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La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la production en continu d'un tube à soufflets en matière plastique pourvu d'un joint soudé à chaud perfectionné. jusqu'ici, pour produire des tubes à soufflets en matiè- re plastique, on faisait passer des bandes continues de matière plastique dans un poste de façonnage comportant des plaques de façonnage et des lames pour la formation des soufflets. Chaque bande prenait alors la forme désirée comportant des replis latéraux ou soufflets ; onrepliait les extrémités latérales opposées des bandes l'une sur l'autre de manière à former un joint, et on soudait ensemble les parties se recouvrant l'une l'autre.
Il fallait d' abord découper la¯ matière de départ à savoir les bandes continues de
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matière plastique en bandes de largeur appropriée à partir d'une matière plastique en feuille et les enrouler sur des bobinoirs, et
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on utilisait alo;r8: c,es b9:es;.Qontinue pour.former par après un tube à souffler
La 'présente invention a@pour buts, de, procurer : un procédé et un appareil pour produire en continu plusieurs tubes à soufflets d'une manière facile et rapide ; un tube à soufflet comportant un joint durable à soudu- re double très résistant ;
un procédé et un appareil pour le soudage à chaud des épaisseurs de matière thermoplastique l'une à l'autre qui convien- nent fort bien à une production en continu très rapide ; un appareil pour la production en continu d'un tube à soufflets qui ait un fonctionnement efficace et soit de construc- tion simple.
Ces buts et d'autres encore ressortiront plus clairement de la description suivante et des dessins annexés.
Pour mettre en oeuvre une forme d'exécution de la pré- sente invention, on extrude à sec une matière thermoplastique à partir d'une masse fondue de cette matière, à travers une filière annulaire pour former un tube sens soudure gonflé. Le tube est extrait de la filière par une paire de cylindres presseurs espa- cés du point d'extrusion. Les cylindres presseurs servent égale- ment à aplatir le tube gonflé, sous forme d'un ruban à double épaisseur. Le ruban aborde alors plusieurs organes de refendage horizontalement alignés, disposés transversalement au chemin du ruban en mouvement. Les organes de refendage sont d'abord ajustés jusqu'à ce que l'intervalle qui les sépare convienne à l'opération et sont ensuite fixés sur une tige d'alignement.
Ces derniers orga- nes divisent le ruban original en plusieurs bandes séparées dis- posées en deux couches. Les deux couches coexcensives de bandes sont séparées l'une de l'autre et les bandes de chaque couche sont amenées par l'intermédiaire de rouleaux de guidage à des postes
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de façonnage ou. chaque bande prend là forme d'un tube comportant des parois latérales opposées à soufflets qui sont interposées en- tre les parois inférieures et supérieures parallèles. Les extré- mités latérales libres de chaque bande après le façonnage., se re- couvrent sur la paroi supérieure et sont fixées l'une à l'autre pour former un joint, comme on l'exposera en détails plus loin.
Un élément de soudage à chaud réglable, comportant deux lèvres saillantes de forme arrondie disposées parallèlement aux axes longitùdinaux des parties à recouvrement du joint de chacune des bandes et de la plaque de façonnage sur laquelle est disposée la bande, est placé près d'une partie d'extrémité d'une plaque de façonnage de chaque poste de façonnage. Les parties à recouvrement du joint de chaque bande glissent contre les deux lèvres de sou- dage et sont soudées l'une à l'autre ce qui aboutit à la formation d'un joint longitudinal comportant deux lignes de soudures paral- lèles séparées l'une de l'autre.
La partie d'extrémité de la plaque de façonnage disposée en regard des lèvres de l'élément de soudage à chaud est trouée, Les dimensions de ce trou permettent aux lèvres de l'élément de soudage à chaud d'y pénétrer et de dégager toute la périphérie du trou. Comme l'élément de soudage peut être réglé par rapport au trou fixé de la plaque de façonnage, les lèvres de l'élément de soudage peuvent occuper différentes positions par rapport au trou et les bords des lèvres peuvent occuper différentes positions,fi- xes dans le trou de la plaque de façonnage. Les parties à recou- vrement du joint de chaque bande sont supportées sur la partie non trouée de la plaque de façonnage et passent au-dessus et dans le trou de la plaque de façonnage tout en glissant contre les lèvres saillantes de l'élément de soudage.
Un arc de contact se formera ainsi entre les lèvres arrondies de l'élément de soudage à chaud et la bande de matière plastique, dont la. grandeur peut être faci- lement réglée en disposant convenablement les lèvres 'en regard du trou de la plaque de façonnage et constitue un facteur réglable de
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la formation du joint du tube à soufflets. Le tube à soufflets formé passe alors entre un second jeu de cylindres compresseurs après quoi, chaque tube terminé est enroulé sur un bobinoir en attendant d'être utilisé.
Le tube à soufflets produit suivant le processus décrit ci-dessus possède deux soudures espacées disposées sur une de ses surfaces; les soudures définissent le joint longitudinal du tube.
Le joint final du tube-est solide, durable et très résistant. Le nombre et les dimensions des tubes à soufflets simultanément for- més sont déterminés par la dimension du tube extrudé initialement, et par la largeur des bandes qui sont formées à partir de ce tube par les organes de refendage. Les dimensions de l'appareil de façon- nage doivent évidemment convenir à la formation des tubes désirés.
Le tube à soufflets produit peut être utilisé dans beaucoup de do- maines, par exemple, pour emballer des produits alimentaires ou d' autres articles.
Afin que l'invention soit mieux comprise, on la décrira avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique de l'appareil suivant la présente invention ; la figure 2 est une vue fragmentaire en élévation, à plus grande échelle, suivant la ligne 2-2.de la figure 1; la figure 3 est une coupe à plus grande échelle du tube aplati, suivant la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est une coupe à plus grande échelle, suivant la ligne 4-4 de la figure 1; la figure 5 est une coupe à plus grande échelle, suivant la ligne 5-5 de la figure 2; la figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5; la figure 7 est une coupe transversale d'un tube termi-
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né suivantt 1?invention;
la figure 8 est une vue fragmentaire en bout, en éléva-
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tion, des organes de refendage et des rouleaux de guidage associés utilisés dans le processus suivant l'invention; et la figure 9 est une vue en perspective des éléments de soudage à chaud utilisés dans le processus suivant l'invention.
Sur la figure 1, le chiffre de référence 10 désigne un support pour un extrudeur 12 qui fait fondre une composition ther- moplastique et la presse à travers une filière comportant un orifi- ce annulaire de manière à former un tube sans soudure 16. Des dis- positifs, non représentés, sont prévus pour amener un agent de gonflage, comme de l'air, dans le tube 16.
Deux cylindres presseurs 18 et 20 servent à retenir l'a- gent de gonflage dans le tube 16 ainsi qu'à extraire le tube de la filière d'extrusion 14 dans un sens pratiquement vertical. Le cy- lindre presseur 18 peut tourner sur l'arbre 22, et le cylindre 20 sur l'arbre 24. Les arbres 22 et 24 sont à leur tour tourillonés dans des paliers 26 et 28, respectivement, qui sont supportés par un cadre 30 qui est à son tour supporté par un cadre principal 31.
Un des cylindres 18 et 20, ou les deux, sont entraînés par un dis- positif classique, non représenté, et tournent à la même vitesse périphérique. Un ruban double 32 est formé par la pression des cy- lindres presseurs 18 et 20. Le ruban 32 passe alors sur un rouleau de guidage 34 qui supporte le ruban en mouvement avant son refen- dage par plusieurs lames 38 qui le divisent en plusieurs bandes dou- bles séparées, de largeur prédéterminée.
La figure 8 permet de se rendre compte que chaque lame 38 est fixée à un support de lame 36 qui est à son tour supporté sur un arbre 40 qui maintient les supports des lames et les lames hori- zontalement alignés. Les lames 38 sont disposées transversalement dans le chemin devancement du ruban double en matière plastique en mouvement 32.
Les supports des lames 36 peuvent être réglés en les faisant glisser sur la périphérie de l'arbre 40, et peuvent ainsi être disposés à des intervalles prédéterminés désirés longitudinale- ment sur l'arbre 40. Les supports des lames peuvent utiliser des col- lier! fendus 39 ou des dispositifs équivalents, qui sont fixéede
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manière à pouvoir être desserrés sur l'arbre 40. Ainsi, en abordant les lames 38 de la manière montrée sur la figure 8, le tube aplati 32 (cfr figure 3) sera fendu en plusieurs sections qui sont chacune composées de couches superposées coextensives de bandes de matière thermoplastique séparées 42 et 44 (figure 4). La largeur des bandes 42 et 44 dépend,
évidemment de l'intervalle qui sépare les porte- lames 36 disposés longitudinalement sur l'arbre 40 qui les supporte
Les bandes 42 et 44 sont formées des deux couches du ru- ban initial 32 et peuvent avoir la même largeur ou des largeurs dif- férentes, dépendant de l'espacement des lames. Il est à remarquer à propos .de la figure 4, que les parties d'extrémité 46 formées par les lames 38 doivent être aussi étroites que possible et qu'elles sont envoyées dans un collecteur de déchets 48, comme montré sur la figure 1, pour être refondues.
Après l'opération de refendage, les bandes séparées 42 et 44 passent sur un rouleau de guidage 50 avant d'être séparées. A- près ce passage, une série de bandes 44 continue vers le bas, comme montré sur les figures 1 et 8, et la seconde série de bandes 42 s' écarte latéralement des bandes 44 pour passer sur un second rouleau de guidage 52 disposé à côté du rouleau de guidage 50.
Chaque bande de matière plastique dans les séries 42 et 44 passe alors dans des postes de façonnage comme montré sur la fi- gure 1, où elle prend une forme tubulaire comportant des parois laté- rales opposées à soufflets et des parois inférieures et extérieures opposées ; la paroi supérieure .comporte un joint longitudinal formé par le recouvrement des parties d'extrémité latérales opposées de chaque bande.
L'appareil de façonnage utilisé dans chaque poste de fa- çonnage 54 est du type bien connu dans le métier. Il est à remar- quer à propos des figures 2 et 5 que l'appareil de façonnage peut comporter une plaque de façonnage d'une seule pièce 56. Une coupe transversale de la plaque représentée 56 définit, en générale la section transversale d'un tube désiré comportant des soufflets la-
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téraux opposés. L'appareil de façonnage utilisé comporte également des lames opposées 60 servant à former les soufflets qui coopèrent avec la plaque de façonnage 56 pour la formation du tube désiré.
La périphérie extérieure de la plaque de façonnage est lisse, et contribue ainsi à éliminer les faux plis qui peuvent se former dans les bandes de matière thermoplastique et à supporter ces bandes pendant l'opération de soudage que l'on décrira ci-après.
Ainsi,après l'opération de refendage, les bandes de ma- tière plastique glissent contre la périphérie extérieure de la pla- que de façonnage 56 et des bords intérieurs des lames qui forment les soufflets 60 et prennent la forme montrée sur la figure 5. Cha- que bande de matière plastique 42 et 44 a la forme d'un, tube aplati comportant des soufflets opposés et des parties de recouvrement du joint 58, définies par le recouvrement des extrémités latérales opposées de chaque bande.
Après le façonnage de chaque bande en matière thermoplas- tique sous forme d'un tube à soufflets, des dispositifs sont prévus ' pour souder ensemble les parties à recouvrement de chaque bande. Le dispositif prévu pour l'opération de soudage comporte un élément mobile de soudage à chaud 64 représenté sur la figure 9. Cet élé- ment de soudage est de préférence fait en un matériau qui ne se cor- rode pas et qui est bon conducteur thermique, comrae du laiton, de l'aluminium ou de l'acier inoxydable, et comporte un trou longitu- . dinal 66 dans lequel est inséré un élément chauffant réglable en fon me de cartouche 68, qui permet le réglage de la température de 1' élément de soudage.
Des lèvres saillantes de forme arrondie 70 font corps avec Isolément de soudage 64. La surface la plus extérieure des parties à recouvrement de chaque bande de matière plastique façonnée glisse contre les lèvres 70; les parties qui se recouvrent sont ainsi soudées l'une à l'autre de manière à former un joint com- portant deux soudures soudées à chaud espacées l'une de l'autre qui s'étendent longitudinalement dans ces parties à recouvrement et qui sont solides et durables. Les lèvres sont parallèles à l'axe longi- tudinal des bandes de matière plastique qu'elles attaquent pendant
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le déroulement normal de l'opération de soudage.
Le fonctionnement de l'élément de soudage 64 sera même cas- pris en se référant à la figure 5. Il est à remarquer à propos de cette figure que les lèvres 70 de chaque élément de soudage 64 for- @ ment la soudure double dans les parties à recouvrement de chaque tube, en coopérant avec un trou ménagé dans une face de la plaque de façonnage 56. Il est.à remarquer à propos de la figure 6, qu'une surface 71 de la plaque de façonnage sur laquelle glissent les par- ties de recouvrement du joint du tube façonné 42, s'étend à son extrémité inférieure au delà de la surface de la face opposée de la plaque de façonnage.
Cette surface 71 est trouée en 72, comme mon- tré sur la figure 6, ce qui permet aux lèvres 70 de l'élément de soudage à chaud réglable 64 fixées en regard de ce trou, de presser les parties à recouvrement 58, ou parties du joint, du tube façon- né en mouvement dans ce trou. Les surfaces des bords des lèvres saillantes 70 de chaque élément de soudage, à cause de leur forme arrondie, entreront en contact avec une plus grande surface de la pellicule de matière plastique en mouvement, ou augmenteront leur arc de contact avec cette matière, lorsque les positions fixes des sont avancées vers la gauche, comme représenté, pour presser de plus grandes zones des parties à recouvrement en matière plastique dans le trou 72 et contre les bords des lèvres.
On peut naturelle- ment évider la surface 71 d'une plaque de façonnage 56 jusqu'à une profondeur suffisante sans devoir la trouer en 72. La partie plane non trouée de la plaque de façonnage supporte évidemment les par- ties à recouvrement du ruban en mouvement. La coopération qui se produit entre les lèvres 70 de l'élément de soudage 64 et la face trouée de la plaque de façonnage 56 permet à des zones désirées de la pellicule en matière plastique d'aborder les lèvres des éléments de soudage. La soudure formée dans le tube dépend ainsi de la vi- tesse d'avancement de la bande de matière thermoplastique, de la température des lèvres des éléments de sciage ainsi que de l'arc de contact entre les lèvres et la bande contre laquelle elles glis- sent.
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Pour faire varier les arcs de contact avec les bandes de- matière thermoplastique, les éléments de soudage à chaud 64 sont réglables par rapport à la plaque de façonnage fixe 56. Chaque élé- ment de soudage 64, comme représenté sur la figure 6, est fixé à une monture 69 qui est de préférence en matière réfractaire comme de la "Transite", au moyen de vis 77 ou d'autres dispositifs équiva, lents. Cette monture est à son tour fixée à un profilé de support 65 au moyen d'une vis 67 qui se visse dans la surface arrière ta- raudée de la monture 69 après avoir traversé une fente 75 ménagée dans le profilé.
Une tension adéquate entre la monture 69 de 1' @ élément de chauffage et le profilé de support 65 est assurée par un ressort hélicoïdal 63 qui vient s'intercaler entre la surface arriè- re du profilé de support 65 et la surface inférieure de la tête de la vis de fixation 67.
Un dispositif de réglage, comme un écrou ten- deur 85 qui attaque une tringle 73 fixée à la surface arrière du pro- filé de support 65 permet de régler avec précision la distance qui sépare les lèvres 70 de l'élément de soudage de la plaque de façon-, nage opposée 56 ainsi que l'arc de contact résultant qui est réali- sé entres les lèvres 70 et la pellicule de matière thermoplastique, La pellicule de matière thermoplastique en mouvement est maintenue sous une certaine tension ce qui permet aux lèvres des éléments de soudage à chaud d'amener les parties de recouvrement du joint dans l'évidement 72. sans séparer ces parties l'une de l'autre. La dis- position optimum des lèvres 70 par rapport à l'évidement 72 de la plaque de façonnage 56 peut être facilement déterminée de manière empirique par les spécialistes en ces matières.
Après le contact par glissement qui se produit entre la pellicule de matière plastique en mouvement et les lèvres de l'élé- ment de soudage à chaud 64, qui peut être de préférence recouvert d'une matière, telle que du Teflon, pour réduire le coefficient de frottement, deux soudures.longitudinales 78, comme représenté sur la figure 7,sont formées dans les parties à recouvrement ou dans le joint du tube à soufflets qui-sort du poste de façonnage. Les
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soudures doubles 78 assurent l'obtention d'un produit qui comporte un joint résistant et durable, qui peut être soumis à un maniement brutal et à un service prolbngé sans défaillance.
En sortant des postes de façonnage 54, les tubes à souf- flets 42 passent sur un rouleau de guidage 84 avant de passer entre une seconde paire de cylindres presseurs 86 et 88 représentés sur la figure 1. En sortant de cette dernière paire de cylindres presseurs, le tube façonné 42 est complètement aplati et possède une section représentée sur la figure 7. 11 est à remarquer à propos de cette dernière figure, que le tube final plat possède des parois latéra- les opposées à soufflets 80 qui sont intercalées entre une paroi supérieure 81, sur laquelle sont disposées les parties à recouvre- ment 58, et une paroi inférieure 83. Ces parties à recouvrement com- portent un joint et sont maintenues l'une contre l'autre par deux soudures à chaud 78. Ces soudures sont durables et ne cèdent pas facilement.
Les tubes plats passent alors sur un rouleau de guidage 90 avant d'être enroulés sur une bobine 94 (figure 1) à couple compensé pour empêcher la vitesse périphérique d'augmenter lorsque le diamètre de la bobine augmente.. Le tube à soufflets façonné 44 passe sur un rouleau de guidage 92 avant d'être enroulé sur une bobine 96 également à couple compensé.
Le procédé et l'appareil perfectionnés qui ont été dé- crits permettent de produire des tubes séparés comportant des souf- flets latéraux opposés et un nouveau joint à soudure double très résistant, d'une manière rapide et économique. Le processus connu suivant lequel, les bandes étaient coupées à la largeur désirée et étaient enroulées sur des bobines avant d'être façonnées n'est plus utilisé. L'appareil représenté est de fonctionnement simple et de fabrication relativement peu coûteuse.
Quoique les bandes ou cou- ches 42 et 44 représentées aient la même largeur, il est clair que en modifiant l'espacement désiré des organes de refendage 38 et des éléments du poste de façonnage, ainsi que les différents
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rouleaux, on peut obtenir simultanément des tubes à soufflets com- portant des joints à doubles soudures à chaud, de largeurs diffé- rentes. Le vitesses de façonnage et les températures de soudagà, ainsi que l'arc de contact ou d'attaque entre les lèvres de souda- . ge à chaud 70 et les bandes de matière plastique qui sont disposées en regard de ces lèvres varieront évidemment pour des matières diffé- rentes.
Les spécialistes en ces matières pourront facilement déter- miner les conditions les meilleures et les plus efficaces.
Le processus décrit ci-dessus est souple et peut facile- ment s'adapter aux procédés pour la production de tubes en matière thermoplastique, décrits dans les brevets américains n 2.461.975, 2.461.976 et 2.632.206.
Quoique l'invention ait été utilisée avec succès pour pro- duire des tubes en polyéthylène, elle n'y est pas limitée. En géné- ral,l'invention peut être utilisée avec une matière thermoplasti- que quelconque , des mélanges de cette matière et des mélanges de caoutchoucs synthétiques et de matières thermoplastiques. Chaque substance ou composition thermoplastique possède certaines proprié- tés' qui rendent nécessaire une détermination expérimentale des variables qui doivent s'équilibrer dans le processus pour produire un tube ayant les caractéristiques désirées. Une liste des matières thermoplastiques qui, en dehors du polyéthylène, peuvent être uti- lisées dans l'invention, est donnée ci-après : Acétate de cellulose.
Butyrate d'acétate de cellulose.
Ethyl-cellulose.
Polymère de méthacrylate de méthyle.
Nylon (qualité pour l'extrusion ou le moulage).
Polystyrène.
Butyral de polyvinyle formal-acétate.
Copolymère de chlorure de vinyle et d'acétate de vinyle (Vinylite).
Chlorure de polyvinyle (Geon).
Copolymère de chlorure de vinyle et de chlorure de vinylidène (Saran).
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Les propriétés de la substance ou de la composition ther- moplastique peuvent être modifiées, en y incorporant par exemple des agents modificateurs appropriés comme des plastifiants, des charges, des agents colorants, des stabiliseurs thermiques, des anti-oxydants etc.
De nombreux changements et modifications peuvent évidem- ment être apportés à la description ci-dessus sans sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, trois lèvres saillantes 70 ou davantage peuvent être disposées sur chaque élément de soudage à chaud, si on désire obtenir un joint très résistant.
REVENDICATIONS.
1.- Objet manufacturé caractérisé en ce qu'il comprend un tube comportant une paroi supérieure, une paroi inférieure dis- posée en regard de la première, et des parois latérales à soufflets qui sont intercalées entre la paroi supérieure et la paroi infé- rieure, une de ces dernières parois comportant un joint à recouvre- ment formé par les parties d'extrémités latérales opposées du tube, ces joints comportant plusieurs soudures continues latéralement espacées entre les parties d'extrémité latérales opposées du tube.
2. - Objet manufacturé caractérisé en ce qu'il comprend un tube comportant une paroi supérieure, une paroi inférieure dis- posée en regard de la première et des parois latérales à soufflets qui sont intercalées entre la paroi supérieure et la paroi infé- rieure, une de ces dernières parois'comportant un joint à recouvre- ment disposé parallèlement à l'axe longitudinal du tube et formé par les parties d'extrémité latérales opposées de ce tube, ce joint comportant plusieurs soudures continues latéralement espacées entre les par- ties d'extrémité latérales opposées du tube.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to a method and apparatus for the continuous production of a plastic bellows tube having an improved heat-welded joint. Heretofore, in order to produce bellows tubes of plastics material, continuous strips of plastics have been passed through a forming station having forming plates and blades for forming the bellows. Each strip then took the desired shape comprising lateral folds or gussets; The opposite side ends of the strips were folded over to form a seam, and the overlapping portions were welded together.
The starting material had to be cut first, namely the continuous bands of
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plastics material into strips of suitable width from sheet plastics and winding them onto winders, and
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we used alo; r8: c, es b9: es;. continue to later form a blowtube
The present invention aims to provide: a method and apparatus for continuously producing a plurality of bellows tubes in an easy and rapid manner; a bellows tube with a durable heavy duty double welded joint;
a method and apparatus for heat sealing thermoplastic layers to each other which are very suitable for very rapid continuous production; an apparatus for the continuous production of a bellows tube which is efficient in operation and is of simple construction.
These and other objects will emerge more clearly from the following description and the accompanying drawings.
In order to practice one embodiment of the present invention, a thermoplastic material is dry extruded from a melt of this material, through an annular die to form an inflated weld tube. The tube is withdrawn from the die by a pair of pressure rollers spaced from the point of extrusion. The pressure rollers are also used to flatten the inflated tube, in the form of a double thickness tape. The tape then approaches several horizontally aligned slitting members, arranged transversely to the path of the moving tape. The slitters are first adjusted until the gap between them is suitable for the operation and are then attached to an alignment rod.
These latter organs divide the original tape into several separate bands arranged in two layers. The two coexcensive layers of bands are separated from each other and the bands of each layer are fed via guide rollers to stations
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shaping or. each strip takes the form of a tube having opposing side walls with bellows which are interposed between the lower and upper parallel walls. The free side ends of each strip after shaping overlap on the top wall and are attached to each other to form a seal, as will be discussed in detail later.
An adjustable heat-sealing element, having two protruding rounded lips arranged parallel to the longitudinal axes of the overlapping portions of the joint of each of the bands and of the forming plate on which the band is disposed, is placed near a portion. end of a forming plate of each forming station. The overlapping portions of the joint of each strip slide against the two weld lips and are welded to each other resulting in the formation of a longitudinal seam with two separate parallel weld lines l ' one from the other.
The end part of the shaping plate disposed opposite the lips of the hot welding element is perforated, The dimensions of this hole allow the lips of the hot welding element to penetrate therein and release any the periphery of the hole. As the welding element can be adjusted relative to the fixed hole of the forming plate, the lips of the welding element can occupy different positions with respect to the hole and the edges of the lips can occupy different positions, fixed in the hole in the shaping plate. The joint overlaps of each strip are supported on the non-perforated portion of the forming plate and pass over and into the hole in the forming plate while sliding against the protruding lips of the welding element. .
A contact arc will thus form between the rounded lips of the hot welding element and the plastic strip, including the. size can be easily adjusted by properly arranging the lips to face the hole in the forming plate and is an adjustable factor of
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forming the bellows tube seal. The formed bellows tube then passes between a second set of compressor cylinders after which each completed tube is wound onto a winder while waiting to be used.
The bellows tube produced by the process described above has two spaced welds disposed on one of its surfaces; the welds define the longitudinal joint of the tube.
The final tube seal is strong, durable and very strong. The number and dimensions of the simultaneously formed bellows tubes are determined by the size of the initially extruded tube, and by the width of the bands which are formed from that tube by the slitting members. The dimensions of the shaping apparatus must obviously be suitable for the formation of the desired tubes.
The gusseted tube produced can be used in many fields, for example, for packaging food products or other articles.
In order for the invention to be better understood, it will be described with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic view of the apparatus according to the present invention; Figure 2 is a fragmentary elevational view, on a larger scale, taken along the line 2--2 of Figure 1; Figure 3 is a sectional view on a larger scale of the flattened tube, taken on line 3-3 of Figure 1; Figure 4 is a section on a larger scale, taken on line 4-4 of Figure 1; Figure 5 is a section on an enlarged scale, taken on line 5-5 of Figure 2; Figure 6 is a section taken on line 6-6 of Figure 5; Figure 7 is a cross section of a terminated tube
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born according to the invention;
Figure 8 is a fragmentary end elevation view.
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tion, slitting members and associated guide rollers used in the process according to the invention; and FIG. 9 is a perspective view of the hot welding elements used in the process according to the invention.
In Figure 1, reference numeral 10 denotes a support for an extruder 12 which melts a thermoplastic composition and presses it through a die having an annular port to form a seamless tube 16. Descriptions - positive, not shown, are provided to bring an inflating agent, such as air, into the tube 16.
Two pressure rolls 18 and 20 serve to retain the inflation aid in the tube 16 as well as to extract the tube from the extrusion die 14 in a substantially vertical direction. Pressing cylinder 18 can rotate on shaft 22, and cylinder 20 on shaft 24. Shafts 22 and 24 are in turn pivoted in bearings 26 and 28, respectively, which are supported by a frame 30. which in turn is supported by a main frame 31.
One or both of the cylinders 18 and 20 are driven by a conventional device, not shown, and rotate at the same peripheral speed. A double tape 32 is formed by the pressure of the presser rollers 18 and 20. The tape 32 then passes over a guide roller 34 which supports the moving tape before its slitting by several blades 38 which divide it into several strips. Double separated, of predetermined width.
Figure 8 illustrates that each blade 38 is attached to a blade support 36 which is in turn supported on a shaft 40 which keeps the blade supports and the blades horizontally aligned. The blades 38 are arranged transversely in the path of advance of the double plastic tape in movement 32.
The blade supports 36 can be adjusted by sliding them over the periphery of the shaft 40, and thus can be arranged at desired predetermined intervals longitudinally on the shaft 40. The blade supports can use collars. ! split 39 or equivalent devices, which are fixed
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so as to be able to be loosened on the shaft 40. Thus, approaching the blades 38 in the manner shown in figure 8, the flattened tube 32 (cf. figure 3) will be split into several sections which are each composed of coextensive overlapping layers of separate strips of thermoplastic material 42 and 44 (Figure 4). The width of the bands 42 and 44 depends on,
obviously from the gap between the blade holders 36 disposed longitudinally on the shaft 40 which supports them
The bands 42 and 44 are formed from the two layers of the initial band 32 and may have the same width or different widths, depending on the spacing of the planks. It should be noted in connection with figure 4 that the end portions 46 formed by the blades 38 should be as narrow as possible and that they are sent to a waste collector 48, as shown in figure 1, to be recast.
After the slitting operation, the separated bands 42 and 44 pass over a guide roll 50 before being separated. After this passage, a series of bands 44 continues downwards, as shown in Figures 1 and 8, and the second series of bands 42 laterally move away from the bands 44 to pass over a second guide roller 52 disposed at the side. guide roller side 50.
Each strip of plastics material in series 42 and 44 then passes through forming stations as shown in Figure 1, where it assumes a tubular shape with opposing gusseted side walls and opposing bottom and outer walls; the top wall has a longitudinal seal formed by overlapping opposing side end portions of each strip.
The forming apparatus used in each forming station 54 is of the type well known in the art. It should be noted in connection with Figures 2 and 5 that the forming apparatus may include a one-piece forming plate 56. A cross section of the illustrated plate 56 defines, in general, the cross section of a. desired tube with bellows la-
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opposite terals. The forming apparatus used also includes opposing blades 60 for forming the bellows which cooperate with the forming plate 56 to form the desired tube.
The outer periphery of the forming plate is smooth, and thus helps to eliminate creases which may form in the strips of thermoplastic material and to support these strips during the welding operation which will be described below.
Thus, after the slitting operation, the strips of plastic material slide against the outer periphery of the forming plate 56 and the inner edges of the blades which form the bellows 60 and take the shape shown in FIG. 5. Each strip of plastic 42 and 44 is in the form of a flattened tube having opposed bellows and overlapping portions of the seal 58, defined by the overlapping of the opposite side ends of each strip.
After shaping each strip of thermoplastic material into the form of a bellows tube, devices are provided for welding together the overlapped portions of each strip. The device provided for the welding operation comprises a mobile hot welding element 64 shown in FIG. 9. This welding element is preferably made of a material which does not corrode and which is a good thermal conductor. , be of brass, aluminum or stainless steel, and has a longitudinal hole. dinal 66 in which is inserted an adjustable heater element 68, which allows the temperature of the welding element to be adjusted.
Protruding rounded lips 70 are integral with the solder insulation 64. The outermost surface of the overlapping portions of each shaped plastic strip slides against the lips 70; the overlapping parts are thus welded to each other so as to form a joint comprising two heat welded welds spaced apart from each other which extend longitudinally in these overlapping parts and which are strong and durable. The lips are parallel to the longi- tudinal axis of the strips of plastic which they attack during
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the normal course of the welding operation.
The operation of the welding element 64 will even be disregarded with reference to Figure 5. It should be noted in connection with this figure that the lips 70 of each welding element 64 form the double weld in the covering parts of each tube, by cooperating with a hole made in one face of the shaping plate 56. It should be noted with reference to FIG. 6, that a surface 71 of the shaping plate on which the par - Cover parts of the seal of the shaped tube 42, extends at its lower end beyond the surface of the opposite face of the shaping plate.
This surface 71 is perforated at 72, as shown in FIG. 6, which allows the lips 70 of the adjustable heat-sealing element 64, fixed opposite this hole, to press the overlapping parts 58, or parts. of the joint, of the shaped tube moving in this hole. The surfaces of the edges of the protruding lips 70 of each welding member, because of their rounded shape, will contact a larger area of the moving plastic film, or increase their contact arc with this material, as the The fixed positions of the are advanced to the left, as shown, to press larger areas of the plastic overlapping portions into the hole 72 and against the edges of the lips.
The surface 71 of a shaping plate 56 can of course be hollowed out to a sufficient depth without having to drill it at 72. The non-perforated flat part of the shaping plate obviously supports the overlapping parts of the strip. movement. The cooperation which occurs between the lips 70 of the welding element 64 and the perforated face of the forming plate 56 allows desired areas of the plastic film to contact the lips of the welding elements. The weld formed in the tube thus depends on the speed of advance of the strip of thermoplastic material, on the temperature of the lips of the sawing elements as well as on the contact arc between the lips and the strip against which they slide. - sent.
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To vary the arcs of contact with the strips of thermoplastic material, the heat seal members 64 are adjustable relative to the stationary shaping plate 56. Each seal member 64, as shown in Figure 6, is adjustable. fixed to a frame 69 which is preferably of refractory material such as "Transite", by means of screws 77 or other equivalent, slow devices. This mount is in turn secured to a support channel 65 by means of a screw 67 which screws into the threaded rear surface of the mount 69 after passing through a slot 75 in the channel.
Adequate tension between the frame 69 of the heating element and the support profile 65 is provided by a coil spring 63 which is interposed between the rear surface of the support profile 65 and the lower surface of the head. fixing screw 67.
An adjustment device, such as a tension nut 85 which engages a rod 73 attached to the rear surface of the support profile 65, enables the distance between the lips 70 of the plate welding element to be precisely adjusted. in an opposite way 56 as well as the resulting arc of contact which is made between the lips 70 and the film of thermoplastic material. The film of thermoplastic material in movement is maintained under a certain tension which allows the lips to heat welding elements to bring the overlapping parts of the joint into the recess 72. without separating these parts from each other. The optimum arrangement of lips 70 relative to recess 72 of shaping plate 56 can be readily determined empirically by those skilled in the art.
After the sliding contact which occurs between the moving plastic film and the lips of the heat seal member 64, which may preferably be coated with a material, such as Teflon, to reduce the coefficient of friction, two longitudinal welds 78, as shown in Figure 7, are formed in the overlapped portions or in the joint of the bellows tube which exits the forming station. The
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Double welds 78 provide a product which has a strong and durable seal which can be subjected to rough handling and prolonged service without failure.
On exiting the shaping stations 54, the bellows tubes 42 pass over a guide roller 84 before passing between a second pair of press rolls 86 and 88 shown in FIG. 1. On exiting this last pair of press rolls , the shaped tube 42 is completely flattened and has a section shown in Figure 7. It should be noted in connection with the latter figure, that the final flat tube has opposed side walls with bellows 80 which are interposed between a wall. upper 81, on which the overlapping portions 58 are disposed, and a lower wall 83. These overlapping portions have a seal and are held against each other by two hot welds 78. These welds are durable and do not break easily.
The flat tubes then pass over a guide roller 90 before being wound onto a coil 94 (FIG. 1) with compensated torque to prevent the peripheral speed from increasing as the diameter of the coil increases. The shaped bellows tube 44 passes over a guide roller 92 before being wound onto a spool 96 also with compensated torque.
The improved method and apparatus which have been described enables the production of separate tubes with opposing side bellows and a new high strength double welded joint in a rapid and economical manner. The known process whereby the strips were cut to the desired width and wound onto spools before being shaped is no longer used. The apparatus shown is simple in operation and relatively inexpensive to manufacture.
Although the strips or layers 42 and 44 shown have the same width, it is clear that by modifying the desired spacing of the slitting members 38 and the elements of the forming station, as well as the different
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rollers, bellows tubes with double hot-welded joints of different widths can be obtained simultaneously. The shaping speeds and welding temperatures, as well as the contact or attack arc between the welding lips. Hot melt 70 and the strips of plastic which are disposed opposite these lips will obviously vary for different materials.
Those specialists in these matters will easily be able to determine the best and most efficient conditions.
The process described above is flexible and can easily be adapted to the processes for the production of thermoplastic tubing, described in U.S. Patent Nos. 2,461,975, 2,461,976 and 2,632,206.
Although the invention has been used successfully to produce polyethylene tubing, it is not limited thereto. In general, the invention can be used with any thermoplastic material, mixtures of such material and mixtures of synthetic rubbers and thermoplastics. Each thermoplastic substance or composition possesses certain properties which necessitate an experimental determination of the variables which must equilibrate in the process to produce a tube with the desired characteristics. A list of thermoplastic materials which, apart from polyethylene, can be used in the invention is given below: Cellulose acetate.
Cellulose acetate butyrate.
Ethyl-cellulose.
Methyl methacrylate polymer.
Nylon (quality for extrusion or molding).
Polystyrene.
Polyvinyl formal acetate butyral.
Copolymer of vinyl chloride and vinyl acetate (Vinylite).
Polyvinyl chloride (Geon).
Copolymer of vinyl chloride and vinylidene chloride (Saran).
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The properties of the thermoplastic substance or composition can be modified, for example by incorporating therein suitable modifying agents such as plasticizers, fillers, coloring agents, thermal stabilizers, anti-oxidants and the like.
Many changes and modifications can of course be made to the above description without departing from the scope of the present invention. For example, three or more protruding lips 70 may be provided on each heat seal member, if a very strong seal is desired.
CLAIMS.
1.- Manufactured article characterized in that it comprises a tube comprising an upper wall, a lower wall arranged opposite the first, and side walls with bellows which are interposed between the upper wall and the lower wall. , one of the latter walls comprising a lap joint formed by the opposed lateral end portions of the tube, these joints comprising a plurality of continuous welds laterally spaced between the opposed lateral end portions of the tube.
2. - Manufactured article characterized in that it comprises a tube comprising an upper wall, a lower wall disposed opposite the first and side walls with bellows which are interposed between the upper wall and the lower wall, one of the latter walls comprising a lap joint disposed parallel to the longitudinal axis of the tube and formed by the opposed lateral end parts of this tube, this joint comprising several continuous welds laterally spaced between the parts of the tube. opposite side ends of the tube.
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