[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von aus schweissbaren Kunststoff-Folien durch Längsnahtschweissen gebildeter Rohrkörper, vorzugsweise Rohrkörper für Verpackungsbehälter, insbesondere Verpackungstuben nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 9.
[0002] Verpackungsbehälter, insbesondere Verpackungstuben, umfassen ein rohrförmiges Packstoffbehältnis, auch Tubenrohr genannt (folgend kurz als Rohr bezeichnet), und ein Ausgussteil, auch Tubenkopf genannt (folgend kurz als Kopf bezeichnet), der mit dem Rohr einends verbunden ist. Abgesehen von Extrusionsverfahren werden aus Kopf und Rohr bestehende Verpackungstuben aus Kunststoffen hergestellt, indem ein vorgefertigter Kopf mit einem vorgefertigten Rohr verbunden oder der Kopf an das Rohr durch Spritzgiessen oder Pressformen angeformt wird.
Bei allen drei Fertigungsverfahren kommen Formwerkzeuge (folgend kurz Formen genannt) zur Anwendung, die aus einer Matrize und einem in die Matrize einfahrbaren Stempel bestehen, wobei bei allen drei Verfahren der Stempel das Rohr trägt. Wird eine Verpackungstube (folgend kurz Tube genannt) aus einem vorgefertigten Kopf und vorgefertigten Rohr gebildet, erfolgt in der Form ein Aufschmelzen bestimmter Flächen, entweder der äussere Rand des Kopfes oder ein schmaler umlaufender Streifen an einem offenen Ende des Rohres oder beide, wobei die Kunststoffe der aufgeschmolzenen Flächen unter Verbindung von Kopf und Rohr ineinanderfliessen. Wird der Kopf an das Rohr angespritzt, so wird die Form nach Einfahren des Stempels mit Rohr zur Formgebung des Kopfes mit flüssigem Kunststoff befüllt, wobei sich das Rohr mit dem angespritzten Kopf verbindet.
Beim Pressformen wird die Matrize mit einer Portion plastifizierten Kunststoffes beladen, die dann vom Stempel zum Kopf unter gleichzeitiger Verbindung von Rohr und Kopf umgeformt wird. Die Wirtschaftlichkeit der Verfahren hängt u.a. von der Beladesicherheit von Stempel mit Rohr ab, wobei die Beladesicherheit ihrerseits von der exakten Rundheit des Rohrquerschnittes und Gradlinigkeit der Längsachse des Rohres abhängt (ein unrunder Rohrquerschnitt wird folgend "tropfenförmig", eine durchgebogene Längsachse des Rohres "bananenförmig" genannt). Tropfenförmige und/oder bananenförmige Rohre setzen die Beladesicherheit mit der Folge von Stillstandszeiten der Fertigungsmaschinen herab. Diese Rohrdefekte (Tropfen, Banane) liegen in der Rohrherstellung begründet.
Aus schweissbaren Kunststoff-Folien, diese können auch metallische und/oder Kunststoff-Sperrschichten (Zwischenschichten) umfassen, gebildete Rohre werden auf sogenannten Längsnaht-Schweissmaschinen (side seamer genannt) entweder als Einzelrohr oder als Endlosrohr, das zu Einzelrohren vereinzelt wird, gefertigt. Bei Einzel- oder Endlosrohrfertigung wird ein Folienstreifen um einen Dorn so gelegt, dass Längskanten des Streifens etwas überlappen, woraufhin die Überlappung oder der Überlappungsbereich aufgeschmolzen, ineinandergepresst und anschliessend eine Naht bildend gekühlt wird. Selbst nachdem ein Rohr, sei es ein Einzel- oder Endlosrohr, von der Kühleinrichtung abgelaufen ist, besitzt der Überlappungsbereich in seiner Breite, beidseits mit Anstossbereichen ergänzt, einen deutlich höheren Wärmeinhalt als die übrige das Rohr bildende Wandung.
Dies kann zu thermischen Spannungen führen, die für unvermutet auftretende tropfen- und/oder bananenförmige Deformationen der Rohre ursächlich zu sein scheinen. Um die thermischen Spannungen zu reduzieren, sind die verschiedensten Massnahmen vorgeschlagen worden. Bei Endlosrohr-Sideseamern beispielsweise, hat man, um weitere Kühlstrecken zu erreichen, nach der Kühlstation verlängerte Dorne mit geschlossen laufenden Formbändern vorgesehen. Vorgeschlagen ist auch Wärme der Naht (einschliesslich Anstossbereiche) nicht nur über die Kühlstation, sondern auch über den Dorn abzuführen, wozu man den Dorn mit Kühleinrichtungen, z.B. wasserdurchströmten Kammern, ausgestattet hat. Um den Deformationen entgegenzuwirken ist auch bekannt, zwischen Dorn und innerer Oberfläche des Tubenrohres ein Gaspolster zu platzieren, das die Tubenrohrwandung gegen das Formband drückt.
Bei diesem Vorschlag bleibt die Schweissnaht zwischen den Schweisswerkzeugen eingeklemmt, aber ausgehend von dieser Klemmung ist die Rohrwandung gegen eine stützende runde Formbandwandung gedrückt, um so bei fortschreitender Abkühlung Deformationen, bei gleichzeitiger Reduktion der Reibung zwischen Rohr und Dorn, zu vermeiden. Diese Massnahmen haben einzeln und in Kombination bedeutende Beiträge zur Reduktion der Deformationshäufigkeit geleistet, schliessen Deformationen aber nicht aus.
Neben der Bedeutung, die die Freiheit von Rohrdefekten für den Tubenhersteller hat, sind runde und axial gradlinige Tuben auch für den Tubenbefüller von Bedeutung.
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, das Längsnahtschweissen von Rohrkörpern aus Kunststoff-Folien so weiterzubilden, dass mit Sicherheit Deformationen der Rohrkörper (Tropfen, Banane) ausgeschlossen sind, und diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und einer Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 9 gelöst.
[0004] Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich hinsichtlich des Verfahrens aus den Gegenständen der dem Anspruch 1 folgenden Ansprüche, bezüglich der Vorrichtung aus den Gegenständen der dem Anspruch 9 folgenden Ansprüche.
[0005] Weitere Vorteile,
Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles des Verfahrens und der Vorrichtung.
[0006] Es zeigen
<tb>Fig. 1:<sep>eine Vorrichtung zur Herstellung von Tubenrohren in einer schematischen Seitenansicht;
<tb>Fig. 2:<sep>einen Dorn im Rohrbildungsbereich der Vorrichtung gemäss Fig. 1 in vergrössertem Massstab;
<tb>Fig. 3:<sep>ein Formelement im Rohrbildungsbereich in der Vorderansicht;
<tb>Fig. 4:<sep>einen Schnitt durch den Dorn entlang der Schnittlinie X-X in Fig. 2 in der Vorderansicht in vergrössertem Massstab;
<tb>Fig. 5:<sep>einen Dorn gemäss Fig. 2 mit Einsätzen im Längsschnitt;
<tb>Fig. 6:<sep>eine thermische Behandlungseinrichtung, umfassend eine Durchlaufkammer für ein kontinuierlich laufendes Tubenrohr mit Nebeneinrichtungen in schematischer Darstellung;
<tb>Fig. 7:<sep>eine Durchlaufkammer gemäss Fig. 6 im Querschnitt (Schnitt quer zum durchlaufenden Tubenrohr) in schematischer Darstellung.
[0007] Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zur Herstellung rohrförmiger Körper besteht aus einer Grundplatte 10, an der eine Tragplatte 11 in senkrechter Richtung beweglich angelenkt ist.
[0008] Die bewegliche Anlenkung erfolgt über Stellglieder 12, die an Grundplatte 10 und Tragplatte 11 angeordnet sind, so dass die Tragplatte 11 in ihrer Stellung vertikal positionier- und festlegbar ist.
[0009] Die Tragplatte 11 trägt an ihrem vorderen Ende zwei in Abstand zueinander angeordnete Rollen 13 und 14.
In Abstand vom hinteren Ende der Tragplatte 11 ist an der Grundplatte 10 eine Antriebsrolle 15 angeordnet.
[0010] Um die Rollen 13 und 14 sowie die Antriebsrolle 15 läuft ein endloses metallisches oberes Band 16 - folgend oberes Transportband 16 genannt - mit einem oberen Bandlauf 17 und unteren Bandlauf 18 um.
Zwischen oberem Bandlauf 17 und unterem Bandlauf 18 sind in Bewegungsrichtung des Transportbandes gesehen nacheinander mit dem unteren Bandlauf 18 zusammenwirkend eine Aufheizeinrichtung 19, Druckeinrichtung 20 und Kühleinrichtung 21 vorgesehen, die vom unteren Bandlauf 18 unterfahren werden.
[0011] Zum Zwecke der vertikalen Verstellung sind die Aufheizeinrichtung 19 und Druckeinrichtung 20 mit jeweils einem Stellglied 22 und 23 versehen, so dass die Aufheizeinrichtung 19 und Druckeinrichtung 20 vertikal in Richtung des unteren Bandlaufes 18 verstellbar sind.
[0012] Die Aufheizeinrichtung 19 umschliesst vorzugsweise eine induktiv wirkende Hochfrequenzheizung,
die im Betriebszustand Wärme im unteren Bandlauf 18 und oberen Bandlauf 24 des unteren Bandes 25 - folgend unteres Transportband 25 genannt - erzeugt.
[0013] Das obere Transportband 16 und untere Transportband 25 bestehen vorzugsweise aus Metall, sofern deren Aufheizung induktiv mittels Hochfrequenzenergie erfolgt. Da die metallischen Bänder 16 und 25 eine geringe Masse aufweisen, lassen sie sich rasch aufheizen und abkühlen, ohne dass andere Teile der Vorrichtung mit aufgeheizt werden.
[0014] Bänder 16 und 25 aus Metall sind bevorzugt, wenn reine Kunststoff-Folien zur Verschweissung kommen.
Enthält eine Kunststoff-Folie eine Metallfolie, die durch Induktion erwärmt, den Kunststoff aufschmilzt, dann können die Bänder 16 und 25 aus Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluorethylen, bestehen.
[0015] Die zur induktiven Aufheizung dienende Aufheizeinrichtung 19 weist im Wesentlichen eine Hochfrequenzspule auf, deren abgegebene Energie auf den zu erwärmenden Bereich unterhalb der Aufheizeinrichtung 19 konzentriert ist.
Gespeist wird die Hochfrequenzspule durch einen Hochfrequenzgenerator bekannter Bauart.
[0016] Die der Druckeinrichtung 20 nachgeordnete Kühleinrichtung 21 entzieht der Schweissnaht die zu ihrer Verfestigung überschüssige Wärme, wobei die vorgängige Verpressung mittels der Druckeinrichtung 20, bevorzugt unter Vorerstarrung des Schweissgutes, erfolgt.
[0017] Der obere Bandlauf 17 überfährt Kühlschienen 26, die den oberen Bandlauf 17 so weit abkühlen, dass er mit etwa konstanter Temperatur der Aufheizeinrichtung 19 zufährt.
[0018] Der ein Tubenrohr 78 bildende Teil der Vorrichtung umfasst einen Dorn 27, einen umlaufend angetriebenen Formriemen 28, der auf seiner dem Dorn 27 zugewandten Seite einen Kunststoff-Folienstreifen 29 trägt, und mehrere in Längsrichtung des Dornes 27 in Abstand zueinander angeordnete Formelemente 30,
die den Formriemen 28 und den Folienstreifen 29 um den Umfang des Dornes 27 verformen.
[0019] Der im Querschnitt gezeigte runde Dorn 27, der auch mehreckig, vorzugsweise rechteckig, sein kann, ist an der Grundplatte 10 angeordnet. Gemäss Fig. 2 erstreckt er sich gleichgerichtet und in Abstand zur Aufheizeinrichtung 19, Druckeinrichtung 20 und Kühleinrichtung 21.
Auf einer äusseren Oberfläche bewegt sich, in einer Nut 31 in Längsrichtung geführt, der obere Bandlauf 24 des endlosen angetriebenen unteren Transportbandes 25 aus Metall, das am vorderen Ende des Dornes 27 um eine Umlenkrolle 32 gleitet, die im Dorn 27 in einer oben offenen Ausnehmung 33 aufgenommen ist, und als unterer Bandlauf 34 in einer Ausnehmung 49 im Dorn zurückgeführt wird.
[0020] Das vordere freie Ende des Dornes 27 trägt eine Scheibe 35, die vom Inneren des Rohrkörpers 78 überfahren wird und dazu bestimmt ist, einem Entweichen von Druckluft in Bewegungsrichtung des Rohrkörpers 78 entgegenzuwirken, und um den Rohrkörper 78 vermittels eines zusätzlichen mechanischen Mittels zu runden.
[0021] Am hinteren freien Ende des Dornes 27, d.h.
im Bereich der Aufheizeinrichtung 19, ist keine Schikane dieser Art vorgesehen, da hier durch die Folie/Formriemenbewegung nur ein geringer Druckabfall auftritt.
[0022] Die Druckluft (Gaspolster), die im Bereich der Aufheizeinrichtung 19 über Luftleitungen 50, 51, 52 in den Rohrkörper, Letzteren gegen den Formriemen 28 drückend, eingebracht wird, dient zur Reibungsverminderung zwischen Folie 29 und Dorn 27 und bei entsprechender Druckeinstellung auch zur Aufweitung des Rohrkörperdurchmessers zum Ausgleich von Durchmessertoleranzen, und auch um Deformationen entgegenzuwirken.
[0023] Die Nut 31 ist bodenseitig mit einer Beschichtung 36 einerseits zur Reibungsverminderung und andererseits zur elektrischen Isolation versehen.
Zwischen oberem Bandlauf 24 des unteren Transportbandes 25 und unterem Bandlauf 18 des oberen Transportbandes 16 wird so ein Spalt gebildet, in dem überlappende Ränder der Folie 29 zur Bildung einer in Längsrichtung verlaufenden Schweissnaht zunächst aufgeschmolzen, mit überfliessenden Schnittkanten verpresst und anschliessend gekühlt werden.
[0024] Gemäss Fig.
1 läuft das untere Transportband 25 um eine an der Grundplatte 10 fest angeordnete Antriebsrolle 37, eine an seiner Innenseite angeordnete frei drehbare Einstellrolle 38, eine an seiner Aussenseite angeordnete Einstellrolle 39, die den oberen Bandlauf 24 in die Führungsnut 31 des Dornes 27 einleitet und in Zusammenwirken mit der Umlenkrolle 32 den horizontalen Gleichlauf zum Boden der Führungsnut 31 gewährleistet, eine in seiner Achslage nicht verstellbare Umlenkrolle 32 und eine Einstellrolle 40.
[0025] Zur Erwärmung des unteren Transportbandes 25 auf mindestens die Eintrittstemperatur des unteren Bandlaufes 18 in die Aufheizeinrichtung 19 ist vor der Einstellrolle 39 eine Heizung 41, vorzugsweise in Form einer Hochfrequenzspule, vorgesehen.
[0026] Fig.
3 zeigt ein Formelement 30 mit innerhalb des Formelementes 30 gelagertem Dorn 27 im Schnitt und der oberhalb des Dornes 27 angeordneten Aufheizeinrichtung 19. Das Formelement 30 besteht aus einem Trägerblock 42, der an seiner Seite 43 an der Grundplatte 10 befestigt ist. Das Formelement 30 trägt drei frei drehbare Formrollen 44, 45 und 46.
Die unterhalb des Dornes 27 angeordnete Formrolle 44 dreht um eine waagerechte Achse, während die jeweils seitlich zum Dorn 27 angeordneten Formrollen 45 und 46 um senkrechte Achsen drehen, die exzentrisch zur Feineinstellung der Grösse des Überlappungsbereiches der Folienränder einstellbar sind.
[0027] Vom ersten Formelement 30 ausgehend bis zu dem Formelement 30, das Ränder einer Folie 29 in Überlappung auf dem oberen Bandlauf 24 des Transportbandes 25 positioniert, nehmen die Abstände der waagrechten und senkrechten Drehachsen auf den Mittelpunkt des Dornes 27 hin ab, so dass die konvex geformten Laufflächen der Formrollen 44, 45, 46 den zwischen Formrollen 44, 45, 46 und Dorn 27 laufenden Formriemen 28 mit aufliegender Folie 29 in Längsrichtung um den Dorn 27 lenken.
Die Breite des Formriemens 28 ist geringer als die der aufliegenden Folien 29.
[0028] Gemäss Fig. 4 erfolgt die Anlenkung der Folie 29 an den Dorn 27 nur so weit, dass Ränder der Folie 29 sich zwischen unterem Bandlauf 18 des oberen Transportbandes 16 und oberem Bandlauf 24 des unteren Transportbandes 25 überlappen und von den Rändern des Formriemens 28 in dieser Lage gehalten werden, die innere Oberfläche des so gebildeten Tubenrohres 78 zur Vermeidung von Reibungskräften an der äusseren Oberfläche des Dornes 27 jedoch nicht anliegt.
[0029] Dadurch wird bei Kunststoff-Folien, eingeschlossen Laminate aus Kunststoff-Folien verschiedener chemischer Zusammensetzung und Kunststoff-Laminatfolien einschliessend, einer Folie aus Metall, z.B.
Aluminium, ein Abreissen der in der Aufheizvorrichtung 19 aufgeschmolzenen Überlappung von dem angrenzend nicht aufgeschmolzenen Werkstoff der Rohrwandung verhindert, was eine gleichbleibend dichte und an ihren äusseren Rändern (einschliesslich den Anstossbereichen) rissfreie Schweissnaht gewährleistet.
Sobald die Schweissnaht durch Wärmeentzug eine vorbestimmte mechanische Festigkeit und Formbeständigkeit aufweist, nehmen die Achsabstände der Formrollen 44, 45, 46 vom Mittelpunkt des Dornes 27 aus wieder zu, so dass sich der Formriemen 28 öffnet und der Formriemen 28 mit Rohr nach Freigabe des Rohres vom unteren Bandlauf 18 und oberen Bandlauf 24 vom Dorn 27 im Wesentlichen in Längsrichtung zum Dorn 27 ablaufen kann.
[0030] Gemäss Fig.
1 wird der endlose, vorzugsweise aus leicht umformbarem faserverstärktem Kunststoff bestehende Formriemen 28 über eine Antriebsrolle 47 angetrieben, über eine Bandspanneinrichtung 48 und um weitere Umlenkrollen geführt.
[0031] Die Antriebsrolle 47, die Bandspanneinrichtung 48 und die Umlenkrollen sind in derartig bemessenem Abstand an der Grundplatte 10 angeordnet, dass die Mittellinie des Formriemens 28 mit der senkrechten Mittellinie des Dornes 27 zusammenfällt, so dass sich die Kanten des Formriemens 28 bei Durchlauf durch die Formelemente 30, gegebenenfalls unterstützt durch eine Exzentereinstellung der Formrollen 45, 46 stets in einer wesentlichen waagerechten Ebene gegenüberliegen, wodurch ein in seiner Breite genau bemessener Überlappungsbereich gewährleistet ist (Fig.
4.)
[0032] Für die Erzeugung einer einwandfreien Schweissnaht an rohrförmigen Körpern aus Kunststoffen umfassenden Folien hat es sich insbesondere für deren Oberflächenausbildung und zur Vermeidung von Ausquetschungen aufgeschmolzenen Kunststoffes entlang den inneren und äusseren Rändern des Überlappungsbereiches sowie zur Vermeidung von Spannungen und Dehnungen in und an den Rändern der Schweissnaht als vorteilhaft erwiesen, wenn die Transportbänder 16 und 25 und der Formriemen 28 in gleicher Umlaufgeschwindigkeit laufen, also keine Relativbewegung zwischen unterem Bandlauf 18 und überlappenden Rändern der Folie 29, den überlappenden Rändern der Folie 29 und dem oberen Bandlauf 24 und zwischen dem Formriemen 28 und darauf aufliegender Folie 29 besteht,
wodurch die überlappenden Folienränder zwischen den laufenden Transportbändern 16 und 25 in Ruhelage aufgeschmolzen, vorerstarrt, verpresst und abgekühlt werden.
[0033] Zu diesem Zweck werden die Antriebsrollen 15, 37 und 47 in ihrer Antriebsdrehzahl aufeinander abgestimmt gesteuert.
[0034] Gemäss Fig. 5 ist der Dorn 27 so ausgestaltet, dass er drei Hohlräume 53, 54 und 55 aufweist, wobei der Hohlraum 53 unterhalb der Aufheizeinrichtung 19, der Hohlraum 54 unterhalb der Druckeinrichtung 20 und der Hohlraum 55 unterhalb der Kühleinrichtung angeordnet ist.
[0035] Die Hohlräume 53, 54, 55 sind in Einsätzen 56, 57, 58 aufgenommen, die den Dorn 27 in ihrer Breite etwa den Längserstreckungen der Aufheizeinrichtung 19, Druckeinrichtung 20 und Kühleinrichtung 21 entsprechend in Ausnehmungen quer durchgreifen und mit dem Dorn 27 den äusseren Umfang teilen.
[0036] Fig.
4 zeigt den Einsatz 56 in Einbaulage im Querschnitt, während Fig. 5 die Einsätze 56, 57 und 58 in Einbaulage im Dorn im Längsschnitt zeigt. Mit Ausnahme der dem oberen Bandlauf 24 des Transportbandes 25 zugewandten Wandungsflächen sind bevorzugt alle anderen Wandungsflächen der Hohlräume 53, 54, 55 mit einer Isolierung 59 versehen, so dass die Hohlräume 53, 54, 55 gegen den Dorn 27, die Einsätze 56, 57, 58 und die Stege 60, 61 isoliert sind, so dass sich die Wärmeinhalte der Hohlräume 53, 54, 55 auf den sie überfahrenden oberen Bandlauf 24 und nicht auf den Dorn überträgt, wodurch ein Wärmegefälle im Dorn von der Aufheizeinrichtung 19 zur Kühleinrichtung 21 unterbunden, und Wärmeinhalte des Dornes sektoriell auf das Schweissgut individuell abgestellt einstellbar werden.
[0037] Nach Fig.
4 ist in den Hohlraum 53 eine elektrische Widerstandsheizung 62 aufgenommen, die über Leitungen 63 gespeist wird. Nach der Erfindung ist es auch möglich, die Heizung als eine Induktionsheizung auszubilden, beide Heizungen sind in ihren Leistungen in weiten Bereichen einstellbar. Auch ist es möglich, den Hohlraum 53 bei entsprechend ausgebildeten Zu- und Ableitungen vermittels gasförmiger oder flüssiger Medien durchströmbar auszubilden.
[0038] Der Hohlraum 54 ist über Förderleitungen 64 und der Hohlraum 55 über Förderleitungen 65 (jeweils eine Zu- und Ableitung) mittels flüssigen oder gasförmigen Medien beaufschlagbar, die in ihrem Wärmeinhalt so einstellbar sind, dass die den Hohlräumen entsprechenden Bandabschnitte des Bandlaufes 24 kühl- oder aufheizbar sind.
[0039] Bevorzugt aufgeheizt werden die Hohlräume 53,
54 und 55 bei Anfahren der Längsnahtschweissmaschine, um Anfahr-Folienabfälle möglichst gering zu halten. Danach kann der Wärmeinhalt der Hohlräume 53, 54, 55 beispielsweise durch Senkung der Temperaturen der Heizung und/oder der gasförmigen oder flüssigen Medien auf eine Erwärmung, vorerstarrte Verpressung und anschliessende Kühlung je nach zu verarbeitender Kunststoffart auf optimale Werte eingestellt werden.
[0040] Der endlose Rohrkörper läuft vom Dorn 27 ab und nachdem sich der Formriemen 28 geöffnet hat, läuft der Rohrkörper in eine Vereinzelungseinrichtung 70 (Fig.
1) ein, die den endlosen Rohrköper in Einzelrohre bestimmter Länge aufteilt.
[0041] Zwischen dem Ablaufende (Ablaufende ist bei Umlenkrolle 32) und der Vereinzelungseinrichtung 70 ist gemäss der Erfindung eine thermische Behandlungseinrichtung 71 vorgesehen, die von dem endlosen Rohrkörper auf seinem Weg vom Ablaufende des Dornes 27 zur Vereinzelungseinrichtung 70 durchfahren wird. Zweck der Behandlungseinrichtung 71 (folgend kurz Einrichtung 71 genannt) ist, den laufenden endlosen Rohrkörper einer Wärmebehandlung zu unterziehen, die aus einer Kühlung oder Erwärmung des Rohrkörpers bestehen kann.
Aus konstruktiven Gründen (Länge der Kühleinrichtung 21) wird die Längsnaht, d.h. der aufgeschmolzene und verpresste Überlappungsbereich (Naht) nur so weit vermittels der Kühleinrichtung 21 abgekühlt, bis die Naht eine genügende Festigkeit für die folgende Vereinzelung aufweist, der Naht wird also nicht die ganze zur Aufschmelzung und Verpressung notwendige eingebrachte Wärme entzogen.
Dies hat zur Folge, dass die Naht mit Anstossbereichen als Wandungsteil des Rohrkörpers einen höheren Wärmeinhalt als die restliche, keiner Aufheizung unterworfenen, Rohrwandung aufweist.
[0042] Diese über den Umfang des Rohrkörpers gesehene ungleichförmige Wärmeverteilung bewirkt bei fortschreitender natürlicher Abkühlung, beispielsweise durch Lagerung, nach der Vereinzelung zu Rohrabschnitten, dass in der Naht während ihrer Bildung entstandene Spannungen nicht abgebaut werden, die nach Erkenntnis der Erfinder ursächlich für die Tropfen- und/oder Bananendeformationen der Rohrabschnitte sind.
Um diese Ursache, d.h. die ungleichförmige Wärmeverteilung zu beseitigen, schlägt die Erfindung die thermische Behandlung vor, mit der durch Erwärmung oder Abkühlung - Erwärmung der kälteren Rohrwandung auf die höhere Temperatur der Naht oder Abkühlung der Naht auf die niedrigere Temperatur der Rohrwandung - eine gleichförmige Temperaturverteilung über den gesamten Umfang des Rohres, einschliesslich der Naht, erreicht wird. Die thermische Behandlung bewirkt, dass in der Naht und/oder in der Folie 29 des Rohrkörpers 78 entstandene Spannungen abgebaut werden und die Abkühlung der Rohrabschnitte ohne Bildung von Deformationen der beschriebenen Art abläuft.
[0043] Gemäss Fig. 6 umfasst eine Einrichtung zur thermischen Behandlung 71 (folgend Einrichtung genannt) eine Kammer 72, in der einem durchlaufenden Rohrkörper 78 Wärme zugeführt oder entzogen wird.
Wird Wärme zugeführt, wird diese vorzugsweise der Rohrwandung ohne Schweissnaht zugeführt, wird Wärme entzogen, wird diese der Schweissnaht bevorzugt ohne der Rohrwandung entzogen. Die Wärmezu- oder -abfuhr erfolgt vorzugsweise mittels eines Fluids, entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit, im Verwendungsfall einer Flüssigkeit vorzugsweise Wasser, das nach Austritt aus einer Sprüheinrichtung 77 unter Benetzung eines Rohrkörpers 78 zur Aufheizung oder Abkühlung über eine Saugpumpe 73 aus der Kammer 72 abgesaugt, einem Wärmetauscher 74 zugeleitet, dort wieder erhitzt oder abgekühlt und vom Wärmetauscher 74 ausgehend über eine Förderpumpe 75 (Druckpumpe) der Kammer 72 und Sprüheinrichtung 77 zugeleitet wird.
Zu diesem Zweck sind die Kammer 72 mit der Saugpumpe 73, die Saugpumpe 73 mit dem Wärmetauscher 74, der Wärmetauscher 74 mit der Druckpumpe 75 und die Druckpumpe 75 mit der Kammer 72 und Sprüheinrichtung 77 über eine Förderleitung 76 miteinander verbunden. Saugpumpe 73, Wärmetauscher 74, Förderpumpe 75 und Förderleitung 76 sind in grosser technischer Vielfalt bekannt, wobei Saug- 73 und Förderpumpe 75 als eine Einheit verwendet werden können, so dass auf sie individuell folgend nicht einzugehen ist.
[0044] Die Kammer 72 besteht aus einem Gehäuse, vorzugsweise rechteckigen Querschnittes, in dem Sprüheinrichtungen 77 zur Förderung des Fluids auf das durchlaufende Tubenrohr 78 aufgenommen sind. Einends und ausgehend von Förderpumpe 75 durchgreift die Förderleitung 76 zur Versorgung der Sprüheinrichtung 77 mit Fluid, d.h.
Letztere ist an die Förderleitung 76 angeschlossen, die Bodenwandung 79 und anderenends ist die Förderleitung 76 mit der Bodenwandung 79 in Form eines Ablaufes verbunden, um vermittels der Saugpumpe 73 das verspritzte oder sonstwie geförderte Fluid aus der Kammer 72 abfördern zu können. Die zur Bodenwandung 79 parallel verlaufende Kopfwandung ist als klappbarer Deckel 80 ausgebildet, um Bedienung und Unterhalt, z.B. Einfädeln des durchlaufenden Tubenrohres 78, Auswechseln der Sprüheinrichtungen 77 und Montage der auswechselbaren Kalibrierhülsen 81 vereinfacht durchführen zu können. Je eine Kalibrierhülse 81 durchgreift die einlaufseitige Wandung 82 und auslaufseitige Wandung 83 der Kammer 72 und sind so an den Wänden 82 und 83 angeordnet, dass ihre axialen Mittellinien auf einer gemeinsamen zur Bodenwandung 79 parallelen Geraden liegen.
Die Kalibrierhülsen dienen zum einen der beidseitigen Auflagerung des durchlaufenden Rohrkörpers 78, während dessen Kontaktes mit dem Fluid, zum anderen wirken sie zusammen mit dem Rohrkörper 78 als Dichtungen, damit im Kasten 72 ein Unterdruck zur Abförderung des Fluids, vermittels der Saugpumpe 73, erzeugt werden kann. Um eine Dichtung zu erreichen, ist der innere Durchmesser der Kalibrierhülsen 81 in etwa gleich oder geringfügig grösser gewählt als der Aussendurchmesser des Rohrkörpers 78.
[0045] Gemäss den Fig. 6 und 7 besteht die Sprüheinrichtung 77 aus mindestens einem Rohr mit Austrittsöffnungen 84 für das Fluid, die entlang der Länge des Rohres vorzugsweise gleichmässig beabstandet sind.
Die Austrittsöffnungen 84 können bei gewünscht strahlförmigem Fluidaustrag einfache Bohrungen, andererseits bei einem gewünscht kegelförmigen Austrag, diesen bewirkende Düsen sein. Sind mehrere Rohre vorgesehen, so können diese über eine mit der Förderleitung 76 verbundene Leitung verbunden sein. Ein Rohr der Sprüheinrichtung 77 ist bevorzugt so in der Kammer 72 angeordnet, dass sein Austrag nur auf die Schweissnaht auftritt, diese Anordnung ist dann bevorzugt, wenn nur der Schweissnaht des Rohrkörpers 78 Wärme entzogen werden soll.
Im Falle die Wandung des Tubenrohres 78 mit Ausnahme des Bereiches der Schweissnaht aufgeheizt, d.h. auf eine Temperatur tiefer, gleich oder höher als die der Schweissnaht aufgeheizt werden soll, kann das auf die Schweissnaht emittierende Rohr abgestellt und Fluid, vermittels der übrigen Rohre (gezeigt sind vier), auf die Wandung des Tubenrohres 78 aufgebracht werden. Um den Wärmeein- und -austrag variieren zu können, kann der Austrag aus den Rohren durch entsprechende Einstellmittel verstärkt oder reduziert werden, dies einzeln oder in Kombination mit Variation der durch die Förderpumpe 75 geförderten Fluidmenge. Zu diesen Einzel- oder Kombinationsmassnahmen tritt hinzu, Eintrag oder Reduktion des Wärmeinhaltes des Fluides über den Wärmetauscher 74 zu variieren.
Um die Wärmebehandlung des Rohrkörpers 78 in einem bestimmten Temperaturbereich automatisch überwacht zu halten, kann die Temperatur der Schweissnaht nach Unterfahrung der Kühleinrichtung 21 und Ablauf vom Dorn 27 bei geöffnetem Formriemen 28, vermittels eines Temperaturfühlers 85, aufgenommen und an eine Einrichtung weitergeleitet werden, die ausgehend von dieser Information einzelne oder in Kombination alle vorstehend umrissenen Massnahmen zur Bestimmung, Konstanthaltung oder Veränderung der Wärmeinhalte der Fluide mit ihren Auswirkungen auf die Rohrkörper 78, d.h. die Wärmebehandlung selbsttätig in vorgegebenen Grenzen hält.
[0046] Gemäss Fig.
1 läuft ein Kunsstoff-Folienstreifen 29, aus dem ein Rohrkörper 78 gebildet wird, am einlaufseitigen Ende der Längsnahtschweissvorrichtung gemäss der Erfindung vor der Umlenkrolle 40 auf den Formriemen 28 auf und läuft am ablaufseitigen Ende zu einem längsnahtverschweissten Rohrkörper 78 umgeformt vom Formriemen 28 an der Antriebsrolle 47 vom Formriemen 28 ab und tritt als endloser Rohrkörper 78 in die Einrichtung zur thermischen Behandlung 71 ein, durchläuft Letztere und tritt in die Vereinzelungseinrichtung 70 ein, in der der endlose Rohrkörper 78 vereinzelt, d.h. zu Rohrkörpern 78 einer bestimmten Länge aufgeteilt wird. Thermisch behandelt wird der endlose Rohrkörper 78 am ablaufseitigen Ende der Längsnahtschweisseinrichtung zwischen Ablauf des endlosen Rohrkörpers 78 vom Formriemen 28 bei der Antriebsrolle 47 und Einlauf in die Vereinzelungseinrichtung 70.
Nach Auflauf des Kunststoff-Folienstreifens 29 auf den Formriemen 28 wird der Formriemen 28 mit aufliegendem Folienstreifen 29 in den Formelementen fortschreitend, siehe Fig. 3, mit dem Folienstreifen 29 innenliegend zu einem in seiner Längsrichtung nicht vollständig geschlossenen Rohr umgeformt. Die Umformung erfolgt so weit, bis Längskanten des Folienstreifens 29 entweder übereinanderliegen oder aneinander anstossen, beide Verschweissungsarten sind möglich, und der Formriemen 28 etwas schmäler als die Breite des Folienstreifens 29 gewählt ist, ist der Rohrkörper 78 geschlossen, während der Formriemen, d.h. das aus ihm gebildete Rohr einen Schlitz aufweist, in dem zur Bildung einer Schweissnaht bestimmte Bandläufe (unterer Bandlauf 18 des oberen Bandes 16, oberer Bandlauf 24 des unteren Bandes 25) die Längskanten der Folie 29 zwischen sich verklemmend aufgenommen sind.
Nachdem die Aufnahme und Positionierung der Längskanten der Folie 29 zwischen den entsprechenden Bandläufen 18, 24 vermittels der Formelemente 30 und Formriemen 28 erreicht ist, unterlaufen die Längskanten in dieser Positionierung als Überlappungs- oder Anstossbereich (folgend kurz Bereiche genannt) die Aufheizeinrichtung 19, die Druckeinrichtung 20 und Kühleinrichtung 21, wobei der Dorn 27 neben anderen ihm zuordbaren Funktionen als Widerlager der aus den Bandläufen 18, 24 der Aufheizeinrichtung 19, Druckeinrichtung 20 und Kühleinrichtung 21 gebildeten Schweisseinrichtung dient. Die Aufheizeinrichtung 19 verflüssigt oder plastifiziert die Bereiche so weit, bis unter Anwendung von Druck die Kunststoffe der Längskanten bzw. sich an die Längskanten anschliessende Streifen der Folie 29 ineinanderfliessen.
Das Ineinanderfliessen wird durch die der Aufheizeinrichtung 19 folgende Druckeinrichtung 20 bewirkt, wobei zwischen Aufheizung und Verpressung eine Vorerstarrung der verflüssigten oder plastifizierten Kunststoffe der Bereiche bevorzugt sein kann. Nach der Verpressung wird den verpressten Bereichen vermittels der Kühleinrichtung 21, die die Bereiche anschliessend an die Verpressung unterlaufen, Wärme entzogen, womit die Bereiche festigkeitsmässig stabilisiert werden.
Nachdem die Naht des Rohrkörpers 78 die Kühleinrichtung 21, die der Naht Wärme entzieht, unterlaufen hat, veranlassen Formelemente 30, dass sich der Formriemen 28 öffnet, d.h. wieder flachlegt, um über die Antriebsrolle 47 und weiteren Rollen vom ablaufseitigen dem einlaufseitigen Ende zuzulaufen, während der Rohrkörper 78 ab Antriebsrolle 47 freilaufend, d.h. ohne Unterstützung seitens des Formriemens 28 der Vereinzelungseinrichtung 70 unter Durchlauf der Wärmebehandlungseinrichtung 71 zuläuft. Stabilisiert in diesem Zusammenhang bedeutet, dass der Naht so viel Wärme entzogen, d.h. die Naht durch Wärmeentzug so weit verfestigt wird, dass sie bei der Vereinzelung nicht mehr aufreisst, wobei das Rohr anschliessend auf eine bestimmte Temperatur für die Weiterverarbeitung durch Lagerung, beispielsweise bei Raumtemperatur, abgekühlt wird.
Es sind die unterschiedlichen Wärmeinhalte von Naht und restlicher Umfangswandung, dazu in der Naht herrschende Spannungen, die während der Abkühllagerung und auch nach erfolgter Abkühlung die Deformationen auslösen.
[0047] Während des Durchlaufes des Rohres durch die Wärmebehandlungseinrichtung werden durch Beaufschlagen des Rohres vermittels eines Fluids die unterschiedlichen Wärmeinhalte einander angeglichen und die Spannungen in der Naht abgebaut. Wird eine kältere Rohrwandung auf die höhere Temperatur der Naht angehoben, so ist bevorzugt die Rohrwandung auf eine Temperatur von 30 deg. C bis 95 deg. C, vorzugsweise 50 deg. C bis 80 deg. C, aufzuheizen, wobei die Temperatur der Naht vorzugsweise konstant gehalten wird, d.h. sie wird auf der Temperatur gehalten, mit der sie von der Kühleinrichtung 21 abgelaufen ist.
Soll zum Ausgleich oder Angleichen der Wärmeinhalte die Naht abgekühlt werden, so ist es vorteilhaft, bei konstant gehaltener Rohrtemperatur die Naht auf 10 deg. C bis 50 deg. C, vorzugsweise 15 deg. C bis 40 deg. C, abzukühlen. Mit Blick auf die Wärmebehandlungseinrichtung 71 durchläuft bei der Aufheizung des Rohres die Naht die Einrichtung 71 mit annähernd gleicher Temperatur, während bei der Abkühlung der Naht das Rohr die Einrichtung 71 mit annähernd gleicher Temperatur durchläuft. Bei Verwendung von Kunststoffen, die bei Verschweissung in ihren Nähten und angrenzenden Abschnitten der Rohrwandungen zu starker Spannungsbildung neigen, kann auch gleichzeitig gekühlt und erhitzt werden.
Nach Durchlauf des Endlosrohres durch die Einrichtung 71 läuft es in die Vereinzelungseinrichtung 70 ein und wird dort in Einzelrohre bestimmter Länge aufgeteilt, die sich dann bei Lagerung auf eine bestimmte Temperatur, z.B. Raumtemperatur, abkühlen. In der Wärmebehandlungseinrichtung 71 läuft das Fluid in einem Kreislauf. Wird das Rohr beispielsweise aufgeheizt, so wird das Fluid, vorzugsweise Wasser, im Wärmetauscher 74 auf eine Temperatur aufgeheizt, die ausreicht, das Rohr auf eine bestimmte Temperatur zu bringen. Das Fluid wird über eine Förderpumpe 75 und Förderleitung 76 einer Sprüheinrichtung 77 zugeleitet, die unter Aussparung der Naht die restliche Umfangswandung, d.h. sektoriell, mit Fluid benetzt, wobei die Wärme des Fluids an das Rohr abgegeben wird.
Bei Kühlung der Naht wird das Fluid im Wärmetauscher gekühlt, gleichermassen zur Naht geführt, um der Naht Wärme zu entziehen. Die Benetzung des Rohres mit Fluid erfolgt in der Kammer 72 und nach erfolgter Benetzung wird das Fluid vermittels einer Saugpumpe 73 aus der Kammer 72 abgezogen, um dem Wärmetauscher 74 zugeführt zu werden. Die Kammer 72 steht unter Wirkung der Saugpumpe 73 unter einem Unterdruck - neben der Abstützung des Rohres in der Kammer 72 wirken die Kalibrierhülsen als Dichtungen - während das Rohrinnere mit dem höheren Umgebungsluftdruck beaufschlagt ist.
Diese Druckdifferenz bewirkt, dass das Rohr die Kammer 71 gleichmässig gerundet durchläuft, so dass eine gleichmässige Benetzung pro Flächeneinheit Benetzungsfläche gewährleistet ist, wobei die gleichmässige Benetzung pro Flächeneinheit (Rohr, Naht oder beide) gewichtig zum Abbau von Spannungen im Rohrkörper beiträgt, so dass sich die Rohrkörper nach Vereinzelung spannungsfrei abkühlen können.
[0048] Wird gekühlt und erwärmt, so können zwei Fluide der Sprüheinrichtung 77 zur sektoriellen Benetzung des Rohres (Rohr und Naht) zugeführt werden.
The invention relates to a method and apparatus for the production of weldable plastic films formed by longitudinal seam welding tubular body, preferably tubular body for packaging containers, in particular packaging tubes according to the preambles of claims 1 and 9.
Packaging container, in particular packaging tubes, include a tubular packaging material container, also called tube tube (hereinafter referred to briefly as a tube), and a spout part, also called tube head (hereinafter referred to briefly as the head), which is connected to the tube at one end. Apart from extrusion processes, head and tube packaging tubes are made of plastics by attaching a prefabricated head to a prefabricated tube or molding the head to the tube by injection or compression molding.
In all three manufacturing processes are molds (hereinafter referred to as short called forms) are used, which consist of a die and a retractable into the die stamp, in all three methods, the stamp carries the pipe. If a Verpackungstube (hereinafter referred to as tube) formed from a prefabricated head and prefabricated tube, takes place in the form of melting certain surfaces, either the outer edge of the head or a narrow circumferential strip at an open end of the tube or both, wherein the plastics the melted surfaces with the connection of the head and tube intermesh. When the head is injection-molded onto the pipe, the mold is filled with liquid plastic after insertion of the stamp by means of a pipe for forming the head, the pipe connecting with the molded-on head.
During compression molding, the die is loaded with a portion of plasticized plastic, which is then reshaped from the die to the head while simultaneously connecting the tube and the head. The economics of the method depends i.a. from the loading safety of punches with pipe, the load safety in turn depends on the exact roundness of the pipe cross-section and straightness of the longitudinal axis of the tube (a non-circular tube cross-section is called "drop-shaped", a bent longitudinal axis of the tube "banana-shaped"). Drop-shaped and / or banana-shaped tubes reduce loading safety with the consequence of downtime of the production machines. These pipe defects (drops, bananas) are due to the production of pipes.
Made of weldable plastic films, these may also include metallic and / or plastic barrier layers (intermediate layers), formed tubes are on so-called longitudinal seam welding machines (called side seamer) either as a single tube or as an endless tube, which is singulated into individual tubes manufactured. In single or continuous tube production, a film strip is placed around a mandrel so that longitudinal edges of the strip slightly overlap, whereupon the overlap or the overlap region is melted, pressed into each other and then a seam is formed forming. Even after a tube, be it a single or endless tube, has drained from the cooling device, the overlap region has a width, on both sides supplemented with abutment areas, a significantly higher heat content than the rest of the tube-forming wall.
This can lead to thermal stresses that seem to be responsible for unexpectedly occurring drop and / or banana-shaped deformations of the tubes. In order to reduce the thermal stresses, a variety of measures have been proposed. For example, in the case of continuous-tube side-seamers, in order to reach further cooling sections, extended mandrels with closed forming bands were provided after the cooling station. It is also proposed to dissipate heat of the seam (including abutment areas) not only via the cooling station but also via the mandrel, for which purpose the mandrel is provided with cooling means, e.g. equipped with water-flowing chambers. In order to counteract the deformations it is also known to place a gas cushion between the mandrel and the inner surface of the tube tube, which presses the tube tube wall against the forming belt.
In this proposal, the weld remains clamped between the welding tools, but starting from this clamping the pipe wall is pressed against a supporting round Formbandwandung so as the progress of cooling deformations, while reducing the friction between the pipe and mandrel to avoid. These measures, individually and in combination, have made significant contributions to reducing the frequency of deformation, but do not rule out deformations.
In addition to the importance of the freedom of tube defects for the tube manufacturer, round and axially straight tubes are also important for the tube filler.
Object of the present invention is to develop the longitudinal seam welding of tubular bodies of plastic films so that with certainty deformations of the tubular body (drops, banana) are excluded, and this object is in a method with the characterizing features of claim 1 and a Device solved with the characterizing features of claim 9.
Advantageous embodiments of the inventive method and the device arise with respect to the method of the objects of the claims 1 following claims, with respect to the device of the objects of the claim 9 following claims.
[0005] Further advantages
Features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the method and apparatus.
It show
<Tb> FIG. 1: <sep> a device for the production of tube tubes in a schematic side view;
<Tb> FIG. 2: <sep> a mandrel in the tube formation area of the device according to FIG. 1 on an enlarged scale;
<Tb> FIG. 3: <sep> a mold element in the pipe forming area in the front view;
<Tb> FIG. 4: <sep> a section through the mandrel along the section line X-X in Figure 2 in front view on an enlarged scale.
<Tb> FIG. 5: <sep> a mandrel according to FIG. 2 with inserts in longitudinal section;
<Tb> FIG. 6: <sep> a thermal treatment device, comprising a flow chamber for a continuously running tube with auxiliary equipment in a schematic representation;
<Tb> FIG. 7: <sep> a passage chamber according to FIG. 6 in cross section (section transverse to the continuous tube tube) in a schematic representation.
The apparatus shown in Fig. 1 for producing tubular body consists of a base plate 10 to which a support plate 11 is articulated movable in the vertical direction.
The movable linkage via actuators 12, which are arranged on the base plate 10 and the support plate 11, so that the support plate 11 is vertically positionable and fixable in position.
The support plate 11 carries at its front end two spaced-apart rollers 13 and 14th
At a distance from the rear end of the support plate 11, a drive roller 15 is arranged on the base plate 10.
To the rollers 13 and 14 and the drive roller 15 runs an endless metallic upper belt 16 - following upper conveyor belt 16 called - with an upper belt 17 and lower belt 18 to.
Between upper belt 17 and lower belt 18 are viewed in the direction of movement of the conveyor belt successively with the lower belt 18 cooperatively a heating device 19, pressure device 20 and cooling device 21 are provided, which are traversed by the lower belt 18.
For the purpose of vertical adjustment, the heating device 19 and printing device 20 are each provided with an actuator 22 and 23, so that the heating device 19 and printing device 20 are vertically adjustable in the direction of the lower belt run 18.
The heating device 19 preferably encloses an inductive high-frequency heating,
in the operating state heat in the lower belt 18 and upper belt 24 of the lower belt 25 - following called lower conveyor belt 25 - produced.
The upper conveyor belt 16 and lower conveyor belt 25 are preferably made of metal, provided that their heating is inductively by means of high-frequency energy. Since the metallic bands 16 and 25 have a low mass, they can be heated quickly and allowed to cool without heating other parts of the device.
Metal bands 16 and 25 are preferred when pure plastic films come to be welded.
Contains a plastic film, a metal foil which heats by induction, melts the plastic, then the bands 16 and 25 made of plastic, such as polytetrafluoroethylene exist.
The heating device 19 serving for inductive heating essentially has a radio-frequency coil whose emitted energy is concentrated on the area to be heated below the heating device 19.
The radio frequency coil is fed by a high frequency generator of known design.
The downstream of the printing device 20 cooling device 21 withdraws the weld to the excess heat to their solidification, wherein the previous compression by means of the printing device 20, preferably with pre-solidification of the weld material, takes place.
The upper belt run 17 passes over cooling rails 26 which cool the upper belt run 17 so far that it approaches the heating device 19 with approximately constant temperature.
The tube tube 78 forming part of the device comprises a mandrel 27, a circumferentially driven form of belt 28 which carries on its side facing the mandrel 27 a plastic film strip 29, and a plurality of longitudinally of the mandrel 27 in spaced-apart form elements 30th .
which deform the form belt 28 and the film strip 29 around the circumference of the mandrel 27.
The round mandrel 27 shown in cross-section, which may also be polygonal, preferably rectangular, is arranged on the base plate 10. According to FIG. 2, it extends in the same direction and at a distance from the heating device 19, printing device 20 and cooling device 21.
On an outer surface, guided in a groove 31 in the longitudinal direction, the upper strip 24 of the endless driven lower conveyor belt 25 moves from metal, which slides at the front end of the mandrel 27 about a guide roller 32 in the mandrel 27 in an open-topped recess 33 is received, and is returned as a lower strip 34 in a recess 49 in the mandrel.
The front free end of the mandrel 27 carries a disc 35 which is run over by the interior of the tubular body 78 and intended to counteract an escape of compressed air in the direction of movement of the tubular body 78, and to the tubular body 78 by means of an additional mechanical means round.
At the rear free end of the mandrel 27, i.
In the area of the heating device 19, no baffle of this type is provided, since only a small pressure drop occurs here due to the film / belt movement.
The compressed air (gas cushion), which is in the field of heating device 19 via air lines 50, 51, 52 in the tubular body, the latter against the form of belt 28 pressing introduced, serves to reduce friction between the film 29 and mandrel 27 and with appropriate pressure setting also for widening the tube body diameter to compensate for diameter tolerances, and also to counteract deformations.
The groove 31 is provided on the bottom side with a coating 36 on the one hand for reducing friction and on the other hand for electrical insulation.
Between upper belt run 24 of the lower conveyor belt 25 and lower belt run 18 of the upper conveyor belt 16, a gap is formed in which overlapping edges of the film 29 are first melted to form a longitudinally extending weld seam, pressed with overflowing cut edges and then cooled.
As shown in FIG.
1, the lower conveyor belt 25 runs around a fixedly arranged on the base plate 10 drive roller 37, disposed on its inner side freely rotatable adjusting roller 38, arranged on its outer side adjustment roller 39, which introduces the upper band 24 in the guide groove 31 of the mandrel 27 and in Cooperation with the guide roller 32 ensures the horizontal synchronization to the bottom of the guide groove 31, a non-adjustable in its axial position pulley 32 and an adjusting 40th
For heating the lower conveyor belt 25 to at least the inlet temperature of the lower belt run 18 in the heating device 19, a heater 41, preferably in the form of a high frequency coil, is provided in front of the adjusting roller 39.
FIG.
FIG. 3 shows a shaped element 30 with a mandrel 27 mounted inside the shaped element 30 in section and the heating device 19 arranged above the mandrel 27. The shaped element 30 consists of a carrier block 42 which is fastened to the base plate 10 on its side 43. The mold member 30 carries three freely rotatable forming rollers 44, 45 and 46th
The arranged below the mandrel 27 forming roller 44 rotates about a horizontal axis, while each side of the mandrel 27 arranged forming rollers 45 and 46 rotate about vertical axes which are eccentrically adjustable for fine adjustment of the size of the overlap region of the film edges.
From the first mold member 30, starting to the mold member 30, the edges of a film 29 positioned in overlap on the upper belt 24 of the conveyor belt 25, take the distances of the horizontal and vertical axes of rotation to the center of the mandrel 27 down from, so that the convexly shaped running surfaces of the shaping rollers 44, 45, 46 guide the shaping belt 28 running between the forming rollers 44, 45, 46 and the mandrel 27 with the film 29 resting on it around the mandrel 27 in the longitudinal direction.
The width of the belt 28 is less than that of the overlying films 29th
4, the articulation of the film 29 to the mandrel 27 is only so far that edges of the film 29 overlap between the lower belt 18 of the upper conveyor belt 16 and upper belt 24 of the lower conveyor belt 25 and from the edges of the belt 28 are held in this position, the inner surface of the tube tube 78 thus formed, however, is not applied to the avoidance of frictional forces on the outer surface of the mandrel 27.
This involves plastic films including laminates of plastic films of various chemical composition and plastic laminate films including a foil of metal, e.g.
Aluminum, a tearing off of the molten in the heating device 19 overlap of the adjacent unfused material of the pipe wall prevented, which ensures a consistently dense and at its outer edges (including the Anstossbereichen) crack-free weld.
Once the weld by heat removal has a predetermined mechanical strength and dimensional stability, take the center distances of the forming rollers 44, 45, 46 from the center of the mandrel 27 again from, so that the form of belt 28 opens and the belt 28 with pipe after release of the pipe lower belt run 18 and upper belt run 24 can run off the mandrel 27 substantially in the longitudinal direction to the mandrel 27.
As shown in FIG.
1, the endless, preferably made of easily deformable fiber-reinforced plastic existing form of belt 28 is driven by a drive roller 47, passed over a belt tensioning device 48 and further deflection rollers.
The drive roller 47, the belt tensioning device 48 and the pulleys are arranged at such a measured distance to the base plate 10 that the center line of the belt 28 coincides with the vertical center line of the mandrel 27, so that the edges of the belt 28 when passing through the mold elements 30, optionally supported by an eccentric adjustment of the forming rollers 45, 46 are always opposite each other in a substantially horizontal plane, whereby an overlap area of precisely dimensioned width is ensured (FIG.
4.)
For the production of a perfect weld on tubular bodies made of plastics-containing films, it has in particular for their surface formation and to avoid squeezing molten plastic along the inner and outer edges of the overlap region and to avoid stresses and strains in and at the edges the weld is found to be advantageous when the conveyor belts 16 and 25 and the belt 28 run at the same rotational speed, so no relative movement between the lower belt 18 and overlapping edges of the film 29, the overlapping edges of the film 29 and the upper belt 24 and between the belt 28 and overlying foil 29,
whereby the overlapping film edges between the running conveyor belts 16 and 25 are melted in the rest position, pre-solidified, pressed and cooled.
For this purpose, the drive rollers 15, 37 and 47 controlled in their drive speed matched.
5, the mandrel 27 is designed so that it has three cavities 53, 54 and 55, wherein the cavity 53 below the heating device 19, the cavity 54 is disposed below the pressure device 20 and the cavity 55 below the cooling device ,
The cavities 53, 54, 55 are received in inserts 56, 57, 58, the mandrel 27 in its width about the longitudinal extent of the heating device 19, pressure device 20 and cooling device 21 pass through correspondingly in recesses and with the mandrel 27 the share outer circumference.
FIG.
4 shows the insert 56 in the installed position in cross section, while FIG. 5 shows the inserts 56, 57 and 58 in the installed position in the mandrel in longitudinal section. With the exception of the upper strip 24 of the conveyor belt 25 facing wall surfaces are preferably all other wall surfaces of the cavities 53, 54, 55 provided with an insulation 59, so that the cavities 53, 54, 55 against the mandrel 27, the inserts 56, 57, 58 and the webs 60, 61 are insulated, so that the heat content of the cavities 53, 54, 55 transmits to the overlying upper tape 24 and not on the mandrel, whereby a heat gradient in the mandrel of the heating device 19 to the cooling device 21 is prevented, and heat contents of the mandrel are sectorally adjusted individually to the weld material.
As shown in FIG.
4 is received in the cavity 53, an electrical resistance heater 62 which is fed via lines 63. According to the invention, it is also possible to form the heater as an induction heater, both heaters are adjustable in their performance in many areas. It is also possible to form the cavity 53 with appropriately designed inlets and outlets by means of gaseous or liquid media permeable.
The cavity 54 is acted upon via feed lines 64 and the cavity 55 via feed lines 65 (each an inlet and outlet) by means of liquid or gaseous media, which are adjustable in their heat content so that the corresponding cavities strip portions of the tape 24 cool - or are heatable.
Preferably, the cavities 53 are heated,
54 and 55 when starting the longitudinal seam welding machine to minimize start-up waste film as possible. Thereafter, the heat content of the cavities 53, 54, 55, for example, by lowering the temperatures of the heater and / or the gaseous or liquid media to a heating, pre-solidified pressing and subsequent cooling depending on the type of plastic to be processed to optimal values.
The endless tubular body extends from the mandrel 27 and after the molded belt 28 has opened, the tubular body runs in a separating device 70 (Fig.
1), which divides the endless Rohrköper into individual tubes of certain length.
Between the discharge end (discharge end is at pulley 32) and the singler 70, a thermal treatment device 71 is provided according to the invention, which is traversed by the endless tubular body on its way from the discharge end of the mandrel 27 to the singulator 70. Purpose of the treatment device 71 (hereinafter called device 71 for short) is to subject the running endless tubular body to a heat treatment, which may consist of cooling or heating of the tubular body.
For structural reasons (length of the cooler 21), the longitudinal seam, i. the molten and compressed overlapping area (seam) is cooled down only so far by means of the cooling device 21 until the seam has sufficient strength for the following separation, ie the seam is not deprived of all the heat introduced for melting and pressing.
This has the consequence that the seam having abutting areas as a wall part of the tubular body has a higher heat content than the rest, subjected to no heating, tube wall.
This seen over the circumference of the tubular body non-uniform heat distribution causes progressive natural cooling, for example by storage, after separation into pipe sections that incurred in the seam during their formation tensions are not degraded, according to the findings of the inventor causative of the drops - And / or banana deformations of the pipe sections are.
To avoid this cause, i. To eliminate the non-uniform heat distribution, the invention proposes the thermal treatment, by heating or cooling - heating the colder pipe wall to the higher temperature of the seam or cooling the seam to the lower temperature of the pipe wall - a uniform temperature distribution over the entire circumference of the Pipe, including the seam, is achieved. The thermal treatment has the effect that stresses arising in the seam and / or in the film 29 of the tube body 78 are reduced and the cooling of the tube sections takes place without the formation of deformations of the type described.
Referring to Fig. 6, a thermal treatment device 71 (hereinafter referred to as the device) comprises a chamber 72 in which heat is supplied or withdrawn to a continuous tubular body 78.
If heat is supplied, this is preferably supplied to the pipe wall without weld, heat is removed, this is the weld preferably removed without the pipe wall. The Wärmezu- or removal is preferably carried out by means of a fluid, either a gas or a liquid, in the case of use of a liquid preferably water, which after exiting a spray device 77 while wetting a tubular body 78 for heating or cooling via a suction pump 73 from the chamber 72nd sucked off, fed to a heat exchanger 74 where it is reheated or cooled and fed from the heat exchanger 74 via a feed pump 75 (pressure pump) to the chamber 72 and spray device 77.
For this purpose, the chamber 72 with the suction pump 73, the suction pump 73 with the heat exchanger 74, the heat exchanger 74 with the pressure pump 75 and the pressure pump 75 with the chamber 72 and spray device 77 via a delivery line 76 are interconnected. Suction pump 73, heat exchanger 74, feed pump 75 and delivery line 76 are known in great technical diversity, with suction 73 and feed pump 75 can be used as a unit, so that they are not individually responding.
The chamber 72 consists of a housing, preferably rectangular cross-section, are received in the sprayers 77 for conveying the fluid to the continuous tube tube 78. At one end and starting from feed pump 75, the delivery line 76 passes through to supply the spray device 77 with fluid, i.
The latter is connected to the delivery line 76, the bottom wall 79 and the other end, the delivery line 76 is connected to the bottom wall 79 in the form of a drain in order to be able to discharge the sprayed or otherwise conveyed fluid out of the chamber 72 by means of the suction pump 73. The end wall parallel to the bottom wall 79 is formed as a hinged lid 80 to provide operation and maintenance, e.g. Threading the continuous tube tube 78, replacing the sprayers 77 and mounting the interchangeable calibration sleeves 81 to perform simplified. Depending on a calibration sleeve 81 passes through the inlet side wall 82 and outlet side wall 83 of the chamber 72 and are arranged on the walls 82 and 83, that their axial center lines lie on a common to the bottom wall 79 parallel lines.
The Kalibrierhülsen serve on the one hand, the two-sided Auflagerung the continuous tube body 78, during its contact with the fluid, on the other hand they act together with the tube body 78 as seals so that in the box 72, a negative pressure for the removal of the fluid, by means of the suction pump 73, are generated can. In order to achieve a seal, the inner diameter of the calibration sleeves 81 is selected to be approximately equal to or slightly larger than the outer diameter of the tubular body 78.
6 and 7, the spray device 77 consists of at least one tube with outlet openings 84 for the fluid, which are preferably uniformly spaced along the length of the tube.
The outlet openings 84 may be simple bores with desired jet-shaped fluid discharge, on the other hand, with a desired conical discharge, these causing nozzles. If several tubes are provided, they can be connected via a line connected to the delivery line 76. A tube of the spray device 77 is preferably arranged in the chamber 72, that its discharge occurs only on the weld, this arrangement is preferred if only the weld of the tubular body 78 heat to be withdrawn.
In the case of the wall of the tube tube 78 except for the area of the weld heated, i. can be heated to a temperature lower than, equal to or higher than that of the weld, the tube emitting on the weld can be turned off and fluid, by means of the remaining tubes (four shown), be applied to the wall of the tube tube 78. In order to be able to vary the heat input and output, the discharge from the tubes can be increased or reduced by appropriate adjustment means, individually or in combination with variation of the amount of fluid delivered by the feed pump 75. To these individual or combined measures added to vary entry or reduction of the heat content of the fluid over the heat exchanger 74.
In order to keep the heat treatment of the tubular body 78 automatically monitored in a certain temperature range, the temperature of the weld after cooling of the cooling device 21 and drain from the mandrel 27 with open belt 28, by means of a temperature sensor 85, recorded and forwarded to a device that starting from this information, individually or in combination, all measures outlined above for determining, maintaining or changing the heat content of the fluids with their effects on the tubular body 78, ie the heat treatment automatically keeps within specified limits.
According to FIG.
1 runs a plastic film strip 29, from which a tubular body 78 is formed at the inlet end of Längsnahtschweissvorrichtung according to the invention in front of the guide roller 40 on the belt 28 and runs at the outlet end to a longitudinally welded tube body 78 formed by the form of belt 28 on the drive roller 47 from the form of belt 28 and enters as an endless tubular body 78 in the device for thermal treatment 71, passes through the latter and enters the singulator 70, in which the endless tubular body 78 isolated, ie is divided into tubular bodies 78 of a certain length. The endless tube body 78 is treated thermally at the outlet end of the longitudinal seam welding device between the outlet of the endless tube body 78 from the forming belt 28 in the drive roller 47 and inlet into the separating device 70.
After emergence of the plastic film strip 29 on the form of belt 28 of the form of belt 28 with overlying film strip 29 in the form of elements progressively, see Fig. 3, formed with the film strip 29 inside a not completely closed in its longitudinal direction tube. Forming occurs until longitudinal edges of the film strip 29 either overlie or abut each other, both types of welds are possible, and the molded belt 28 is selected to be slightly narrower than the width of the film strip 29, the pipe body 78 is closed while the form belt, i. the pipe formed from it has a slot in which certain bands (lower band 18 of the upper band 16, upper band 24 of the lower band 25) to form a weld the longitudinal edges of the film 29 are received between them clamped.
After the recording and positioning of the longitudinal edges of the film 29 between the respective belt runs 18, 24 is achieved by means of the mold elements 30 and the belt 28, the longitudinal edges in this positioning as overlapping or abutting area (hereinafter referred to briefly as areas undercut) the heating device 19, the printing device 20 and cooling device 21, wherein the mandrel 27, among other functions assigned to it as an abutment of the belt runs 18, 24 of the heating device 19, pressure device 20 and cooling device 21 is used welder. The heating device 19 liquefies or plasticizes the areas until, under application of pressure, the plastics of the longitudinal edges or strips of the film 29 adjoining the longitudinal edges merge into one another.
The intertwining is effected by the pressure device 20 following the heating device 19, wherein a pre-solidification of the liquefied or plasticized plastics of the regions may be preferred between heating and pressing. After pressing, heat is extracted from the pressed areas by means of the cooling device 21, which undercut the areas following the pressing, so that the areas are stabilized in terms of strength.
After the seam of the tubular body 78 has undermined the cooling device 21, which withdraws heat from the seam, mold elements 30 cause the molded belt 28 to open, i.e., to open. flattened again to run over the drive roller 47 and other rollers from the drain side of the inlet end, while the tubular body 78 from the drive roller 47 freewheeling, i. without assistance from the belt 28 of the singulator 70 passes through the heat treatment device 71 passes. Stabilized in this context means that the seam removed so much heat, i. the seam is solidified by heat removal so far that it no longer ruptures during singulation, the tube is then cooled to a certain temperature for further processing by storage, for example at room temperature.
It is the different heat contents of the seam and the remaining peripheral wall, and in addition there are stresses in the seam which cause the deformations during the cooling-down and also after the cooling has taken place.
During the passage of the tube through the heat treatment device by applying the tube by means of a fluid, the different heat contents are equalized and reduced the stresses in the seam. If a colder pipe wall is raised to the higher temperature of the seam, the pipe wall is preferably at a temperature of 30 °. C up to 95 deg. C, preferably 50 ° C. C up to 80 deg. C, wherein the temperature of the seam is preferably kept constant, i. it is maintained at the temperature with which it has drained from the cooling device 21.
If the seam is to be cooled in order to equalize or equalize the heat contents, it is advantageous to keep the seam at 10 ° C. while keeping the pipe temperature constant. C up to 50 deg. C, preferably 15 ° C. C up to 40 deg. C, to cool. With regard to the heat treatment device 71, when the pipe is heated, the seam passes through the device 71 at approximately the same temperature, while during the cooling of the seam, the pipe passes through the device 71 at approximately the same temperature. When using plastics which tend to form too much stress when welded in their seams and adjacent sections of the pipe walls, it is also possible to cool and heat at the same time.
After passage of the endless tube through the device 71 it enters the singulator 70 and is divided there into individual tubes of a certain length, which then, when stored at a certain temperature, e.g. Room temperature, cool. In the heat treatment device 71, the fluid circulates. If the tube is heated, for example, then the fluid, preferably water, is heated in the heat exchanger 74 to a temperature sufficient to bring the tube to a certain temperature. The fluid is fed via a feed pump 75 and delivery line 76 to a spray device 77, which, with the exception of the seam, closes off the remaining peripheral wall, i. sectorally, wetted with fluid, wherein the heat of the fluid is delivered to the tube.
When cooling the seam, the fluid is cooled in the heat exchanger, led to the same seam, to remove heat from the seam. The wetting of the tube with fluid takes place in the chamber 72 and after wetting the fluid is withdrawn by means of a suction pump 73 from the chamber 72 to be supplied to the heat exchanger 74. The chamber 72 is under the action of the suction pump 73 under a negative pressure - in addition to the support of the tube in the chamber 72, the Kalibrierhülsen act as seals - while the tube interior is subjected to the higher ambient air pressure.
This pressure difference causes the tube to pass through the chamber 71 in a uniformly rounded manner, so that a uniform wetting per surface area wetting surface is ensured, whereby the uniform wetting per unit area (tube, seam or both) contributes significantly to the reduction of stresses in the tubular body, so that After being singulated, the tubular bodies can cool off stress-free.
Is cooled and heated, so two fluids of the sprayer 77 for sectoral wetting of the tube (pipe and seam) can be supplied.