CH636541A5 - Verfahren um einen streifen einer nichteisenmetallfolie mit einem waermeerweichbaren ueberzug zu einer rohrfoermigen form zu biegen und zu verschweissen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren um einen fortlaufenden Streifen einer Nichteisenmetallfolie, die auf mindestens einer Seitenfläche einen Überzug aus einem wärmeerweichbaren, im erweichten Zustand sich selbst bindenden Stoff aufweist, kontinuierlich zu einer rohrförmigen Form zu biegen und darauf dessen nebeneinander gelegenen Seitenränder miteinander zu verschweissen.

Solche rohrförmige Gebilde werden zum Erzeugen von Tuben, insbesondere zur Aufnahme von Zahnpasta verwendet und können für viele andere Zwecke, so zur Aufnahme von Zutaten, Klebstoffen etc. verwendet werden.

Es ist bekannt, die zur Fertigung der Tuben notwendigen Rohrstücke herzustellen, indem ein Streifen kontinuierlich vorgeschoben und zur Rohrform gebogen wird, wobei sich die Ränder überlappen. Der sich überlappende Bereich wird darauf an zwei einander gegenüberliegenden Schuhen vorbeigeführt, die mittels einer elektrischen Widerstandsbeheizung erwärmt werden. Dieses Verfahren ist zeitraubend und aufwendig, weil die dazu notwendige Vorrichtung eine beträchtliche Wärmesenke bildet. Um sicherzustellen, dass zur Verschweissung eine genügend grosse Wärmemenge übertragen wird, muss der Streifen langsam vorgeschoben werden.

Bei bekannten Vorrichtungen berühren die erwärmten Dorne das geformte Rohr von aussen und vom Innern etwa in der Weise, wie ein Paar Tafeln oder Blätter zwischen einer erhitzten Zange geklemmt wird. Jedoch muss das Schmelzen bei denjenigen Kunststoffflächenbereichen auftreten, die einander unmittelbar gegenüberliegen, im Falle einer Überlappung einander berühren und nicht bei denjenigen, die die heissen Vorrichtungsteile berühren. Um sicherzustellen, dass die notwendige Wärmemenge zum Bereich zu bildenden Verbindung, also Schweissung, übertragen wird, wird bei dem bekannten Verfahren eine grössere Wärmemenge dort aufgebracht, wo sie zum Verschweissen nicht notwendig ist, nämlich bei den Berührungsstellen der Vorrichtungsteilen mit dem Rohr. Folglich kann bei der Aussenseite der Naht eine beträchtliche Strömung des Kunststoffes oder ein Falten auftreten, welches das Aussehen des Erzeugnisses nachteilig beeinflusst, und falls kleine Kunststofftuben herzustellen sind, auf welchen medizinische Informationen aufgedruckt werden sollen, wird ein beträchtlicher Flächenbereich verloren, weil der Druck unleserlich würde, wenn er auf diejenigen Flächenbereiche aufgebracht wird, in welchen ein Strömen des Kunststoffes stattgefunden hat.

Ziel der Erfindung ist, die angeführten Nachteile zu beheben.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im abhängigen Patentanspruch 4 definiert.

Das Aussehen der Schweissnaht, bzw. Schweissstelle kann damit verbessert sein, so dass der Flächenbereich der Tube, der mit einfach lesbaren Schriftzeichen bedruckt werden kann, grösser sein kann. Auch kann die Breite der ge-schweissten Naht einfacher gesteuert werden.

Mittels des Verfahrens kann ein rohrförmiger Behälter aus einer Nichteisenmetallfolie, z.B. Aluminium oder Kupfer hergestellt werden. Die Folie kann beispielsweise den Inhalt des Behälters (beispielsweise Medikamente, Nahrungsmittel, Zahnpaste) vor einer Oxydation oder Verunreinigung schützen. Daher kann der Rand des Metalles nicht in Berührung mit dem innerhalb des Behälters, z.B. einer Tube vorhandenen Stoff kommen.

Mittels des Verfahrens kann auch eine elektrisch leitende Metallhülse hergestellt werden, deren Innen- und Aussenflä-che vollständig isoliert sind.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht eines Streifens, der zu einer Rohrform gebogen wird,

Fig. 2 eine Ansicht eines Teiles des gebogenen Rohres, mit einem grösseren Massstab gezeichnet, wobei die Überlappungsnahtstelle gezeigt ist,

Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht einer bevorzugten Ausführung der Vorrichtung zur Durchführung des erfin-dungsgemässen Verfahrens.

Fig. 4 eine Ansicht einer Ausbildung, mittels welcher die Überlappung zusammengehalten und das Rohr während des Verschweissens vorgeschoben werden kann, _

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil der Überlappungsnaht, wobei diagrammförmig und kennzeichnenderweise gezeigt ist, wie die Schweissverbindung erzeugt wird,

Fig. 5A ein Diagramm, in dem ein kennzeichnender thermischer Gradient dargestellt ist, und

Fig. 6 eine Ansicht eines Schnittes durch eine hergestellte Schweissstelle.

Die nachstehende, beispielsweise Beschreibung bezieht sich auf den Fall einer Überlappungsnaht. Die Grundlagen der Erfindung können jedoch auch für eine Stumpfschweis-sung verwendet werden, weil das Strömen des Kunststoffes bei der freihegenden Rändern des Metalls verstärkt ist, und die Verarbeitung einer Falznaht ist ebenfalls möglich.

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Es wird nun Bezug auf die Fig. 1 genommen. Ein endloser Streifen 10, der von einer nicht gezeigten Rolle zugeführt wird, wird allmählich umgebogen, so dass die einander vorerst entgegengesetzt liegenden Ränder 12 gegen- und zueinander bewegt werden, derart, dass sie sich schliesslich überlappen, um ein Rohr 14 zu bilden. Ein Abschnitt dieses Rohres ist in der Fig. 2 gezeigt, wobei die Seitenränder überlappt sind, unmittelbar bevor eine Seitennaht hergestellt wird.

Der Werkstoff, aus welchem der Streifen 10 gebildet ist, ist ein Schichtkörper, der eine Nichteisenmetallfolie 16 (beispielsweise Aluminium) aufweist, Fig. 2, und die wenigstens an einer Seite mit einem wärmeerweichbaren Stoff überzogen ist, beispielsweise mit Polyäthylen 18. Jedoch ist für die meisten Verwendungszwecke die nichteisenmetallene Folie 16 an beiden Seiten von einem Kunststoff überdeckt, so dass auf der Aussenfläche des Rohres ebenfalls eine zweite Schicht 22 Polyäthylen vorhanden ist. Die äussersten Aussenränder des Streifens weisen freiliegendes, nichtüberzogenes Metall auf.

Die einander ursprünglich entgegengesetzt liegenden Seitenränder 12 des Streifens 10 werden in bekannter Weise gegeneinander geführt.

In der Fig. 3 ist nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, wobei die rohrförmige Form 14, die sich überlappende Seitenränder 12 aufweist, in Längsrichtung durch eine Hochfrequenzspule 24 (Kupfer, wassergekühlt) geführt ist, welche dazu dient, ein Induktionsfeld zu erzeugen, womit in der Metallfolie Wirbelströme erzeugt werden, welche ein thermisches Erweichen und Verschweissen der aneinander anliegenden Kunststoffflächen beim Nahtbereich erzeugen.

Die dabei entstehende thermische Erscheinung ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. In der Fig. 5 dient die Schraffur dazu, um aufzuzeigen, dass der heisseste Oberflächenbereich beim Randbereich der Folie vorhanden ist, und dann gegen aussen abnimmt; in der Fig. 5A ist ein entsprechendes Diagramm aufgezeigt, in dem ein kennzeichnender thermischer Gradient dargestellt ist. Das heisst, dass die Wärme zum Schmelzen des Kunststoffes bei den sich überlappenden Fo-lienflächenabschnitten konzentriert ist, und der Kunststoff 18/22 dazwischen begrenzt ist. Die freiliegenden Seitenränder E der Metallfolie sind äusserst heiss, und heisser als der Abschnitt der Folie innerhalb derselben, so dass, wie dies in der Fig. 6 gezeigt ist, der Kunststoff während seines thermisch bedingten Strömens die freiliegenden Ränder E der Metallfolie überdeckt. Diese Strömung, die zum Überdecken der Ränder der Metallfolie dient, kann in solchen Fällen äusserst wichtig sein, bei welchen die schliesslich gefertigte Tube dazu verwendet wird, solche Stoffe aufzunehmen, die von Menschen aufgenommen werden können, beispielsweise Zahnpasta, welche Stoffe durch freiliegendes Metall verunreinigt werden können, oder auch nicht essbare, z.B. Klebemittel, Farbmassen, etc.

Um eine schnelle Bildung einer schmalen Schweissnaht sicherzustellen, und um ein mit hoher Geschwindigkeit erfolgendes Vorschieben des Rohres durch die Induktionsspule 24 sicherzustellen, ist gemäss eines bevorzugten Ausführungsbeispieles das Induktionsfeld mittels eines Stabes 26, Fig. 3, verstärkt, welcher Stab 26 aus einem ferritischen, eisenhaltigen oder entsprechenden magnetisierbaren Stoff besteht, der mit der zu bildenden Schweissnaht ausgerichtet ist. Diese ferritische Stange 26 ist mit Vorteil in einem Aufnahmeschlitz angeordnet, der in einem zylindrischen, nichtmetallenen Dorn angeordnet ist, über welchen das Rohr mit den sich überlappenden Rändern vorgeschoben wird. Es kann ein einziges Ferritstück verwendet werden oder es können auch zwei oder mehrere Stangen mit einer kleineren Längsausdehnung verwendet werden, die in Längsrichtung aufgereiht vorhanden sein können, wie dies in der Fig. 3 gezeigt ist.

Um ein noch wirksameres Induktionsfeld sicherzustellen, ist der Dorn 28 vorteilhaft aus einem nichteisenhaltigen Stoff s hoher Reluktanz hergestellt, beispielsweise Kupfer, oder kann aus einem nichtmetallischen Stoff hergestellt sein. Die Enden des Domes 28 stehen vorteilhaft nach aussen über den Enden der magnetisierbaren Ferritstange 26 vor, wie dies in der Fig. 3 gezeigt ist. Die Enden des Domes sind mit io zylindrischen Tragstangen 29 und 30 aus Stahl verbunden, die jeweils dazu dienen, das Rohr, das auf dem Dorn gebogen wird, zu führen, und um das die Schweissnaht aufweisende Rohr zu tragen, wenn dieses vom Dorn entfernt wird. Indem die Enden des Domes nach aussen verlängert 15 ausgebildet sind, wie dies in der Fig. 3 gezeigt ist, ist sichergestellt, dass die stählernen Tragstangen das Induktionsfeld nicht verzerren.

Das Rohr, das nun zusammengeschweisst werden soll, wird mittels eines Paares sich gegenüberliegenden, führenden 2o Zufuhrbändern 32 und 34, siehe Fig. 4 in Längsrichtung über den Dorn 28 vorgeschoben, zwischen welchen Bändern 32 und 34 die sich überlappenden Ränder des Rohres festgehalten sind; das Zuführband 34 weist ein rücklaufendes Trum 34R auf. Oberhalb des Zuführbandes 32 ist ein fester 25 Klemm- oder Führungsschuh 38 angeordnet, der dazu dient, die Überlappung bei der Schweissstelle beizubehalten, das heisst, der Schuh 38 wirkt mit den Bändern 32 und 34 zusammen, um sicherzustellen, dass die Überlappung zur Bildung der Schweissstelle nicht wieder aufgespreizt wird. Es 30 wird dabei bevorzugt, den Schuh 38 auch dazu zu verwenden, die Schweissstelle mittels der Zuführbänder 32 und 34 zusammenzudrücken oder auszubügeln, um damit eine enge Druckberührung der einander gegenüberliegenden, wärmeerweichten Oberflächenbereiche während derjenigen 35 Zeitspanne sicherzustellen, während welcher sie zusammengeschweisst werden. Der in der Fig. 4 gezeigte Abstand ist aus Gründen der Übersichtlichkeit übertrieben dargestellt.

Die Klammer AB, Fig. 1 bezeichnet ungefähr die Stelle, bei welcher die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Teile angeord-40 net sind.

Beim Durchführen des Verfahrens, wie dies oben in Bezugnahme auf die Fig. 3 beschrieben worden ist, kann die Breite der Schweissnaht HS, Fig. 1, sehr einfach gesteuert werden, so dass sie ein minimales Mass aufweist. Daher tritt 45 nun, wie dies oben erwähnt wurde, die grössere Wärmewirkung bei der Innenseite der Naht auf, und nicht bei der Aus-senseite des frei liegenden Kunststoffes gemäss der Fig. 2. Folglich tritt eine kleinste Faltenbildung des Kunststoffes neben der Schweissnaht im Vergleich mit dem bekannteren so Vorgehen zur Herstellung der Schweissnaht mittels unmittelbar beheizten Dornen auf. Folglich ist ein grösserer Aussen-flächenbereich zum Bedrucken oder Verzieren vorhanden.

Die Dicke des Streifens kann nur etwa 0,254 bis 0,304 mm (10-12 mils) betragen, und es kann eine Frequenz 55 von ungefähr 450 KHz angelegt werden. Es ist nicht notwendig, dass die Metallfolie Aluminium ist, so dass die Folie aus einem Nichteisenstoff besteht. Der Schichtkörper kann zwei oder mehr innere Folien aufweisen, die mittels Kunststoff voneinander getrennt sind, und es ist auch möglich, dass ein 60 Teil des Schichtkörpers ein Papierblatt aufweist.

Falls die Folie Eisen oder ein eisenhaltiger Stoff wäre (beispielsweise eine Folie aus rostfreiem Stahl), würde das eigentliche Erwärmen nicht bei den sich überlappenden Rändern auftreten; anstatt dessen würde der Kunststoff entlang 65 des Umfanges des Rohres weich werden, ausschliesslich gerade derjenigen Überlappungsstelle, bei welcher ein Strömen des Kunststoffes und ein Verschweissen entscheidend ist.

Unabhängig von der Dicke der Schweissnaht kann die

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Menge der Energie sehr einfach zur Erzeugung einer besseren Schweissnaht vorbestimmt werden. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Vorrichtung für einen Streifen verwendet, beziehungsweise eingerichtet werden muss, der dicker oder dünner ist, als deijenige Streifen, der für ein vorgehendes Herstellen verwendet wurde, wobei es dann lediglich notwendig ist, mehr oder weniger elektrische Energie anzulegen, so dass eine unmittelbare Anpassung ohne irgendwelche Zeitverzögerung durchgeführt werden kann, dieses im Gegensatz zum früheren Vorgehen, bei welchem unmittelbar erwärmte Dorne verwendet wurden, bei welchen es notwendig war, zu warten, bis die Dorne abhängig vom Erzeugnis mehr erwärmt worden waren, beziehungsweise abgekühlt wurden.

Daher kann zusammenfassend festgestellt werden, dass das vorliegende Verfahren mit höherer Geschwindigkeit 5 durchgeführt werden kann, weil die Wirksamkeit des Erwärmens besser ist, das Erzeugnis weist ein besseres Aussehen auf, weil die Schweissnaht schmaler geworden ist, das Induktivitätfeld kann sprunghaft geändert werden, und die Ränder der Metallfolie können in Kunststoff eingebettet werden io ohne dass es notwendig ist, mehr Wärme aufzubringen als notwendig ist, die Schweissung zu erzielen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Verfahren um einen fortlaufenden Streifen einer Nichteisenmetallfolie, die auf mindestens einer Seitenfläche einen Überzug aus einem wärmeerweichbaren, im erweichten Zustand sich selbst bindenden Stoff aufweist, kontinuierlich zu einer rohrförmigen Form zu biegen und darauf dessen nebeneinandergelegene Seitenränder miteinander zu ver-schweissen, dadurch gekennzeichnet, dass der zur rohrförmigen Form gebogene Streifen mit den nebeneinander gelegenen Seitenrändern über einen Dorn aus einem Nichteisenstoff und einem mit dem Verlauf der durchzuführenden Schweissung ausgerichteten Stab aus magnetisierbarem Stoff sowie durch eine Induktionsspule geführt wird, die von einem Strom hoher Frequenz erregt ist, derart, dass der wär-meerweichbare Stoff zur Erzeugung der Schweissverbindung schmilzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Seitenränder überlappt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlappung während des Schweissens zusammengedrückt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei beide Seiten des Streifens einen Kunststoffüberzug aufweisen, jedoch die Längsränder der Nichteisenmetallfolie freiliegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Induktionsfeld derart gesteuert wird, dass es stark genug ist, dass die Kunststoffschmelze beim Verschweissen die freiliegenden Längsränder überdeckt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen langgestreckten, zylindrischen Dorn aus einem Nichteisenstoff, eine den Dorn umringende Induktionsspule und einen innerhalb der Spule angeordneten Stab aus einem magnetisierbaren Stoff, welcher mit der Achse des Dornes ausgerichtet ist, um das Induktionsfeld beim Bereich der zu bildenden Schweissnaht zu verstärken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn bei beiden Enden von einer eisenmetallischen Tragstange gestützt ist.