiieiide Material selbst nicht schweißbar ist. Hei der Anwendung dieses Merkmals wird Wärme in dein energieaufnehmenden Material erzeugt, um fixt- Temperatur der benachbarten Materialien zu erhöhen und die Flächen auf deren Seiten gegenüber von den unmittelbar benachbarten Hereiehen, die durch den Energieaufnehmer erwärmt ^ werden, /u srhveißen.

in Verbindung mit dem iti Figur H beschriebenen Material wurden bestimmte Vorteile von der Anordnung vermerkt, in welcher einige der Materialien geschweißt werden- und einige der energieaufnehmenden Materialien in einer Zusammensetzung angeordnet^nd, die mehr als drei

( h
Shichten enthalt. Andere Vorteile in dieser oder anderen Ausfiihrungs-

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formen könnten eine verminderte Wärmewirkung auf Verzierungen oder andere Arten von Reschichtungen sein. Auch wird in Verbindung mit Figur i> vermerkt, daß eine Schicht von nicht schweißbarem Material 7 L zwischen dem energieaufnehmenden Material 74 und atm benachbarten bei 7H zu schweißenden Flächen vorgesehen ist.

Verschiedene Arten der Ausführung der Erfindung werden als in den Rereich der folgenden Ansprüche fallend betrachtet, die den als die Erfindung angesehenen Inhalt besonders darlegen und deutlich beanspruchen.

Patentansprüche

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Claims

fs

Patentansprüche

!./Verfahren zum Verbinden vorherbestimmter angrenzender Bereiche benachbarter schweißbarer Flächen von Verpackungsmaterialien, gekennzeichnet durch das anfängliche Vorsehen eines energieaufnehmenden Materials (14) in jedem vorherbestimmten Bereich(20)(21), jedoch in einem Abstand von den benachbarten Flächen der zu verbindenden Verpackungsmaterialien, wobei das energieaufnehmende Material für jeden vorherbestimmten Bereich M

mit diesem auf einander paßt und annähernd von derselben Größe und Form ist, wie der zu verbindende vorherbestimmte Bereich und das Induzieren von Wärme, in/lem energieaufnehmenden Material, um die Temperatur seines entsprechenden vorherbestimmten Bereiches zu erhöhten und dadurch die benachbarten Flächen dos Verpackungsmaterials an diesem Bereich zu verbinden.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß

das energieaufnehmende Material und ein zu verbindendes Material ^

sich berühren und längs einer vorherbestimmten Richtung miteinander bewegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das energieaufnehmende Material und ein zu verbindendes Material sich an der Fläche des letzteren gegenüber der Fläche, die mit einer benachbarten schweißbaren Fläche verbunden wird, berühren.

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Δ.Γ.

4. Vorfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h gekennzeichnet, daß energieaufnehmende Material ein Feststoff ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dad u r c h ge kennzeichnet, daß das energieaufnehmende Material eine Flüssigkeit ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme in dem energieaufnehmenden Material (14a) durch dielektrische Heizung erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme in dem energieaufnehmenden Material (34a) durch Induktionsheizung erzeugt wird,

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme in dem energieaufnehmenden Material (54) durch Strahlungsheizung erzeugt wird.

fl. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druck auf dem vorherbestimmten Bereich (19) ausgeübt wird, während er eine erhöhte Temperatur aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Materialien im wesentlichen für die Vorrichtungen unemfänglich sind, die verwendet werden,um Wärme in dem energieaufnehmenden Material zu erzeugen.

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IL. Verfahren nach An.spriu.-h 1, d ud u r r h _(i c k >> η η .· e i ν h η»· t , daß sic-li dan energieaiuncnini-nih! Material ('Ma) und die Vnrrirhtuu··, (4 la),die verwemh.-i und, W.ii-iiii* darin /u ii. Hi'uiij relativ -iuuiuiiide I) C \v <-.'*· 11,

12. \ⁱ't!i¹fahren nach Ansprurh 1, dad ure ti j; *· k (· η π /. c i c Ii ii c {., daß (lit- v'orriclitung (Γϊίί,ίίο) /um Hei.'.t'U dcH (iiUirgieaurtu.'hnn'nden Materials (54) einen Ahstand zu dem energieaufru'hmendeu Material aufweist,

IiJ. Verfahren nacli Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, (hiß die Vorrichtung zum Heizen des energieaufnehmenden Materials einen Zwischenraum zu den zu verbindenden Materialien (51,52) aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das energieaufnehmende Material (54) zusätzlich mit den Materialien (51,52,5(5) verbunden iöt_f die miteinander verbunden ist.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tuHirgieaufiiehmende Material (14c:) von den Materialien (1 Ic) und (12c), die verbunden Hind, abnehmbar ist.

Ki. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der zu verbindenden Materialien eitlen Bestandteil (71)

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lt.j ilrr i ι i. ■ J ι^; .;: Inveißh ir Lit.

I ι', Vfrlahnm na h Anspruch i, iladui'cli gekennzeichnet, daß die /urht't I)LoLi mnitt'n /u verbindenden EJereiehe verschiedene und wechselndo K >uiiguratunic!i iiifweisen,

L>'', Vt iiahrtm liac-h Anspruch 1, dadurcli gekennzeichnet, A daß in hitri enurpjeawfnnhuietKUm Material Wärme erzeugt wird,

Ix·vor die zu verbindenden benachbarten Flächen andern vorherbestimmten Bereich in Berührung gebracht werden,

IS). Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in dem energieaufnehmenclen Material (74) Wärme erzeugt wird, nachdem die zu verbindenden benachbarten F'lächen an dem vorherbestimmten 1'ere.ich (78) in Berührung gebracht worden sind.

20. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgänge wiederholt werden können, um zusätzliches Material mit den zuerst verbundenaten Materialien zu verbinden.

21. Verfahren nuch Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß nicht rfchweißbaroH Mulerial (5Kj) zwischen den vorherbestimmten Bereichen der benachbarten Flächen vorgesehen ist, um das verbinden dieser Bereiche zu verhindern.

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4ft.-

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht schweißbare Material energieaufnehmendes Material enthält.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dad ur c h gekennzeichnet, daß Wärme in dem energieaufnehmenden Material erzeugt wird, um die Temperatur der benachbarten Mateiualien zu erhöhen und die Flächen auf deren Seiten gegenüber den vorherbestimmten Bereichen zu verbinden.

24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige der zu verbindenden Materialien und einige der energieaufnehmenden Materialien in einer Zusammensetzung angeordnet sind, die mehr als drei Schichten enthalt.

25. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenii v. c i c Ij η t 1 , daß

nicht schweißbares Material (71) zwischen dem energieautnehmenden a

Material (74) vorgesehen ist und die benachbarten Flächen zu verbinden

26. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das energieaufnehmende Material in einem Abstand zu den benachbarten zu verbindenden Flächen angeordnet ist, der wenigstens so groß ist, wie d ie Dicke des Verpackungsmaterials.

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