WO2012123415A1 - Sealing surface structure for producing a sealing seam - Google Patents

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WO2012123415A1
WO2012123415A1 PCT/EP2012/054280 EP2012054280W WO2012123415A1 WO 2012123415 A1 WO2012123415 A1 WO 2012123415A1 EP 2012054280 W EP2012054280 W EP 2012054280W WO 2012123415 A1 WO2012123415 A1 WO 2012123415A1
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sealing
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seam
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PCT/EP2012/054280
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German (de)
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Thomas Fischer
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Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg
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    • B65B51/225Applying or generating heat or pressure or combinations thereof by friction or ultrasonic or high-frequency electrical means, i.e. by friction or ultrasonic or induction welding by ultrasonic welding

Definitions

  • the present invention relates to a tool for producing a sealed seam consisting of two elements which can be moved towards one another, of which one has a sealing surface with a preferably flat base surface and a relief structure placed on the base surface.
  • the resulting sealing seam can be composed of several individual seams.
  • the sealed seam structure d. H. the number, shape, spatial extent and arrangement of the individual seams is determined by the seal surface structure, i. H. determined by the relief structure of the sealing surface, and imprinted on the material in the course of welding.
  • Sealing seams described above are used, inter alia, in tubular bag packaging machines, z. B. in the food industry, used.
  • transverse sealing seams which run transversely, ie perpendicular, to the material movement direction. This is due to the fact that usually at these seams, the opening of the packages by the end user is provided. From this fact, there are generally four criteria that determine the quality of cross-seams: First, the sealed seam should result in a tight closure of the packaging. Second, it should have sufficient seam strength, ie the seal should be so durable that it remains intact on the way to the end user. Here, the seam strength of a sealed seam is determined by the force applied to open the seal.
  • a high quality sealed packaging should be tight and kept tight until it is intended to be opened by the consumer. Only in this way can it be ensured that the contents of the packaging remain unchanged from the time the packaging is welded until it is opened. Especially with food, it is important to prevent unwanted contamination or spoilage of the product, which can only be ensured by a durable and impermeable packaging seal.
  • a transverse seal should have good peel properties, ie, be easy to open to the end user by hand without the use of additional aids.
  • the seal should have an attractive and promotional as possible optics.
  • the applied seal seam structure is decisive in addition to the nature of the material to be processed.
  • the sealed seam structure is itself determined by the sealing surface structure of the tool used for the sealing.
  • the above-listed quality requirements for a sealed seam therefore lead to the following requirements for a seal surface structure:
  • the structure as a whole should lead to a sufficiently large area of welded material to ensure a suitable seam strength and at the same time ensure that the total size of the welded material surfaces Peel properties of the sealed seam is not adversely affected.
  • a transverse sealing seam at least part of the seal should run continuously over the entire width of the packaging in order to ensure a tight seal.
  • the packaging is usually gripped by the end user with his hands near the transverse seam, which defines two opposite gripping points. At these gripping points, the materials welded together are pulled apart perpendicular to the plane approximately defined by the sealing seam. Due to the tensile forces applied, the individual seams are loosened one after the other, beginning with the seam closest to the grip points. This approach leads to the situation that while the closest individual seam is already largely loosened, an adjacent seam is only partially loosened. Thus, the tensile force can be gradually distributed over several individual seams. The share of force attributable to the different individual seams depends not only on the nature of the same from their distance to the grip points, as well as how far the seams in question are already solved. Overall, the individual seams thus stabilize each other by distributing the attacking forces on the entire sealed seam structure.
  • sealing seam structures consisting of several individual seams
  • the seam strength can ever varied upon requirements of the packaging by different configurations of the sealing seam structure and can be precisely determined.
  • a middle way must be found between the width of the individual seams, ie the size of the welded material surfaces, on the one hand, and the size of the distances between adjacent individual seams, ie the unwelded material surfaces between the welds, on the other hand. If the individual seams are too wide and the distances too small, the packaging is difficult to open. However, if the widths of the individual seams are too small and the distances too large, the resulting seam strength is insufficient.
  • the seal seam structure should be such that, if possible, damage to the seal seams during welding is avoided.
  • the heights of the elevations of the seal surface structure are important for the properties of the seal seam structure resulting from the weld. If these elevations are very high, the sonotrode can penetrate very deeply into the material to be processed. This can lead to the material melted in the area of the upper ends of the elevations being almost completely displaced into the interspaces between the elevations. In this case, the desired material welding in the region of the upper elevation end can not be achieved, and rather undesired clumping or optical damage of the material to be processed occurs in the area of the recesses between the elevations.
  • the method of ultrasonic sealing offers advantages.
  • energy is applied in the form of mechanical vibrations in the ultrasonic range, ie in a frequency range from about 20 kHz up to frequencies of 1 GHz, via a sonotrode to the material to be processed.
  • the advantage of this method over today's widespread heat sealing lies in the saving of energy and thus costs.
  • the design of the sealed seam structure offers opportunities for energy savings.
  • the energy consumed for welding correlates with the welded material surface: the larger the surface to be welded, the more energy must be used. From the aspect of energy saving, therefore, a sealing surface structure of advantage, which ensures the greatest possible stability of the seal with the lowest possible total area of welded material.
  • the present invention therefore has the object to provide sealing surface structures with which sealing seams can be produced, the sealed seam structures are energy efficient in production and lead to a low reject rate, but at the same time stable seals with good peel properties and aesthetically pleasing Appearance.
  • this object is achieved in that the sealing surface structure used to produce the sealing seam is formed by a relief structure composed of a plurality of protrusions which protrude beyond the base surface, which in a sectional view perpendicular to the sealing surface at a distance D between 1 , 2 mm and 0.4 mm, preferably between 1, 0 mm and 0.5 mm, most preferably between 0.9 mm and 0.6 mm are arranged to each other.
  • the distance D is the distance, measured parallel to the base area, between the points of two adjacent elevations with the respectively greatest distance to the base area.
  • the elevations In order to keep the total area of welded material low, the elevations must have as few as possible narrow contact surfaces with the material to be processed. In this case, the distances between the elevations may not be too large or too small. If they are too small, the resulting seam strength approaches that of a single wide full weld and becomes too large. If they are too large, the seal structure loses suture strength and becomes too weak to meet the quality criteria defined above. It has been found that for typical materials in the field of food packaging, spacings D between adjacent elevations of the sealing surface in the above-mentioned size range lead to seals which combine good peel properties with high seam strength. At the same time, de on this scale sealing structures, which defy because of their small total area of welded material, the high seam strength energy-saving in production.
  • elevations are formed as webs, since it can be ensured that, in the case of a transverse sealing seam, a continuous welding occurs over the entire width of the packaging and the closure is tight.
  • the height of the elevations above the base area is between 0,6 mm and 0,1 mm, preferably between 0,5 mm and 0,2 mm, best should be between 0.45 mm and 0.25 mm.
  • the base area is selected as a rectangular area with length L B and width B B.
  • Area of the base area has no section that has a lower level than the base area.
  • the base surface may be any portion of the seal surface.
  • both the length L B and the width B B must be at least 2 ⁇ Z, and most preferably at least 4 ⁇ D.
  • the technical challenge is to choose the width of the plateaus to ensure both high seam strength (achieved by wide plateaus) and good peel properties (achieved by narrow plateaus).
  • the o. G. Distances between the surveys Plateaubreiten of at most 0.30 mm, preferably between 0.20 mm and 0.05 mm, preferably between 0.17 mm and 0.08 mm proved to be particularly advantageous. In these, the total surface of welded material is minimized despite good seam strength and the resulting energy savings optimized.
  • angles of inclination of possible plane flank surfaces adjoining the plateau planes are also of importance for the properties of the sealing seams. These angles determine whether and to what extent partial welds of the packaging materials occur between the individual fully welded seam sections. This in turn allows the transitions between fully welded and loose packaging sections to vary in their nature, which affects the seam strength of the overall seal.
  • acute angles between plateau level and flank surface between 20 ° and 70 °, preferably between 30 ° and 60 °, preferably between 40 ° and 50 ° to advantageous results.
  • the angles discussed here and below are always angles between surfaces in a sectional view perpendicular to a base surface of the sealing surface. It is true that the base of the survey on the base area is preferably the widest part of the survey.
  • the partial welds become too tight and the packaging is difficult to open. If the angles are too shallow, the partial welds have no appreciable effect on the seam strength of the overall seal. However, because the part welds provide additional stabilization of the seal seams, they help minimize the fully sealed areas.
  • the arrangement of the webs can also influence the sealing seam properties.
  • Parallel webs running along the sealing seam enable a continuous, tight seal over the entire length of the sealed seam. By using several parallel webs, even at low plateau width can be ensured that the seal is tight even in the case of production errors in individual seams. Should a web be interrupted, the remaining intact individual seams ensure the sealing and the resistance of the seal, whereby the reject rate is kept low.
  • the sealing bars can also intersect. The advantage of a crossed structure is that forces acting on the seal are distributed more uniformly over the entire seam surface.
  • a particularly stable and visually attractive sealing structure is achieved by two mutually parallel sets of webs intersecting at an angle between 60 ° and 120 °, preferably between 70 ° and 110 °, most preferably between 80 ° and 100 °.
  • the sealing structure in the surface is more uniform and thus more stable against forces that do not attack perpendicular to the sealing surface.
  • Conceivable are both embodiments in which the distances D between the parallel webs vary, as well as those in which D is constant.
  • the elevations form two or more sets each of a plurality of webs extending parallel to each other.
  • the individual sets intersect and preferably include an angle between 60 ° and 120 ° and best between 80 ° and 100 °.
  • the parallel to each other extending webs of a set can either form constant distances to each other or the distances between the parallel to each other extending webs can vary.
  • the ratio between the volume of these recesses V A above the base area and a base or reference volume V B is the ratio between the volume of these recesses V A above the base area and a base or reference volume V B.
  • the base surface can in turn be selected as a rectangular surface with length L B and B B width.
  • the volume of the recesses V A is given by the base volume minus the volume of the elevations above the base surface.
  • Recesses V A and the base volume V B are specified as ⁇ . , The base area should be
  • a ratio between the volume of the recesses V A and the base volume V B has proven to be advantageous in the range between 0.68 and 0.25, preferably between 0.63 and 0.30, most preferably between 0.58 and 0.35 ,
  • An alternative structure of the sealing seam surface offers itself in the form of webs with curved surface sections on the side facing away from the base surface.
  • This embodiment has the advantage of continuous transitions between fully sealed and unsealed material sections without the risk of possible material damage through the use of edges. However, this does not control the size of the fully sealed material surface as accurately as it is possible in the case of the plateaus.
  • the continuous transitions lead to a visually softer appearance of the total seam.
  • the results of the sealing can be further differentiated and optimized, for example by the use of different radii of curvature for the curved surface sections.
  • curvature radii of at most 0.5 mm, preferably between 0.15 mm and 0.05 mm, more preferably between 0.12 mm and 0.08 mm, are recommended. It is true that the larger the radius, the larger the strongly to fully sealed material sections.
  • the visual appearance of the sealing seam can moreover be achieved both by the use of varying angles of inclination of the flank surfaces and by varying distances D between the flanks. see the surveys are influenced.
  • embodiments are possible in which certain patterns or lettering are impressed by means of sealed seam structure of the packaging material.
  • the method of ultrasonic welding is suitable for the production of transverse sealing seams.
  • the advantage of this method over the widespread welding by means of heat sealing on the one hand is the saving of energy and thus costs, on the other hand the possibility to effectively focus the energy used and thus to use it selectively.
  • This, in turn, makes it possible to use very fine sealed seam structures that meet all the requirements defined above in terms of quality features.
  • welding by means of ultrasound wherein one of the two tool elements is a sonotrode, it proves to be advantageous if the sealing surface is arranged with a relief structure on the sonotrode facing side of the opposite element.
  • FIG. 1 a shows a first exemplary embodiment of a sealing seam strip
  • FIG. 1 b shows a side view of the sealing seam strip with a section plane A - A drawn in
  • FIG. 1 c shows a vertical view of the sealing surface of the sealing seam strip from above
  • FIG. 1 d shows a sectional view of the sealing seam strip according to A-A from FIG. 1 b
  • FIG. 1e shows a detail view of the section according to A-A from FIG. 1b
  • FIG. 2 a shows a second exemplary embodiment of a sealing seam strip
  • FIG. 2b shows a side view of the sealing seam strip with the section plane A-A drawn in
  • FIG. 2c shows a vertical view of the sealing surface of the sealing seam strip from above with the cutting planes B-B and C-C drawn in,
  • FIG. 2d shows a sectional view of the sealing seam strip according to A-A from FIG. 2b, FIG.
  • FIG. 2e shows a detail view of the section according to A-A from FIG. 2b
  • FIG. 2f shows a sectional view of the sealing seam strip according to C-C from FIG. 2c
  • FIG. 2g shows a detail view of the section according to C-C from FIG. 2c
  • FIG. 2h shows a sectional view of the sealing seam strip according to D-D from FIG. 2c
  • FIG. 2i shows a detail view of the section according to D-D from FIG. 2c
  • FIG. 2j shows a detailed view of the relief structure of the sealing seam strip
  • FIG. 3 a shows a third exemplary embodiment of a sealing seam strip
  • FIG. 3b shows a side view of the sealing seam strip with a section plane A-A drawn in
  • FIG. 3c shows a vertical view of the sealing surface of the sealing seam strip from above, 3d figure one
  • FIG. 1 a shows a first sealing seam strip 1 with continuous, laterally disposed boreholes 3 for fastening in a packaging machine.
  • the sealing seam strip 1 has the shape of an elongated cuboid, wherein the longitudinal side with relief structure 10 is narrower than the longitudinal sides with holes 3.
  • the sealing surface 2 extends in the illustrated embodiment over the entire upper side surface of the sealing seam strip 1.
  • Figure 1b is a side view to see the sealing seam strip 1, in which a sectional plane AA is drawn perpendicular to the sealing plane.
  • FIG. 1c shows a vertical view of the sealing surface 2 from above.
  • FIG. 1d a cross-sectional view X according to A-A from FIG. 1b is shown, which is again shown in FIG. 1e as a detailed view.
  • elevations 4 in the form of parallel webs, which form on the side facing away from the base surface 9 plateau 5.
  • the grooves or recesses 12 between the elevations 4 taper toward the base surface 9 towards.
  • the distances D between the individual plateaus 5 as well as the plateau widths P are kept identical for all elevations 4.
  • the height H of the elevations 4 over the base surface 9 is also the same for all webs, wherein the ratio between the height H of the elevations 4 and the distance D between adjacent webs is 1: 2.
  • all flank surfaces 6 of the elevations 4 have the same angle of inclination 7 of 45 ° with respect to the base surface 9. This uniform seal surface structure results in a correspondingly uniform sealing seam structures during welding.
  • FIGS. 2 a to 2 j show a second sealing seam strip V, which has a sealing surface structure consisting of elevations 4, which form webs with plateaus 5.
  • a sealing surface structure consisting of elevations 4, which form webs with plateaus 5.
  • boreholes 3 are arranged laterally for attachment in a packaging machine.
  • This structure can be seen in detail in FIG. 2j, a detailed view W of the relief structure of the sealing surface 2 'from FIG. 2a.
  • the webs each close at an angle with the longitudinal edges of the cuboid 45 °.
  • the longitudinal side with relief structure 10 ' is narrower than the pierced longitudinal sides, wherein the sealing surface 2' extends over the entire longitudinal side.
  • the sealing surface 2 ' is shown in FIGS. 2d to 2i in different sections perpendicular to the sealing plane along the sectional planes AA, BB and CC, as defined in FIGS. 2b and 2c.
  • FIG. 2b shows a side view
  • FIG. 2c shows a vertical view of the sealing surface 2 'of the sealing seam strip V from above.
  • FIG. 2d shows a cross-sectional view along the sectional plane AA.
  • FIG. 2e shows a detailed view of the cross section X 'from FIG. 2d. In this illustration, the cut runs exactly through the intersections of the webs.
  • FIGS. 2g and 2i For the cross sections from FIGS. 2f and 2h, detailed views are shown in FIGS. 2g and 2i, respectively.
  • the sectional view in Figure 2g shows a section perpendicular to the sealing surface 2 ', which forms an angle of 45 ° with the longitudinal axis of the bar.
  • the section in FIG. 2i likewise runs perpendicular to the sealing seam surface and encloses an angle of 90 ° with the sectional plane of FIG. 2g.
  • the similarities between FIGS. 2g and 2i reflect the symmetry of the relief structure 10 '.
  • the plateau widths P and the distances D between adjacent parallel webs are the same for all elevations 4.
  • all elevations 4 have the same height H, as well as all flank surfaces 6 at the elevations 4 have the same inclination angle 7 of 45 °.
  • the base surface 9 adjoins the flank surfaces 6 directly.
  • the ratio between the plateau width P of the ridges and the side length L of the squares is 1: 2, while the ratio between the height H of the ridges 4 and the side length L is 2: 3.
  • FIG. 3a shows a sealing seam strip 1 "of the shape of an elongated cuboid with continuous, laterally mounted boreholes 3 for mounting in a packaging machine
  • Figure 3b shows a side view of the sealing seam strip 1 ", in which the sectional plane AA is defined perpendicular to the sealing plane, and furthermore, a vertical view of the sealing surface 2 is shown in FIG " from above.
  • Figure 3d consists of a section along the cutting plane AA. This section is shown in detail in FIG. 3e. 3e show parallel webs forming elevations 4, which have curved surfaces 11 at the top and flat sides 6 on the sides, each with the same inclination angle 7.
  • the heights H of all elevations 4 over the base surface 9 are identical.
  • the acute angle, which include the flank surfaces 6 each with the tangent 8 at the highest point of a survey 4, is 45 °.
  • the ratio between the height H and the distance D between adjacent lands is 1: 2.
  • the ratio between web height H and radius of curvature the curved surfaces 1 1 is 8: 1.
  • the recesses 12 between the webs run towards the base surface 9 towards pointed.
  • FIG. 4a to 4g show a fourth sealing seam strip 1 "'according to the invention.
  • a sealing seam strip 1"' can be seen which essentially has the shape of an elongated cuboid with laterally arranged mounting holes 3.
  • the relief structure 10 "'comprises an entire longitudinal side of the cuboid, which is narrower than the longitudinal sides with holes 3.
  • the section plane A-A is set perpendicular to the sealing plane.
  • FIG. 4e A vertical view of the sealing surface 2 '"from above is shown in Figure 4c, Figure 4d shows a sectional view along the section plane AA A detailed view of this section is shown in Figure 4e
  • the elevations 4 in Figure 4e are shown as parallel webs Plateaus 5 and flat flank surfaces 6 on the sides, which all have the same angle of inclination 7.
  • the plateaus 5 of the two outer elevations 4 have identical plateau widths P ', which differ from the rest of each identical plateau widths P of the inner elevations between inner and outer plateau widths is 1: 2.
  • the height H of all elevations 4 above the base surface 9 is the same
  • the flank surfaces 6 include acute angles of 45 ° with the base surface 9.
  • the ratio between the height H and the distance D between adjacent ones Webs is 1: 2.
  • the recesses 12 between the webs taper toward the base surface 9.
  • D he outer flank surfaces 6 of the two outermost elevations are each perpendicular to the base surface.
  • the outer elevations each have a chamfer in the form of curved surface 1 1 with identical radius of curvature R 'on.
  • the ratio between the outer plateau width P 'and the radius of curvature R' is 4: 3.
  • the chamfer is designed symmetrically with respect to a straight line, which forms an angle of 45 ° with the base surface 9 and extends through the center of curvature of the radius of curvature R '.
  • the sealing seam strip has "chamfers with radius R" at the edges of the sealing surface 2.
  • Figures 5a and 5b show a last exemplary embodiment
  • the relief structure 10 comprises "" this sealing seam strip 1 "".
  • These webs with plateaus 5 have chamfers adjoining the plateaus 5 in the form of curved surfaces 11 having a radius of curvature R ". on.
  • FIG. 5b shows a transverse side, which is essentially oblong, block-shaped sealing seam strip 1 "".

Abstract

The present invention relates to a tool for producing a sealing seam, comprising two elements that can be moved toward each other, of which one has a sealing surface (2) having a preferably flat base surface (9) and an attached relief structure (10). In order to achieve a sealing seam having energy-saving production and a low reject rate but at the same time good peeling properties, high seam strength, and an appealing optical appearance, the relief structure (10) is composed of a plurality of elevations (4), which protrude above a base surface (9) and which in a cross-sectional view are arranged perpendicular to the sealing surface (2) at a distance (D) from each other between 1.2 mm and 0.4 mm, preferably between 1.0 mm and 0.5 mm, best between 0.9 mm and 0.6 mm. The distance (D) refers to the distance measured parallel to the base surface (9) between the points of two adjacent elevations (4) having the greatest distance from the base surface (9). In the case of plateaus (5) having a constant distance from the base surface (9), the center point of the plateaus (5) in the cross-sectional view is to be used as the starting point for determining the distance between the elevations (4).

Description

Siegelflächenstuktur zur Herstellung einer Siegelnaht  Sealing surface structure for producing a sealed seam
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung einer Siegelnaht bestehend aus zwei aufeinander zu bewegbaren Elementen, von denen eines eine Siegelfläche mit einer vor- zugsweise ebenen Basisfläche und auf der Basisfläche aufgesetzter Reliefstruktur aufweist. The present invention relates to a tool for producing a sealed seam consisting of two elements which can be moved towards one another, of which one has a sealing surface with a preferably flat base surface and a relief structure placed on the base surface.
Bei der Herstellung einer Siegelnaht werden mindestens zwei aufeinanderliegende Materialien unter Energieeinsatz miteinander verschweißt. Die resultierende Siegelnaht kann sich dabei aus mehreren Einzelnähten zusammensetzen. Die Siegelnahtstruktur, d. h. die Anzahl, die Form, die räumliche Ausdehnung und die Anordnung der Einzelnähte, wird durch die Siegelflächenstruktur, d. h. durch die Reliefstruktur der Siegelfläche, festgelegt und dem Material im Zuge des Verschweißen aufgeprägt. In the production of a sealed seam, at least two superimposed materials are welded together using energy. The resulting sealing seam can be composed of several individual seams. The sealed seam structure, d. H. the number, shape, spatial extent and arrangement of the individual seams is determined by the seal surface structure, i. H. determined by the relief structure of the sealing surface, and imprinted on the material in the course of welding.
Oben beschriebene Siegelnähte kommen u. a. bei Schlauchbeutelverpackungsmaschinen, z. B. in der Lebensmittelindustrie, zum Einsatz. Von besonderem technischem Interesse ist dabei die Herstellung von Quersiegelnähten, die quer, d. h. senkrecht, zur Materialbewegungsrichtung verlaufen. Dies liegt begründet in der Tatsache, dass üblicherweise an diesen Nähten das Öffnen der Verpackungen durch den Endverbraucher vorgesehen ist. Aus diesem Umstand ergeben sich im Allgemeinen vier Kriterien, die für die Qualität von Quersiegelnähten maßgeblich sind: Erstens sollte die Siegelnaht zu einem dichten Verschluss der Verpackung führen. Zweitens sollte sie eine ausreichende Nahtfestigkeit aufweisen, d. h. die Versiegelung sollte so beständig sein, dass sie auf dem Weg zum Endverbraucher unversehrt bleibt. Hierbei ist die Nahtfestigkeit einer Siegelnaht durch die zum Öffnen der Versiegelung auf- zubringende Kraft bestimmt. Eine qualitativ hochwertig verschweißte Verpackung sollte dicht sein und bis zum vorgesehenen Öffnen durch den Konsument dicht halten. Nur so kann gewährleistet werden, dass der Verpackungsinhalt vom Zeitpunkt des Verschweißens der Verpackung bis zum öffnen derselben unverändert bleibt. Insbesondere bei Lebensmitteln ist es wichtig, eine ungewünschte Verunreinigung oder ein Verderben des Produkts zu verhindern, was nur durch eine beständige und undurchlässige Verpackungsversiegelung sichergestellt werden kann. Drittens sollte eine Quersiegelnaht gute Peeleigenschaften aufweisen, d. h. für den Endverbrauchern leicht von Hand ohne den Einsatz zusätzlicher Hilfsmittel zu öffnen sein. Viertens sollte die Siegelnaht eine ansprechende und möglichst verkaufsfördernde Optik aufweisen. Für die Eigenschaften einer Siegelnaht ist neben der Beschaffenheit des zu bearbeitenden Materials die aufgebrachte Siegelnahtstruktur maßgeblich. Die Siegelnahtstruktur wird ihrerseits durch die Siegelflächenstruktur des zur Versiegelung eingesetzten Werkzeugs bestimmt. Sealing seams described above are used, inter alia, in tubular bag packaging machines, z. B. in the food industry, used. Of particular technical interest is the production of transverse sealing seams, which run transversely, ie perpendicular, to the material movement direction. This is due to the fact that usually at these seams, the opening of the packages by the end user is provided. From this fact, there are generally four criteria that determine the quality of cross-seams: First, the sealed seam should result in a tight closure of the packaging. Second, it should have sufficient seam strength, ie the seal should be so durable that it remains intact on the way to the end user. Here, the seam strength of a sealed seam is determined by the force applied to open the seal. A high quality sealed packaging should be tight and kept tight until it is intended to be opened by the consumer. Only in this way can it be ensured that the contents of the packaging remain unchanged from the time the packaging is welded until it is opened. Especially with food, it is important to prevent unwanted contamination or spoilage of the product, which can only be ensured by a durable and impermeable packaging seal. Third, a transverse seal should have good peel properties, ie, be easy to open to the end user by hand without the use of additional aids. Fourth, the seal should have an attractive and promotional as possible optics. For the properties of a sealed seam, the applied seal seam structure is decisive in addition to the nature of the material to be processed. The sealed seam structure is itself determined by the sealing surface structure of the tool used for the sealing.
Grundsätzlich gilt bei Siegelflächenstrukturen mit im Wesentlichen gleichem geometrischem Aufbau, dass je größer die Flächen des Siegelwerkzeugs, die in direktem Kontakt mit dem zu bearbeitenden Material stehen und in deren Bereich das unmittelbare Verschweißen stattfindet, in ihrer Summe sind, um so stabiler wird die erzeugte Siegelnaht. Je stabiler die Siegelnaht ist, des- to schwerer lässt sie sich allerdings vom Endverbraucher per Hand öffnen. Basically, in the case of seal surface structures of essentially the same geometric design, the larger the areas of the sealing tool that are in direct contact with the material to be processed and in the region of which the immediate welding takes place are in their sum, the more stable the produced seal seam becomes , However, the more stable the sealing seam is, the harder it can be opened by the end user by hand.
Die oben gelisteten Qualitätsanforderungen an eine Siegelnaht führen daher zu folgenden Anforderungen an eine Siegelflächenstruktur: Die Struktur sollte in ihrer Gesamtheit zu einer ausreichend großen Fläche von verschweißtem Material führen um eine zweckmäßige Nahtfestigkeit sicherzustellen und gleichzeitig gewährleisten, dass die Größe der verschweißten Materialflächen in ihrer Summe die Peeleigenschaften der Siegelnaht nicht negativ beeinflusst. Dabei sollte im Falle einer Quersiegelnaht zumindest ein Teil der Versiegelung durchgehend über die ganze Breite der Verpackung verlaufen, um für einen dichten Verschluss Sorge zu tragen. Diesen Herausforderungen wird in der Verpackungsproduktion dadurch begegnet, dass Siegelnahtstrukturen bestehend aus mehreren Einzelnähten Verwendung finden. Diese Einzelnähte sind im Falle von Quersiegelnähten parallel angeordnet und verlaufen linienförmig quer über die gesamte Verpackungsfläche. Zum Öffnen wird die Verpackung vom Endverbraucher üblicherweise mit den Händen in der Nähe der Quersiegelnaht gegriffen, was zwei gegenüberliegende Griff- stellen festlegt. An diesen Griffstellen werden die miteinander verschweißten Materialien senkrecht zu der durch die Siegelnaht näherungsweise festgelegte Ebene auseinandergezogen. Durch die aufgewendeten Zugkräfte werden die Einzelnähte nacheinander gelöst, beginnend mit der den Griffstellen nächstgelegenen Naht. Dieses Vorgehen führt zu der Situation, dass während die nächstgelegene Einzelnaht bereits zu einem großen Teil gelöst ist, eine benachbarte Naht erst zu einem geringeren Teil gelöst ist. Somit kann sich die Zugkraft stufenweise auf mehrere Einzelnähte verteilen. Der Kraftanteil, der auf die unterschiedlichen Einzelnähte entfällt, hängt neben der Beschaffenheit derselben sowohl von deren Entfernung zu den Griffstellen ab, als auch davon wie weit die betreffenden Nähte bereits gelöst sind. Insgesamt stabilisieren sich die Einzelnähte durch das Verteilen der angreifenden Kräfte auf die gesamte Siegelnahtstruktur somit gegenseitig. The above-listed quality requirements for a sealed seam therefore lead to the following requirements for a seal surface structure: The structure as a whole should lead to a sufficiently large area of welded material to ensure a suitable seam strength and at the same time ensure that the total size of the welded material surfaces Peel properties of the sealed seam is not adversely affected. In the case of a transverse sealing seam, at least part of the seal should run continuously over the entire width of the packaging in order to ensure a tight seal. These challenges are addressed in packaging production by using seal seam structures consisting of several individual seams. These individual seams are arranged in parallel in the case of transverse sealing seams and extend in a line across the entire packaging surface. For opening, the packaging is usually gripped by the end user with his hands near the transverse seam, which defines two opposite gripping points. At these gripping points, the materials welded together are pulled apart perpendicular to the plane approximately defined by the sealing seam. Due to the tensile forces applied, the individual seams are loosened one after the other, beginning with the seam closest to the grip points. This approach leads to the situation that while the closest individual seam is already largely loosened, an adjacent seam is only partially loosened. Thus, the tensile force can be gradually distributed over several individual seams. The share of force attributable to the different individual seams depends not only on the nature of the same from their distance to the grip points, as well as how far the seams in question are already solved. Overall, the individual seams thus stabilize each other by distributing the attacking forces on the entire sealed seam structure.
Mit Hilfe von Siegelnahtstrukturen bestehend aus mehreren Einzelnähten ist es möglich, stabile Siegelnähte herzustellen, die sich dennoch gut öffnen lassen. Dabei kann die Nahtfestigkeit je nach Anforderung an die Verpackung durch unterschiedliche Ausgestaltungen der Siegelnahtstruktur variiert und präzise festlegt werden. Es muss allerdings ein Mittelweg gefunden werden zwischen der Breite der Einzelnähte, d. h. der Größe der verschweißten Materialflächen, einerseits und der Größe der Abstände zwischen benachbarten Einzelnähten, d. h. der unverschweiß- ten Materialflächen zwischen den Verschweißungen, andererseits. Werden die Einzelnähte zu breit und die Abstände zu klein gewählt, lässt sich die Verpackung nur schwer öffnen. Werden die Breiten der Einzelnähte aber zu gering und die Abstände zu groß gewählt, ist die resultierende Nahtfestigkeit nicht ausreichend. Hinzu kommt, dass die Siegelnahtstruktur so beschaffen sein sollte, dass nach Möglichkeit Beschädigungen der Siegelnähte im Zuge der Verschweißung ver- mieden werden. With the help of sealing seam structures consisting of several individual seams, it is possible to produce stable sealing seams, which nevertheless open well. The seam strength can ever varied upon requirements of the packaging by different configurations of the sealing seam structure and can be precisely determined. However, a middle way must be found between the width of the individual seams, ie the size of the welded material surfaces, on the one hand, and the size of the distances between adjacent individual seams, ie the unwelded material surfaces between the welds, on the other hand. If the individual seams are too wide and the distances too small, the packaging is difficult to open. However, if the widths of the individual seams are too small and the distances too large, the resulting seam strength is insufficient. In addition, the seal seam structure should be such that, if possible, damage to the seal seams during welding is avoided.
Ebenfalls von Bedeutung für die Eigenschaften der aus der Verschweißung resultierenden Siegelnahtstruktur sind die Höhen der Erhebungen der Siegelflächenstruktur. Sind diese Erhebungen sehr hoch, so kann die Sonotrode sehr tief in das zu bearbeitende Material eindringen. Dies kann dazu führen, dass das im Bereich der oberen Enden der Erhebungen geschmolzene Material nahezu vollständig in die Zwischenräume zwischen den Erhebungen verdrängt wird. In diesem Fall ist die gewünschte Materialverschweißung im Bereich des oberen Erhebungsendes nicht zu erreichen und es kommt vielmehr im Bereich der Ausnehmungen zwischen den Erhebungen zu ungewünschten Verklumpungen bzw. optischen Beschädigungen des zu bearbeiten- den Materials. Also important for the properties of the seal seam structure resulting from the weld are the heights of the elevations of the seal surface structure. If these elevations are very high, the sonotrode can penetrate very deeply into the material to be processed. This can lead to the material melted in the area of the upper ends of the elevations being almost completely displaced into the interspaces between the elevations. In this case, the desired material welding in the region of the upper elevation end can not be achieved, and rather undesired clumping or optical damage of the material to be processed occurs in the area of the recesses between the elevations.
Von Seiten eines Herstellers, der seine Produkte unter Verwendung von Siegelnähten maschinell verpackt, besteht zusätzlich ein Interesse das gesamte Produktionsverfahren möglichst kostengünstig zu gestalten. Ein wichtiger Kostenbeitrag ist der zum Verschweißen aufgewendeten Energie geschuldet. Daher besteht eine weitere Anforderung an Siegelnähte darin, dass sie auf möglichst energiesparende Weise erzeugt werden können. On the part of a manufacturer, who packs his products mechanically using sealing seams, there is an additional interest in making the entire production process as cost-effective as possible. An important contribution to the cost is owed to the energy consumed for welding. Therefore, another requirement of sealed seams is that they can be produced in the most energy-efficient manner possible.
Dies bezüglich bietet beispielsweise das Verfahren der Ultraschallversiegelung Vorteile. Bei dieser Fertigungstechnik wird Energie in Form von mechanischen Schwingungen im Ultraschallbe- reich, d. h. in einem Frequenzbereich von etwa 20 kHz bis zu Frequenzen von 1 GHz, über eine Sonotrode auf das zu bearbeitende Material aufgebracht. Der Vorzug dieses Verfahrens gegenüber dem heute weit verbreiteten Heißsiegeln liegt in der Einsparung von Energie und somit Kosten. Neben dem Produktionsverfahren bietet die Gestaltungsform der Siegelnahtstruktur Möglichkeiten zur Energieeinsparung. Die für das Verschweißen aufgewendete Energie korreliert mit der verschweißten Materialfläche: Je größer die zu verschweißende Fläche ist, desto mehr Energie muss eingesetzt werden. Unter dem Aspekt der Energieeinsparung, ist daher eine Siegelflächen- struktur von Vorteil, die bei einer möglichst geringen Gesamtfläche an verschweißtem Material eine größtmögliche Stabilität der Versiegelung gewährleistet. In this regard, for example, the method of ultrasonic sealing offers advantages. In this production technology, energy is applied in the form of mechanical vibrations in the ultrasonic range, ie in a frequency range from about 20 kHz up to frequencies of 1 GHz, via a sonotrode to the material to be processed. The advantage of this method over today's widespread heat sealing lies in the saving of energy and thus costs. In addition to the production process, the design of the sealed seam structure offers opportunities for energy savings. The energy consumed for welding correlates with the welded material surface: the larger the surface to be welded, the more energy must be used. From the aspect of energy saving, therefore, a sealing surface structure of advantage, which ensures the greatest possible stability of the seal with the lowest possible total area of welded material.
Weitere Produktionskosten lassen sich durch eine Verringerung der Ausschussrate undichter Verpackungen einsparen. Zu undichten Versiegelungen im Falle von Quersiegelnähten kann es kommen, wenn über die gesamte Verpackungsbreite durchgängig angelegte Versiegelungen durch Produktionsfehler unterbrochen werden. Je breiter aber eine solche Verschweißungen ist, um so geringer ist die Gefahr, dass Produktionsfehler zu einer vollständigen Unterbrechung der Versiegelung führen können. Verwendet man jedoch zum Zwecke der Energieeinsparung dünner Verschweißungen, so wächst das Risiko undichter Verpackungen. In dieser Hinsicht wäre es vorteilhaft Siegelnahtstrukturen zu haben, die trotz einer in der Summe geringen Verschwei- ßungsfläche die Ausschussrate an undichten Verpackungen minimieren. Further production costs can be saved by reducing the rejection rate of leaky packaging. Leaking seals in the case of transverse sealing seams can occur if consistently applied seals across the entire packaging width are interrupted by production errors. However, the wider such welds, the less the risk that production errors can lead to a complete break in the seal. However, when used for the purpose of energy saving thin welds, the risk of leaking packaging increases. In this respect, it would be advantageous to have sealed seam structures that minimize the rejection rate of leaky packaging despite a low overall weld area.
Ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, Siegelflächenstrukturen bereitzustellen, mit denen Siegelnähte hergestellt werden können, deren Siegelnahtstrukturen energiesparend in der Produktion sind und zu einer geringen Ausschussrate führen, gleichzeitig aber auch stabile Versiegelungen mit guten Peeleigenschaften und ästhetisch ansprechendem Erscheinungsbild liefern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die zur Herstellung der Siegelnaht eingesetzte Siegelflächenstruktur von einer Reliefstruktur gebildet wird, die sich aus einer Vielzahl von Erhebungen, die über die Basisfläche hervorstehen, zusammensetzt, die in einer Schnittansicht senkrecht zur Siegelfläche in einem Abstand D zwischen 1 ,2 mm und 0,4 mm, vorzugsweise zwischen 1 ,0 mm und 0,5 mm, am besten zwischen 0,9 mm und 0,6 mm zueinan- der angeordnet sind. Dabei ist der Abstand D die parallel zur Basisfläche gemessene Entfernung zwischen den Punkten zweier benachbarter Erhebungen mit dem jeweils größten Abstand zur Basisfläche. Based on the described prior art, the present invention therefore has the object to provide sealing surface structures with which sealing seams can be produced, the sealed seam structures are energy efficient in production and lead to a low reject rate, but at the same time stable seals with good peel properties and aesthetically pleasing Appearance. According to the invention, this object is achieved in that the sealing surface structure used to produce the sealing seam is formed by a relief structure composed of a plurality of protrusions which protrude beyond the base surface, which in a sectional view perpendicular to the sealing surface at a distance D between 1 , 2 mm and 0.4 mm, preferably between 1, 0 mm and 0.5 mm, most preferably between 0.9 mm and 0.6 mm are arranged to each other. In this case, the distance D is the distance, measured parallel to the base area, between the points of two adjacent elevations with the respectively greatest distance to the base area.
Um die Gesamtfläche an verschweißtem Material gering zu halten, müssen die Erhebungen mög- liehst schmale Berührungsflächen mit dem zu bearbeitenden Material aufweisen. In diesem Fall dürfen die Abstände zwischen den Erhebungen weder zu groß noch zu klein sein. Sind sie zu klein, nähert sich die resultierende Nahtfestigkeit der einer einzigen breiten Vollverschweißung an und wird zu groß. Sind sie zu groß, verliert die Siegelstruktur an Nahtfestigkeit und wird zu schwach um den oben definierten Qualitätskriterien genügen zu können. Es hat sich gezeigt, dass für typische Materialien im Bereich der Lebensmittelverpackung Abstände D zwischen benachbarten Erhebungen der Siegelfläche in dem o. g. Größenbereich zu Versiegelungen führen, die gute Peeleigenschaften mit hoher Nahtfestigkeit verbinden. Gleichzeitig ermöglichen Abstän- de in dieser Größenordnung Siegelstrukturen, die aufgrund ihrer geringen Gesamtfläche an verschweißtem Material trotzt der hohe Nahtfestigkeit energiesparend in der Produktion sind. In order to keep the total area of welded material low, the elevations must have as few as possible narrow contact surfaces with the material to be processed. In this case, the distances between the elevations may not be too large or too small. If they are too small, the resulting seam strength approaches that of a single wide full weld and becomes too large. If they are too large, the seal structure loses suture strength and becomes too weak to meet the quality criteria defined above. It has been found that for typical materials in the field of food packaging, spacings D between adjacent elevations of the sealing surface in the above-mentioned size range lead to seals which combine good peel properties with high seam strength. At the same time, de on this scale sealing structures, which defy because of their small total area of welded material, the high seam strength energy-saving in production.
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn sich die Erhebungen als Stege ausgebildet sind, da so sicher- gestellt werden kann, dass es bei einer Quersiegelnaht zu einer durchgängige Verschweißung über die gesamte Breite der Verpackung kommt und der Verschluss dicht ist. It is also advantageous if the elevations are formed as webs, since it can be ensured that, in the case of a transverse sealing seam, a continuous welding occurs over the entire width of the packaging and the closure is tight.
Für die meisten Materialien, die in der Verpackungsfertigung Verwendung finden, hat es sich gezeigt, dass die Höhe der Erhebungen über die Basisfläche zwischen 0,6 mm und 0,1 mm, vor- zugsweise zwischen 0,5 mm und 0,2 mm, am besten zwischen 0,45 mm und 0,25 mm betragen sollte. Dabei wird die Basisfläche als eine rechteckige Fläche mit Länge LB und Breite BB gewählt.For most of the materials used in the packaging industry, it has been found that the height of the elevations above the base area is between 0,6 mm and 0,1 mm, preferably between 0,5 mm and 0,2 mm, best should be between 0.45 mm and 0.25 mm. In this case, the base area is selected as a rectangular area with length L B and width B B.
Auf dieser Basisfläche sind die Erhebungen aufgesetzt, so dass die Siegelfläche zumindest imOn this base surface, the elevations are placed so that the sealing surface at least in
Bereich der Basisfläche keinen Abschnitt hat, der ein niedrigeres Niveau als die Basisfläche hat.Area of the base area has no section that has a lower level than the base area.
Für Erhebungen mit Höhen in diesem Größenbereich kann weitestgehend sichergestellt werden, dass die Gefahr von Verschweißungsfehlern bei den meisten Verpackungsmaterialien infolge ungünstig gewählter Erhebungshöhen weitestgehend vermieden wird. For surveys with heights in this size range, it is possible to ensure as far as possible that the risk of welding defects in most packaging materials is largely avoided as a result of unfavorably chosen elevation heights.
Die Basisfläche kann ein beliebiger Abschnitt der Siegelfläche sein. Um eine sinnvolle Basisfläche definieren zu können, die die wesentlichen Merkmale einer wie oben beschriebenen Siegelflächenstruktur erfasst, müssen sowohl die Länge LB als auch die Breite BB mindestens 2 x Z) , und am besten mindestens 4x D betragen. Bei einem Abstand D von 0,8 mm zwischen benachbarten Erhebungen bedeutet dies, dass sowohl LB als auch BB mindestens 1 ,6 mm betragen sollten, um sicher zu stellen, dass die Basisfläche einen repräsen- tativen Ausschnitt der Reliefstruktur aus möglichst vollständigen Erhebungen und Ausnehmungen umfasst. The base surface may be any portion of the seal surface. In order to be able to define a meaningful base area that captures the essential features of a seal surface structure as described above, both the length L B and the width B B must be at least 2 × Z, and most preferably at least 4 × D. At a distance D of 0.8 mm between adjacent elevations, this means that both L B and B B should be at least 1.6 mm to ensure that the base area has a representative section of the relief structure from as full elevations as possible and recesses.
Bilden die Stege an der der Basisfläche abgewandten Seite Plateaus aus, so erzeugt dies Einzelnähte, die neben ihrer Länge durch ihre Breite charakterisiert sind. An der Verpackung angrei- fende Kräfte, beispielsweise beim Öffnen der Verpackung, verteilen sich in diesem Fall nicht nur kontinuierlich in Längsrichtung sondern auch in Querrichtung über die Siegelnähte. Da die Krafteinwirkung umso größer ist, je näher die Verschweißung an der Griffstelle liegt, ist insbesondere die Breite der Nähte für die Nahtfestigkeit maßgeblich, da sie die Größe der Verschweißung in der Nähe der Griffstelle festlegt. Durch den Einsatz von Plateaus lassen sich also Siegelnähten wohl definierter Stärke erzeugen. Der Abstand D zwischen zwei benachbarten Erhebungen in einer Schnittansicht senkrecht zur Siegelfläche ist im Falle von Plateaus durch die parallel zur Basisfläche gemessene Entfernung zwischen den Mittelpunkten der Plateaus in der Schnittansicht gegeben. „ If the webs form plateaus on the side facing away from the base surface, this produces individual seams which, apart from their length, are characterized by their width. In this case, forces acting on the packaging, for example when opening the packaging, are distributed not only continuously in the longitudinal direction but also transversely over the sealing seams. Since the force applied is greater, the closer the weld is to the grip, in particular the width of the seams is decisive for the seam strength, since it determines the size of the weld in the vicinity of the grip. The use of plateaus makes it possible to produce sealing seams of well-defined thickness. The distance D between two adjacent protrusions in a sectional view perpendicular to the sealing surface is given in the case of plateaus by the distance between the centers of the plateaus, measured parallel to the base surface, in the sectional view. "
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Die technische Herausforderung besteht darin, die Breite der Plateaus so zu wählen, dass sie sowohl eine hohe Nahtfestigkeit (erzielt durch breite Plateaus) als auch gute Peeleigenschaften (erzielt durch schmale Plateaus) garantiert. In der Praxis haben sich für die o. g. Abstände zwi- sehen den Erhebungen Plateaubreiten von höchstens 0,30 mm, vorzugsweise zwischen 0,20 mm und 0,05 mm, am besten zwischen 0,17 mm und 0,08 mm als besonders vorteilhaft erwiesen. Bei diesen ist die Gesamtfläche an verschweißtem Material trotz guter Nahtfestigkeit minimiert und die dadurch erzielte Energieeinsparung optimiert. The technical challenge is to choose the width of the plateaus to ensure both high seam strength (achieved by wide plateaus) and good peel properties (achieved by narrow plateaus). In practice, the o. G. Distances between the surveys Plateaubreiten of at most 0.30 mm, preferably between 0.20 mm and 0.05 mm, preferably between 0.17 mm and 0.08 mm proved to be particularly advantageous. In these, the total surface of welded material is minimized despite good seam strength and the resulting energy savings optimized.
Ebenfalls von Bedeutung für die Eigenschaften der Siegelnähte sind die Neigungswinkel möglicher an die Plateauebenen anschließender ebener Flankenflächen. Diese Winkel bestimmen, ob und in welchem Umfang es zu Teilverschweißungen der Verpackungsmaterialien zwischen den einzelnen vollverschweißten Nahtabschnitten kommt. Dadurch lassen sich wiederum die Übergänge zwischen vollverschweißten und losen Verpackungsabschnitten in ihrer Beschaffenheit variieren, was die Nahtfestigkeit der Gesamtversiegelung beeinflusst. Hierbei führen spitze Winkel zwischen Plateauebene und Flankenfläche zwischen 20° und 70°, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, am besten zwischen 40° und 50° zu vorteilhaften Ergebnissen. Die hier und im Folgenden diskutierten Winkel sind stets Winkel zwischen Flächen in einer Schnittansicht senkrecht zu einer Basisfläche der Siegelfläche. Dabei gilt, dass die Basis der Erhebung auf der Basisfläche vorzugsweise die breiteste Stelle der Erhebung darstellt. Sind in diesem Fall die Winkel zu spitz, werden die Teilverschweißungen zu fest und die Verpackung lässt sich nur schwer öffnen. Bei zu flachen Winkeln haben die Teilverschweißungen keinen nennenswerten Effekt auf die Nahtfestigkeit der Gesamtversiegelung. Da die Teilverschweißungen aber zu einer zusätzlichen Stabilisierung der Siegelnähte führen, sind sie bei der Minimierung der vollversiegelten Flächen hilfreich. Also of importance for the properties of the sealing seams are the angles of inclination of possible plane flank surfaces adjoining the plateau planes. These angles determine whether and to what extent partial welds of the packaging materials occur between the individual fully welded seam sections. This in turn allows the transitions between fully welded and loose packaging sections to vary in their nature, which affects the seam strength of the overall seal. In this case, acute angles between plateau level and flank surface between 20 ° and 70 °, preferably between 30 ° and 60 °, preferably between 40 ° and 50 ° to advantageous results. The angles discussed here and below are always angles between surfaces in a sectional view perpendicular to a base surface of the sealing surface. It is true that the base of the survey on the base area is preferably the widest part of the survey. If the angles are too sharp in this case, the partial welds become too tight and the packaging is difficult to open. If the angles are too shallow, the partial welds have no appreciable effect on the seam strength of the overall seal. However, because the part welds provide additional stabilization of the seal seams, they help minimize the fully sealed areas.
Auch durch die Anordnung der Stege kann Einfluss auf die Siegelnahteigenschaften genommen werden. Parallele, längs der Siegelnaht verlaufende Stege ermöglichen eine durchgängige, dichte Versiegelung über die gesamte Länge der Siegelnaht. Durch Einsatz von mehreren parallelen Stegen, kann auch bei geringer Plateaubreite gewährleistet werden, das die Versiegelung selbst im Falle von Produktionsfehlern bei einzelnen Nähten dicht ist. Sollte ein Steg unterbrochen sein, so sorgen die verbliebenen intakten Einzelnähte für den Erhalt der Dichtigkeit und Beständigkeit der Versiegelung, wodurch die Ausschussrate gering gehalten wird. Die Versiegelungsstege können sich auch kreuzen. Der Vorteil einer gekreuzten Struktur liegt darin, dass auf die Versiegelung einwirkende Kräfte gleichmäßiger über die gesamte Siegelnahtfläche verteilt werden. Hinzu kommt, dass bei einer punktuellen Beschädigung einer einzelnen Siegelnaht infolge eines Produktionsfehlers oder Vergleichbarem nicht die gesamte Einzelnaht ihre Wirkung hinsichtlich der Dichtigkeit der Verschweißung verliert, sondern abhängig von der konkreten Form der gekreuzten Struktur höchstens ein räumlich sehr begrenzter Teilabschnitt seine Dichtigkeitswirkung einbüßt. Die Siegelnahtstruktur als Ganzes behält aber ihre Dichtigkeit. Es hat sich überraschend gezeigt, dass eine zweckmäßige Nahtfestigkeit selbst für geringe Pla- teaubreiten erzielt werden kann. Eine besonders stabile und optisch ansprechende Siegelstruktur wird durch zwei jeweils parallel zueinander verlaufende Sätze von Stegen erreicht, die sich in einem Winkel zwischen 60° und 120°, vorzugsweise zwischen 70° und 110°, am besten zwischen 80° und 100° schneiden. Durch das Kreuzen der Nähte wird die Versiegelungsstruktur in der Fläche gleichmäßiger und somit stabiler gegenüber Kräften, die nicht senkrecht zur Siegelfläche angreifen. Denkbar sind dabei sowohl Ausführungsformen, in denen die Abstände D zwischen den parallelen Stegen variieren, als auch solche in denen D konstant ist. The arrangement of the webs can also influence the sealing seam properties. Parallel webs running along the sealing seam enable a continuous, tight seal over the entire length of the sealed seam. By using several parallel webs, even at low plateau width can be ensured that the seal is tight even in the case of production errors in individual seams. Should a web be interrupted, the remaining intact individual seams ensure the sealing and the resistance of the seal, whereby the reject rate is kept low. The sealing bars can also intersect. The advantage of a crossed structure is that forces acting on the seal are distributed more uniformly over the entire seam surface. In addition, in the case of punctual damage to a single sealing seam as a result of a production error or comparable, not all the individual stitching loses its effect on the tightness of the weld, but loses depending on the concrete form of the crossed structure at most a spatially very limited section its sealing effect. The sealed seam structure as a whole retains its tightness. It has surprisingly been found that a suitable seam strength can be achieved even for small plate widths. A particularly stable and visually attractive sealing structure is achieved by two mutually parallel sets of webs intersecting at an angle between 60 ° and 120 °, preferably between 70 ° and 110 °, most preferably between 80 ° and 100 °. By crossing the seams, the sealing structure in the surface is more uniform and thus more stable against forces that do not attack perpendicular to the sealing surface. Conceivable are both embodiments in which the distances D between the parallel webs vary, as well as those in which D is constant.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Erhebungen zwei oder mehrere Sätze aus jeweils einer Mehrzahl von parallel zu einander verlaufenden Stege bilden. Die einzelnen Sätze kreuzen sich und schließen dabei vorzugsweise einen Winkel zwischen 60° und 120° und am besten zwischen 80° und 100° ein. In a further preferred embodiment, it is provided that the elevations form two or more sets each of a plurality of webs extending parallel to each other. The individual sets intersect and preferably include an angle between 60 ° and 120 ° and best between 80 ° and 100 °.
Die parallel zu einander verlaufenden Stege eines Satzes können entweder konstante Abstände zueinander bilden oder die Abstände zwischen den parallel zu einander verlaufenden Stegen können variieren. The parallel to each other extending webs of a set can either form constant distances to each other or the distances between the parallel to each other extending webs can vary.
Insbesondere bei der Ausbildung der Erhebungen als Stege verbleiben zwischen den Stegen Rillen, die prinzipiell auch als Ausnehmungen angesehen werden könnten. Ein weiterer Faktor, der die Eigenschaften der Versiegelung bestimmt, ist das Verhältnis zwischen dem Volumen dieser Ausnehmungen VA über der Basisfläche und einem Basis- oder Referenzvolumen VB. Die Basisfläche kann wiederum als rechteckige Fläche mit Länge LB und Breite BB gewählt werden. Das Basisvolumen VB ist dann definiert als die Fläche der Basisfläche multipliziert mit der Höhe der höchsten Erhebung H über der Basisfläche, d. h. VB = LK x BB y. H . Das Volumen der Ausnehmungen VA ist gegeben durch das Basisvolumen abzüglich des Volumens der Erhebungen über der Basisfläche. Somit kann das Verhältnis zwischen dem Volumen derIn particular, in the formation of the elevations as webs remain between the webs grooves, which could be considered in principle as recesses. Another factor that determines the properties of the seal is the ratio between the volume of these recesses V A above the base area and a base or reference volume V B. The base surface can in turn be selected as a rectangular surface with length L B and B B width. The base volume V B is then defined as the area of the base area multiplied by the height of the highest peak H above the base area, ie V B = L K x B B y. H . The volume of the recesses V A is given by the base volume minus the volume of the elevations above the base surface. Thus, the ratio between the volume of
Ausnehmungen VA und dem Basisvolumen VB angegeben werden als Υ . . Die Basisfläche sollte Recesses V A and the base volume V B are specified as Υ. , The base area should be
VB V B
so gewählt werden, dass sie einen repräsentativen Ausschnitt der Reliefstruktur aus möglichst vollständigen Erhebungen und Ausnehmungen umfasst. be chosen so that it includes a representative section of the relief structure of the most complete elevations and recesses.
Im Zuge der Verschweißung im oberen Bereich der Erhebungen kommt es zu einem teilweisen Schmelzen des zu bearbeitenden Materials. An den oberen Enden der Erhebungen wirkt zugleich der höchste Druck auf das Material. Dies führt zu einer Materialverdrängung in die Bereiche zwischen den Erhebungen. Hier gilt es zu vermeiden, dass bei zu schmalen Ausnehmungen verglichen mit der Größe der Erhebungen das Material im Bereich der Ausnehmungen derart komprimiert wird, dass es auch hier zu Verklumpungen oder gar Vollverschweißungen kommt. Andererseits können Teilversschweißungen gezielt gesteuert werden, wodurch sich die Eigenschaften des Versiegelung variieren und positiv beeinflussen lassen. Als vorteilhaft hat sich ein Verhältnisse zwischen dem Volumen der Ausnehmungen VA und dem Basisvolumen VB im Bereich zwischen 0,68 und 0,25, vorzugsweise zwischen 0,63 und 0,30, am besten zwischen 0,58 und 0,35 erwiesen. In the course of welding in the upper part of the elevations, a partial melting of the material to be processed occurs. At the upper ends of the surveys acts at the same time the highest pressure on the material. This leads to a material displacement in the areas between the surveys. Here, it should be avoided that in too narrow recesses compared to the size of the surveys, the material in the region of the recesses is compressed so that it also comes here to clumping or even Vollverschweißungen. On the other hand Teilversschweißungen can be controlled selectively, which can vary the properties of the seal and positively influenced. A ratio between the volume of the recesses V A and the base volume V B has proven to be advantageous in the range between 0.68 and 0.25, preferably between 0.63 and 0.30, most preferably between 0.58 and 0.35 ,
Eine alternative Struktur der Siegelnahtfläche bietet sich in Form von Stegen mit gekrümmten Flächenabschnitten an der der Basisfläche abgewandten Seite an. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil kontinuierlicher Übergänge zwischen vollversiegelten und unversiegelten Materialabschnitten ohne die Gefahr möglicher Materialverletzungen durch den Einsatz von Kanten. Jedoch ist dadurch die Größe der vollversiegelten Materialfläche nicht so genau steuerbar, wie es im Fall der Plateaus möglich ist. Die kontinuierlichen Übergänge führen andererseits zu einer optisch weicheren Erscheinungsform der Gesamtsiegelnaht. An alternative structure of the sealing seam surface offers itself in the form of webs with curved surface sections on the side facing away from the base surface. This embodiment has the advantage of continuous transitions between fully sealed and unsealed material sections without the risk of possible material damage through the use of edges. However, this does not control the size of the fully sealed material surface as accurately as it is possible in the case of the plateaus. The continuous transitions, on the other hand, lead to a visually softer appearance of the total seam.
Auch im Falle abgerundeter Stege können die Ergebnisse der Versiegelung weiter differenziert und optimiert werden, etwa durch den Einsatz unterschiedlicher Krümmungsradien für die gekrümmten Flächenabschnitte. Hierbei empfehlen sich für typische Verpackungsmaterialien Krümmungsradien von höchstens 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,15 mm und 0,05 mm, am besten zwischen 0,12 mm und 0,08 mm. Es gilt, je größer der Radius, desto größer die stark- bis vollversiegelten Materialabschnitte. Even in the case of rounded webs, the results of the sealing can be further differentiated and optimized, for example by the use of different radii of curvature for the curved surface sections. For typical packaging materials, curvature radii of at most 0.5 mm, preferably between 0.15 mm and 0.05 mm, more preferably between 0.12 mm and 0.08 mm, are recommended. It is true that the larger the radius, the larger the strongly to fully sealed material sections.
Ebenso ist es von Vorteil, dass an die gekrümmten Flächen ebene Flankenflächen anschließen, die mit der Tangente an den jeweils höchsten Punkt der Erhebungen nach Möglichkeit einen spitzen Winkel zwischen 20° und 70°, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, am besten zwischen 40° und 50° bilden. Bei einer Neigung der Flankenflächen in diesem Winkelbereich kommt es zu Teilverschweißungen, deren Grad gerade so gewählt ist, dass die Vollverschweißungen optimal gestützt werden ohne die Peeleigenschaften der Siegelnaht zu beeinträchtigen. It is also advantageous that connect to the curved surfaces flat flank surfaces, with the tangent to the highest point of the surveys whenever possible an acute angle between 20 ° and 70 °, preferably between 30 ° and 60 °, preferably between 40 ° and 50 ° form. With an inclination of the flank surfaces in this angular range, it comes to partial welding, the degree is just chosen so that the full welds are optimally supported without affecting the peel properties of the sealed seam.
Denkbar sind des Weiteren Strukturen, bei denen sowohl Stege mit Plateaus als auch solche mit gekrümmten Flächen zum Einsatz kommen und somit die Vorteile beider Ausführungsformungen miteinander kombiniert werden . Further conceivable structures are those in which both webs with plateaus and those with curved surfaces are used and thus the advantages of both embodiments are combined.
Das optische Erscheinungsbild der Siegelnaht kann darüber hinaus sowohl durch den Einsatz variierender Neigungswinkel der Flankenflächen als auch durch variierende Abstände D zwi- sehen den Erhebungen beeinflusst werden. So sind Ausführungsformen möglich, bei denen bestimmte Muster oder Schriftzüge mittels Siegelnahtstruktur dem Verpackungsmaterial aufgeprägt werden. The visual appearance of the sealing seam can moreover be achieved both by the use of varying angles of inclination of the flank surfaces and by varying distances D between the flanks. see the surveys are influenced. Thus, embodiments are possible in which certain patterns or lettering are impressed by means of sealed seam structure of the packaging material.
In Hinblick auf Energieeinsparungen bietet sich das Verfahren der Ultraschallverschweißung zur Herstellung von Quersiegelnähten an. Der Vorzug dieses Verfahrens gegenüber dem heute weit verbreiteten Verschweißen mittels Heißsiegeln liegt zum einen in der Einsparung von Energie und somit Kosten, zum anderen in der Möglichkeit, die eingesetzte Energie effektiv zu fokussie- ren und somit punktuell einzusetzen. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Verwendung von sehr feinen Siegelnahtstrukturen möglich wird, die alle oben in Hinblick auf die Qualitätsmerkmale definierten Anforderungen erfüllen. Bei der Verschweißung mittels Ultraschall, wobei eines der beiden Werkzeugelemente eine Sonotrode ist, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Siegelfläche mit Reliefstruktur auf der der Sonotrode zugewandten Seite des gegenüberliegenden Elements angeordnet ist. With regard to energy savings, the method of ultrasonic welding is suitable for the production of transverse sealing seams. The advantage of this method over the widespread welding by means of heat sealing on the one hand is the saving of energy and thus costs, on the other hand the possibility to effectively focus the energy used and thus to use it selectively. This, in turn, makes it possible to use very fine sealed seam structures that meet all the requirements defined above in terms of quality features. When welding by means of ultrasound, wherein one of the two tool elements is a sonotrode, it proves to be advantageous if the sealing surface is arranged with a relief structure on the sonotrode facing side of the opposite element.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung von fünf beispielhaften Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen: Figur 1a eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Siegelnahtleiste, Further advantages, features and applications will become apparent from the following description of five exemplary embodiments and the associated figures. FIG. 1 a shows a first exemplary embodiment of a sealing seam strip,
Figur 1 b eine Seitenansicht der Siegelnahtleiste mit eingezeichneter Schnittebene A-A, FIG. 1 b shows a side view of the sealing seam strip with a section plane A - A drawn in,
Figur 1 c eine senkrechte Ansicht der Siegelfläche der Siegelnahtleiste von oben, FIG. 1 c shows a vertical view of the sealing surface of the sealing seam strip from above,
Figur 1d eine Schnittansicht der Siegelnahtleiste nach A-A aus Figur 1 b,  FIG. 1 d shows a sectional view of the sealing seam strip according to A-A from FIG. 1 b,
Figur 1e eine Detailansicht des Schnitts nach A-A aus Figur 1b,  FIG. 1e shows a detail view of the section according to A-A from FIG. 1b,
Figur 2a eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer Siegelnahtleiste, FIG. 2 a shows a second exemplary embodiment of a sealing seam strip,
Figur 2b eine Seitenansicht der Siegelnahtleiste mit eingezeichneter Schnittebene A-A, FIG. 2b shows a side view of the sealing seam strip with the section plane A-A drawn in,
Figur 2c eine senkrechte Ansicht der Siegelfläche der Siegelnahtleiste von oben mit eingezeichneten Schnittebenen B-B und C-C, FIG. 2c shows a vertical view of the sealing surface of the sealing seam strip from above with the cutting planes B-B and C-C drawn in,
Figur 2d eine Schnittansicht der Siegelnahtleiste nach A-A aus Figur 2b,  2d shows a sectional view of the sealing seam strip according to A-A from FIG. 2b, FIG.
Figur 2e eine Detailansicht des Schnitts nach A-A aus Figur 2b, FIG. 2e shows a detail view of the section according to A-A from FIG. 2b,
Figur 2f eine Schnittansicht der Siegelnahtleiste nach C-C aus Figur 2c,  FIG. 2f shows a sectional view of the sealing seam strip according to C-C from FIG. 2c,
Figur 2g eine Detailansicht des Schnitts nach C-C aus Figur 2c,  FIG. 2g shows a detail view of the section according to C-C from FIG. 2c,
Figur 2h eine Schnittansicht der Siegelnahtleiste nach D-D aus Figur 2c,  FIG. 2h shows a sectional view of the sealing seam strip according to D-D from FIG. 2c,
Figur 2i eine Detailansicht des Schnitts nach D-D aus Figur 2c,  FIG. 2i shows a detail view of the section according to D-D from FIG. 2c,
Figur 2j eine Detailansicht der Reliefstruktur der Siegelnahtleiste, FIG. 2j shows a detailed view of the relief structure of the sealing seam strip,
Figur 3a eine dritte beispielhafte Ausführungsform einer Siegelnahtleiste,  FIG. 3 a shows a third exemplary embodiment of a sealing seam strip,
Figur 3b eine Seitenansicht der Siegelnahtleiste mit eingezeichneter Schnittebene A-A, FIG. 3b shows a side view of the sealing seam strip with a section plane A-A drawn in,
Figur 3c eine senkrechte Ansicht der Siegelfläche der Siegelnahtleiste von oben, Figur 3d eine FIG. 3c shows a vertical view of the sealing surface of the sealing seam strip from above, 3d figure one
Figur 3e eine  Figure 3e a
Figur 4a eine  Figure 4a a
Figur 4b eine  Figure 4b a
Figur 4c eine  Figure 4c a
Figur 4d eine  Figure 4d a
Figur 4e eine  Figure 4e a
Figur 4f eine  Figure 4f a
Figur 4g eine  Figure 4g a
Figur 5a eine  Figure 5a a
Figur 5b eine  Figure 5b a
In Figur 1 a ist eine erste Siegelnahtleiste 1 mit durchgängigen seitlich angebrachten Bohrlöchern 3 zur Befestigung in einer Verpackungsmaschine zu sehen. Die Siegelnahtleiste 1 weist die Form eines länglichen Quaders auf, wobei die Längsseite mit Reliefstruktur 10 schmaler ist als die Längsseiten mit Bohrungen 3. Die Siegelfläche 2 erstreckt sich in der dargestellten Ausführungsform über die gesamte obere Seitenfläche der Siegelnahtleiste 1. In Figur 1b ist eine Seitenansicht der Siegelnahtleiste 1 zu sehen, in der eine Schnittebene A-A senkrecht zur Siegelebene eingezeichnet ist. Figur 1c stellt eine senkrechte Ansicht der Siegelfläche 2 von oben dar. In Fi- gur 1d ist eine Querschnittsansicht X nach A-A aus Figur 1b gezeigt, die in Figur 1e nochmals als Detailansicht dargestellt ist. Zu sehen sind Erhebungen 4 in Form von parallel verlaufenden Stegen, die auf der der Basisfläche 9 abgewandten Seite Plateaus 5 ausprägen. Die Rillen bzw. Ausnehmungen 12 zwischen den Erhebungen 4 laufen zur Basisfläche 9 hin spitz zu. In dieser Ausführungsform sind die Abstände D zwischen den einzelnen Plateaus 5 sowie die Plateaubrei- ten P für alle Erhebungen 4 identisch gehalten. Die Höhe H der Erhebungen 4 über die Basisfläche 9 ist ebenfalls für alle Stege gleich, wobei das Verhältnis zwischen der Höhe H der Erhebungen 4 und dem Abstand D zwischen benachbarten Stegen 1 :2 beträgt. Darüber hinaus weisen alle Flankenflächen 6 der Erhebungen 4 den gleichen Neigungswinkel 7 von 45° gegenüber der Basisfläche 9 auf. Diese gleichmäßige Siegelflächenstruktur führt beim Verschweißen zu einer entsprechend gleichmäßigen Siegelnahtstrukturen. FIG. 1 a shows a first sealing seam strip 1 with continuous, laterally disposed boreholes 3 for fastening in a packaging machine. The sealing seam strip 1 has the shape of an elongated cuboid, wherein the longitudinal side with relief structure 10 is narrower than the longitudinal sides with holes 3. The sealing surface 2 extends in the illustrated embodiment over the entire upper side surface of the sealing seam strip 1. In Figure 1b is a side view to see the sealing seam strip 1, in which a sectional plane AA is drawn perpendicular to the sealing plane. FIG. 1c shows a vertical view of the sealing surface 2 from above. In FIG. 1d, a cross-sectional view X according to A-A from FIG. 1b is shown, which is again shown in FIG. 1e as a detailed view. To see are elevations 4 in the form of parallel webs, which form on the side facing away from the base surface 9 plateau 5. The grooves or recesses 12 between the elevations 4 taper toward the base surface 9 towards. In this embodiment, the distances D between the individual plateaus 5 as well as the plateau widths P are kept identical for all elevations 4. The height H of the elevations 4 over the base surface 9 is also the same for all webs, wherein the ratio between the height H of the elevations 4 and the distance D between adjacent webs is 1: 2. In addition, all flank surfaces 6 of the elevations 4 have the same angle of inclination 7 of 45 ° with respect to the base surface 9. This uniform seal surface structure results in a correspondingly uniform sealing seam structures during welding.
In den Figuren 2a bis 2j wird eine zweite Siegelnahtleiste V dargestellt, die eine Siegelflächenstruktur aufweist bestehend aus Erhebungen 4, die Stege mit Plateaus 5 ausbilden. An der länglichen, quaderförmigen Siegelnahtleiste in Figur 2a sind seitlich Bohrlöchern 3 zur Befestigung in einer Verpackungsmaschine angeordnet. In dieser Ausführungsform finden sich zwei Sätze parallel zueinander verlaufender Stege, die sich in einem Winkel von 90° schneiden. Im Detail ersichtlich ist diese Struktur in Figur 2j, einer Detailansicht W der Reliefstruktur der Siegelfläche 2' aus Figur 2a. Die Stege schließen mit den Längskanten des Quaders jeweils einen Winkel von 45° ein. Die Längsseite mit Reliefstruktur 10' ist schmaler als die durchbohrten Längsseiten, wobei sich die Siegelfläche 2' über die gesamte Längsseite erstreckt. Die Siegelfläche 2' ist in den Figuren 2d bis 2i in unterschiedlichen Schnitten senkrecht zur Siegelebene entlang den Schnittebenen A-A, B-B und C-C gezeigt, wie sie in den Figuren 2b und 2c festgelegt sind. Hierbei zeigt Figur 2b eine Seitenansicht und Figur 2c eine senkrechte Ansicht der Siegelfläche 2' der Siegelnahtleiste V von oben. Figur 2d stellt eine Querschnittsansicht entlang der Schnittebene A-A dar. In Figur 2e ist eine Detailansicht des Querschnitts X' aus Figur 2d gezeigt. In dieser Darstellung verläuft der Schnitt exakt durch die Schnittpunkte der Stege. Zu den Querschnitten aus den Figuren 2f bzw. 2h finden sich in den Figuren 2g bzw. 2i Detailansichten. Die Schnittansicht in Figur 2g zeigt einen Schnitt senkrecht zur Siegelfläche 2', der einen Winkel von 45° mit der Längsachse der Leiste einschließt. Der Schnitt in Figur 2i verläuft ebenfalls senkrecht zur Siegelnahtfläche und schließt mit der Schnittebene der Figur 2g einen Winkel von 90° ein. In der Ähnlichkeiten zwischen den Figuren 2g und 2i spiegelt sich die Symmetrie der Reliefstruktur 10' wieder. Die Plateaubreiten P sowie die Abstände D zwischen benachbarten parallelen Stegen sind für alle Erhebungen 4 gleich. Ebenso besitzen alle Erhebungen 4 die gleiche Höhe H, wie auch alle Flankenflächen 6 an den Erhebungen 4 den gleichen Neigungswinkel 7 von 45° aufweisen. Am Fuß der Erhebungen 4 schließt sich an die Flankenflächen 6 direkt die Basisfläche 9 an. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Basisfläche 9 in den Ausnehmungen 12 zwischen den Erhebungen 4 die Form von Quadraten auf. Das Verhältnis zwischen der Plateaubreite P der Stege und der Seitenlänge L der Quadrate beträgt 1 :2, während das Verhältnis zwischen der Höhe H der Erhebungen 4 und der Seitenlänge L 2:3 ist. Eine solche Siegelflächenstruktur führt beim Verschweißen zu einem gleichmäßigen, symmetrischen Aussehen der Siegelnahtstruktur, die aufgrund der zahlreichen sich kreuzenden Einzelnähte eine hohe Stabilität besitzt. Eine dritte beispielhafte Ausführungsform ist in den Figuren 3a bis 3e zu sehen, wobei Figur 3a eine Siegelnahtleiste 1" von der Form eines länglichen Quaders mit durchgängigen, seitlich angebrachten Bohrlöchern 3 zur Montage in einer Verpackungsmaschine darstellt. Die Reliefstruktur 10" verläuft über die gesamte Längsseite des Quaders, wobei diese schmaler ist als die Längsseiten mit Bohrungen 3. In Figur 3b ist eine Seitenansicht der Siegelnahtleiste 1" gezeigt, in der die Schnittebene A-A senkrecht zur Siegelebene definiert ist. Des weiteren findet sich in Figur 3c eine senkrechte Ansicht der Siegelfläche 2" von oben. Figur 3d besteht aus einem Schnitt entlang der Schnittebene A-A. Dieser Schnitt ist in Figur 3e in einer Detailansicht dargestellt. Zu sehen sind in Figur 3e parallele Stege bildende Erhebungen 4, die oben gekrümmte Flächen 11 aufweisen sowie an den Seiten ebene Flankenflächen 6 mit jeweils gleichem Nei- gungswinkel 7. Die Höhen H aller Erhebungen 4 über die Basisfläche 9 sind identisch. Der spitze Winkel, den die Flankenflächen 6 jeweils mit der Tangente 8 an den höchsten Punkt einer Erhebung 4 einschließen, beträgt 45°. Das Verhältnis zwischen der Höhe H und dem Abstand D zwischen benachbarten Stegen ist 1 :2. Das Verhältnis zwischen Steghöhe H und Krümmungsradius der gekrümmten Flächen 1 1 beträgt 8: 1. Die Ausnehmungen 12 zwischen den Stegen laufen zur Basisfläche 9 hin spitz zu. Eine derartige Siegelflächenstruktur führt beim Versiegeln zu einer Siegelnahtstruktur mit einem gleichmäßigem Muster, deren Einzelnähte aufgrund der Abfindungen ein weiches, fließendes Aussehen der Versiegelung erzeugen. FIGS. 2 a to 2 j show a second sealing seam strip V, which has a sealing surface structure consisting of elevations 4, which form webs with plateaus 5. On the elongated, cuboid sealing seam strip in FIG. 2a, boreholes 3 are arranged laterally for attachment in a packaging machine. In this embodiment, there are two sets of mutually parallel webs, which intersect at an angle of 90 °. This structure can be seen in detail in FIG. 2j, a detailed view W of the relief structure of the sealing surface 2 'from FIG. 2a. The webs each close at an angle with the longitudinal edges of the cuboid 45 °. The longitudinal side with relief structure 10 'is narrower than the pierced longitudinal sides, wherein the sealing surface 2' extends over the entire longitudinal side. The sealing surface 2 'is shown in FIGS. 2d to 2i in different sections perpendicular to the sealing plane along the sectional planes AA, BB and CC, as defined in FIGS. 2b and 2c. Here, FIG. 2b shows a side view and FIG. 2c shows a vertical view of the sealing surface 2 'of the sealing seam strip V from above. FIG. 2d shows a cross-sectional view along the sectional plane AA. FIG. 2e shows a detailed view of the cross section X 'from FIG. 2d. In this illustration, the cut runs exactly through the intersections of the webs. For the cross sections from FIGS. 2f and 2h, detailed views are shown in FIGS. 2g and 2i, respectively. The sectional view in Figure 2g shows a section perpendicular to the sealing surface 2 ', which forms an angle of 45 ° with the longitudinal axis of the bar. The section in FIG. 2i likewise runs perpendicular to the sealing seam surface and encloses an angle of 90 ° with the sectional plane of FIG. 2g. The similarities between FIGS. 2g and 2i reflect the symmetry of the relief structure 10 '. The plateau widths P and the distances D between adjacent parallel webs are the same for all elevations 4. Likewise, all elevations 4 have the same height H, as well as all flank surfaces 6 at the elevations 4 have the same inclination angle 7 of 45 °. At the foot of the elevations 4, the base surface 9 adjoins the flank surfaces 6 directly. In the present embodiment, the base surface 9 in the recesses 12 between the elevations 4 in the form of squares. The ratio between the plateau width P of the ridges and the side length L of the squares is 1: 2, while the ratio between the height H of the ridges 4 and the side length L is 2: 3. Such a sealing surface structure leads during welding to a uniform, symmetrical appearance of the sealed seam structure, which has a high stability due to the numerous intersecting individual seams. A third exemplary embodiment can be seen in Figures 3a to 3e, wherein Figure 3a shows a sealing seam strip 1 "of the shape of an elongated cuboid with continuous, laterally mounted boreholes 3 for mounting in a packaging machine 3b shows a side view of the sealing seam strip 1 ", in which the sectional plane AA is defined perpendicular to the sealing plane, and furthermore, a vertical view of the sealing surface 2 is shown in FIG " from above. Figure 3d consists of a section along the cutting plane AA. This section is shown in detail in FIG. 3e. 3e show parallel webs forming elevations 4, which have curved surfaces 11 at the top and flat sides 6 on the sides, each with the same inclination angle 7. The heights H of all elevations 4 over the base surface 9 are identical. The acute angle, which include the flank surfaces 6 each with the tangent 8 at the highest point of a survey 4, is 45 °. The ratio between the height H and the distance D between adjacent lands is 1: 2. The ratio between web height H and radius of curvature the curved surfaces 1 1 is 8: 1. The recesses 12 between the webs run towards the base surface 9 towards pointed. Such a seal surface structure results in a seal pattern with a uniform pattern during sealing, the single seams of which, due to the settlements, create a smooth, flowing appearance of the seal.
Gezeigt ist in den Figuren 4a bis 4g eine vierte erfindungsgemäßen Siegelnahtleiste 1 "'. In Figur 4a ist eine Siegelnahtleiste 1 "' zu sehen, die im Wesentlichen die Form eines länglichen Quaders mit seitlich angeordneten Montagebohrungen 3 aufweist. Die Reliefstruktur 10"' umfasst eine gesamte Längsseite des Quaders, die schmaler ist als die Längsseiten mit Bohrungen 3. In der Seitenansicht der Siegelnahtleiste 1 "' in Figur 4b ist die Schnittebene A-A senkrecht zur Siegelebene festgelegt. Eine senkrechte Ansicht der Siegelfläche 2"' von oben findet sich in Figur 4c. Figur 4d umfasst eine Schnittansicht entlang der Schnittebene A-A. Eine Detailansicht dieses Schnitts ist in Figur 4e dargestellt. Zu sehen sind die Erhebungen 4 in Figur 4e als parallel verlaufenden Stege mit Plateaus 5 sowie ebenen Flankenflächen 6 an den Seiten, die alle den gleichen Neigungswinkel 7 aufweisen. Die Plateaus 5 der beiden äußeren Erhebungen 4 besitzen identische Plateau breiten P', die sich von den restlichen jeweils identischen Plateaubreiten P der inneren Erhebungen 4 unterscheiden. Das Verhältnis zwischen inneren und äußeren Plateaubreiten beträgt 1 :2. Die Höhe H aller Erhebungen 4 über der Basisfläche 9 ist gleich. Die Flankenflächen 6 schließen mit der Basisfläche 9 spitze Winkel von 45° ein. Das Verhältnis zwischen der Höhe H und dem Abstand D zwischen benachbarten Stegen beträgt 1 :2. Die Ausnehmungen 12 zwischen den Stegen laufen zur Basisfläche 9 hin spitz zu. Die äußeren Flankenflächen 6 der beiden äußersten Erhebungen stehen jeweils senkrecht auf der Basisfläche. Außerdem weisen die äußeren Erhebungen jeweils eine Fase in Form von gekrümmten Fläche 1 1 mit identischem Krümmungsradius R' auf. Dabei gilt, dass das Verhältnis zwischen äußerer Plateaubreite P' und Krümmungsradius R' 4:3 beträgt. Darüber hinaus ist die Fase symmetrisch bezüglich einer Geraden ausgestaltet, die mit der Basisfläche 9 einen Winkel von 45° einschließt und durch den Krümmungsmittelpunkt des Krümmungsradius R' verläuft. Ebenso weist die Siegelnahtleiste " an den Rändern der Siegelfläche 2"' Fasen mit Radius R" auf. Die Figuren 5a und 5b zeigen eine letzte beispielhafte Ausführungsform. Wie in Figur 5a zu sehen ist, umfasst die Reliefstruktur 10"" dieser Siegelnahtleiste 1"" lediglich zwei Erhebungen 4 in Form von parallel zur Längsseite der Siegelnahtleiste 1 "" über die gesamte Siegelfläche 2"" verlaufenden Stegen. Diese Stege mit Plateaus 5 weisen seitlich an die Plateaus 5 anschließende Fasen in Gestalt von gekrümmten Flächen 1 1 mit Krümmungsradius R'" auf. In Figur 5b ist eine Querseite, der im Wesentlichen länglich, quaderförmigen Siegelnahtleiste 1 "" gezeigt. 4a to 4g show a fourth sealing seam strip 1 "'according to the invention. In FIG. 4a, a sealing seam strip 1"' can be seen which essentially has the shape of an elongated cuboid with laterally arranged mounting holes 3. The relief structure 10 "'comprises an entire longitudinal side of the cuboid, which is narrower than the longitudinal sides with holes 3. In the side view of the sealing seam strip 1"' in Figure 4b, the section plane A-A is set perpendicular to the sealing plane. A vertical view of the sealing surface 2 '"from above is shown in Figure 4c, Figure 4d shows a sectional view along the section plane AA A detailed view of this section is shown in Figure 4e The elevations 4 in Figure 4e are shown as parallel webs Plateaus 5 and flat flank surfaces 6 on the sides, which all have the same angle of inclination 7. The plateaus 5 of the two outer elevations 4 have identical plateau widths P ', which differ from the rest of each identical plateau widths P of the inner elevations between inner and outer plateau widths is 1: 2. The height H of all elevations 4 above the base surface 9 is the same The flank surfaces 6 include acute angles of 45 ° with the base surface 9. The ratio between the height H and the distance D between adjacent ones Webs is 1: 2. The recesses 12 between the webs taper toward the base surface 9. D he outer flank surfaces 6 of the two outermost elevations are each perpendicular to the base surface. In addition, the outer elevations each have a chamfer in the form of curved surface 1 1 with identical radius of curvature R 'on. In this case, the ratio between the outer plateau width P 'and the radius of curvature R' is 4: 3. In addition, the chamfer is designed symmetrically with respect to a straight line, which forms an angle of 45 ° with the base surface 9 and extends through the center of curvature of the radius of curvature R '. Likewise, the sealing seam strip has "chamfers with radius R" at the edges of the sealing surface 2. Figures 5a and 5b show a last exemplary embodiment As can be seen in Figure 5a, the relief structure 10 comprises "" this sealing seam strip 1 "". only two elevations 4 in the form of webs extending parallel to the longitudinal side of the sealing seam strip 1 "" over the entire sealing surface 2 "." These webs with plateaus 5 have chamfers adjoining the plateaus 5 in the form of curved surfaces 11 having a radius of curvature R ". on. FIG. 5b shows a transverse side, which is essentially oblong, block-shaped sealing seam strip 1 "".
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den abhängigen Ansprü- chen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenhei- ten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen und die Betonung der Unabhängigkeit der einzelnen Merkmale voneinander wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet. For purposes of the original disclosure, it is to be understood that all features as embodied by the present specification, the drawings, and the dependent claims, or even if they have been concretely described only in connection with certain further features, both individually and in any combination with other features or feature groups disclosed herein are combinable, unless this was expressly excluded or technical conditions such Make combinations impossible or pointless. On the comprehensive, explicit representation of all conceivable combinations of features and the emphasis on the independence of the individual features of each other is here omitted only for the sake of brevity and readability of the description.
W 201 Λ Λ W 201 Λ Λ
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Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Siegelnahtleiste 1 sealing seam strip
1' Siegelnahtleiste  1 'sealed seam strip
1" Siegelnahtleiste  1 "sealed seam strip
1 '" Siegelnahtleiste  1 '"Sealing seam strip
1 "" Siegelnahtleiste  1 "" sealing seam strip
2 Siegelfläche  2 sealing surface
2' Siegelfläche  2 'sealing surface
2" Siegelfläche  2 "sealed area
2"' Siegelfläche  2 "'sealed area
2"" Siegelfläche  2 "" sealed area
3 Bohrloch  3 borehole
4 Erhebung  4 survey
5 Plateau  5 plateau
6 Flankenfläche  6 flank area
7 Neigungswinkel  7 tilt angle
8 Tangente  8 tangent
9 Basisfläche  9 base area
10 Reliefstruktur  10 relief structure
10' Reliefstruktur  10 'relief structure
10" Reliefstruktur  10 "relief structure
10'" Reliefstruktur  10 '"relief structure
10"" Reliefstruktur  10 "" relief structure
11 Gekrümmte Fläche  11 Curved surface
12 Ausnehmung  12 recess
D Abstand  D distance
H Höhe  H height
L Seitenlänge  L side length
P Plateaubreite  P plateau width
P' Plateaubreite  P 'plateau width
R Krümmungsradius  R radius of curvature
R' Krümmungsradius  R 'radius of curvature
R" Krümmungsradius  R "radius of curvature
R'" Krümmungsradius  R '"radius of curvature
W Detailansicht nach Fig. 2a  W detailed view of Fig. 2a
X Querschnittsansicht nach Fig. 1d X cross-sectional view of Fig. 1d
X' Querschnittsansicht nach Fig. 2d . _ X 'cross-sectional view of Fig. 2d , _
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X" Querschnittsansicht nach Fig. 3dX "cross-sectional view of Fig. 3d
Χ'" Querschnittsansicht nach Fig. 4dQuerschnitts' "Cross-sectional view of Fig. 4d
Y Querschnittsansicht nach Fig. 2fY cross-sectional view of Fig. 2f
Υ' Querschnittsansicht nach Fig. 4a ζ Querschnittsansicht nach Fig. 2h Querschnitts' Cross-sectional view of Fig. 4a ζ cross-sectional view of Fig. 2h

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P atent claims
1. Werkzeug zur Herstellung einer Siegelnaht bestehend aus zwei aufeinander zu bewegbaren Elementen, von denen eines eine Siegelfläche (2, 2', 2", 2"', 2"") mit einer vorzugs- weise ebenen Basisfläche (9) und auf der Basisfläche (9) aufgesetzter Reliefstruktur (10,1. Tool for producing a sealing seam consisting of two elements that can be moved towards one another, one of which has a sealing surface (2, 2 ', 2", 2"', 2"") with a preferably flat base surface (9) and on the Base surface (9) of an applied relief structure (10,
10', 10", 10"', 10"") aufweist, 10', 10", 10"', 10""),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
sich die Reliefstruktur (10, 10', 10", 10"', 10"") aus einer Vielzahl von Erhebungen (4), die über die Basisfläche (9) hervorstehen, zusammensetzt, die in einer Schnittansicht senk- recht zur Siegelfläche (2, 2', 2", 2"', 2"") in einem Abstand D zwischen 1 ,2 mm und 0,4 mm, vorzugsweise zwischen 1 ,0 mm und 0,5 mm, am besten zwischen 0,9 mm und 0,6 mm zueinander angeordnet sind. the relief structure (10, 10', 10", 10"', 10"") is composed of a large number of elevations (4) which protrude above the base surface (9), which in a sectional view are perpendicular to the sealing surface ( 2, 2', 2", 2"', 2"") at a distance D between 1.2 mm and 0.4 mm, preferably between 1.0 mm and 0.5 mm, best between 0.9 mm and are arranged 0.6 mm apart.
2. Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) auf der Basisfläche (9) als Stege ausgebildet sind. 2. Tool according to claim 1, characterized in that the elevations (4) on the base surface (9) are designed as webs.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe H der Erhebungen (4) über der Basisfläche (9) zwischen 0,6 mm und 0,1 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 0,2 mm, am besten zwischen 0,45 mm und 0,25 mm beträgt. 3. Tool according to claim 1 or 2, characterized in that the height H of the elevations (4) above the base surface (9) is between 0.6 mm and 0.1 mm, preferably between 0.5 mm and 0.2 mm, is best between 0.45 mm and 0.25 mm.
4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen als Plateaus (5) bestehend aus Flächenabschnitten mit konstantem Abstand zur Basisfläche (9) ausgebildet sind. 4. Tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the elevations are designed as plateaus (5) consisting of surface sections with a constant distance from the base surface (9).
5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Plateaus (5) eine Breite P von höchstens 0,30 mm, vorzugsweise zwischen 0,20 mm und 0,05 mm, am besten zwischen 0,17 mm und 0,08 mm aufweisen. 5. Tool according to claim 4, characterized in that the plateaus (5) have a width P of at most 0.30 mm, preferably between 0.20 mm and 0.05 mm, most preferably between 0.17 mm and 0.08 mm exhibit.
6. Werkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) an die Plateaus (5) anschließende ebene Flankenflächen (6) besitzen, die mit der Plateauebene einen spitzen Winkel (7) zwischen 20° und 70°, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, am besten zwischen 40° und 50° bilden. 6. Tool according to claim 4 or 5, characterized in that the elevations (4) have flat flank surfaces (6) adjoining the plateaus (5) which form an acute angle (7) between 20° and 70° with the plateau plane, preferably between 30° and 60°, preferably between 40° and 50°.
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege sich kreuzen. 7. Tool according to one of claims 2 to 6, characterized in that the webs cross each other.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) zwei Sätze aus jeweils einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufender Stege bilden, die sich in einem Winkel zwischen 60° und 120°, vorzugsweise zwischen 70° und 110°, am besten zwischen 80° und 100° schneiden. 8. Tool according to one of claims 2 to 7, characterized in that the elevations (4) have two sets, each consisting of a plurality of parallel to each other Form webs that intersect at an angle between 60° and 120°, preferably between 70° and 110°, best between 80° and 100°.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis -^L zwischen dem Volumen der Ausnehmungen (12) VA und einem Basisvolumen Tool according to one of claims 1 to 8, characterized in that the ratio -^L between the volume of the recesses (12) V A and a base volume
VB, welches sich als Produkt aus der Basisfläche (9) und der Höhe H der höchsten Erhebung (4) über der Basisfläche (9) berechnet, zwischen 0,68 und 0,25, vorzugsweise zwischen 0,63 und 0,30, am besten zwischen 0,58 und 0,35 beträgt, wobei das Volumen der Ausnehmungen (12) VA gegeben ist durch das Basisvolumen VB abzüglich des Volumens der Erhebungen (4) über der Basisfläche V B , which is calculated as the product of the base area (9) and the height H of the highest elevation (4) above the base area (9), between 0.68 and 0.25, preferably between 0.63 and 0.30, is best between 0.58 and 0.35, the volume of the recesses (12) V A being given by the base volume V B minus the volume of the elevations (4) above the base surface
(9). (9).
10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) an der der Basisfläche (9) abgewandten Seite einen gekrümmten Flächenabschnitt (11) vorzugsweise mit konstantem Krümmungsradius (R, R', R'") aufweisen. 10. Tool according to one of claims 1 to 9, characterized in that the elevations (4) on the side facing away from the base surface (9) have a curved surface section (11), preferably with a constant radius of curvature (R, R ', R'") .
1 1. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmtem Flächen (11) einen Krümmungsradius (R, R', R'") von höchstens 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,15 mm und 0,05 mm, am besten zwischen 0,12 mm und 0,08 mm aufweisen. 1 1. Tool according to claim 10, characterized in that the curved surfaces (11) have a radius of curvature (R, R ', R'") of at most 0.5 mm, preferably between 0.15 mm and 0.05 mm best have between 0.12 mm and 0.08 mm.
Werkzeug nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) an die gekrümmten Flächen (1 1) anschließende ebene Flankenflächen (6) aufweisen, die mit der Tangente (8) an den höchsten Punkt der Erhebung (4) einen spitzen Winkel (7) zwischen 20° und 70°, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, am besten zwischen 40° und 50° einschließen. Tool according to claim 10 or 11, characterized in that the elevations (4) have flat flank surfaces (6) adjoining the curved surfaces (1 1), which have a point with the tangent (8) to the highest point of the elevation (4). Include angle (7) between 20° and 70°, preferably between 30° and 60°, best between 40° and 50°.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Werkzeugelemente aus einer Sonotrode besteht, wobei sich die Siegelfläche (2, 2', 2", 2'", 2"") mit Relief struktur (10, 10', 10", 10"', 10"") vorzugsweise auf dem entsprechenden Gegenelement zur Sonotrode angeordnet ist. Tool according to one of claims 1 to 12, characterized in that one of the two tool elements consists of a sonotrode, the sealing surface (2, 2', 2", 2'", 2"") having a relief structure (10, 10 ', 10", 10"', 10"") is preferably arranged on the corresponding counter element to the sonotrode.
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