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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von prismatischen Hohlprofilen aus
einer verhältnismäßig dicken thermoplastischen Kunststofffolie.
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Es sind bereits eine Reihe von Verfahren bekannt, um aus thermoplastischen
Kunststoffolien Profilkörper herzustellen. So besteht ein bekanntes Verfahren darin,
daß ein ausgestanzter Zuschnitt von Hand über einen Dorn gelegt wird, dessen Querschnitt
der herzustellenden Profilform entspricht, und die einander überlappenden längsseitigen
Enden des Profils verklebt oder verschweißt werden. Zur Herstellung von zylindrischen
Hohlprofilen aus verhältnismäßig dünnen Folien, deren Dicke unterhalb etwa 200 ij
liegt, wurde auch schon in der Weise verfahren, daß man an Stelle eines Zuschnittes
eine Folienbahn verwendete, die kontinuierlich über einen Runddorn zu einem zylindrischen
Schlauch geformt wurde, der nach Verkleben oder Verschweißen der längsseitigen Überlappungen
in Teilstücke zerschnitten wurde. So ist es beispielsweise aus der USA.-Patentschrift
3 207651 bekannt, mit thermoplastischen Kunststoffen beschichtete Metallfolien über
einem Runddorn zu einer Röhre zu formen, wobei anschließend die überlappenden Enden
verschweißt werden. In der USA.-Patentschrift 2 023 ist weiterhin ein Verfahren
beschrieben, bei dem in erwärmtem Zustand ein thermoplastisches Cellulosederivat
über einen gekühlten Dorn zu einem Hohlprofil verformt wird. Die französische Patentschrift
351482 erteilt die Lehre, ein Papierblatt in Längsrichtung mit eng nebeneinanderliegenden
Rillen zu versehen. Längs der Rillen wird das Blatt anschließend in eine Vielzahl
vorgebogener schmaler Streifen zerschnitten, die anschließend zu einem im Querschnitt
runden Trinkhalm verklebt werden.
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Es sind auch schon Verfahren zur Herstellung prismatischer Hohlkörper
endlicher Länge bekanntgeworden, wobei man einen ausgestanzten oder ausgeschnittenen
Folienzuschnitt mittels Falzwerkzeugen in die gewünschte Form brachte. Ebenso ist
es in der Technik üblich, Rechteckhohlprofile zu extrudieren und intermittierend
auf die erforderliche Länge zu schneiden.
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Alle bisher bekannten Verfahren erlauben es jedoch entweder nicht,
aus verhältnismäßig dicken thermoplastischen Folienbahnen, d. h. solchen mit einer
Stärke oberhalb etwa 200, mit befriedigender Geschwindigkeit in kontinuierlichem
Durchgang Profil schläuche mit polygonalem Querschnitt herzustellen und diese, ohne
die Folienbahn anzuhalten, d. h. in kontinuierlicher Weise, auf die erforderliche
Länge zuzuschneiden, bzw. ist es nach dem Stand der Technik erforderlich, in erwärmtem
Zustand, d. h. unter Aufwendung von erheblicher Energie, verbunden mit zusätzlichen
aufwendigen Vorrichtungen zu arbeiten.
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Der Versuch, verhältnismäßig dicke Folienbahnen kontinuierlich in
nicht erwärmtem Zustand über einem Formkörper zu prismatischen Hohlprofilen zu verformen,
scheitert daran, daß die in den Folienbahnen naturgemäß vorhandenen Spannungen es
nicht zulassen, daß eine exakte Formgebung vorgenommen werden kann, sondern daß
sich je nach der Stärke und dem Material der Folie infolge der Rückstellung der
Folie Hohlkörper bilden, die nicht die gewünschte Form zeigen. Beispielsweise ergeben
sich
an Stelle der gewünschten planen Seiten der prismatischen Hohlkörper unerwünschte
gekrümmte Flächen.
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Es stellt sich somit die Aufgabe, nach einem technisch einfachen
Verfahren zu suchen, mit dem in schneller Arbeitsfolge kontinuierlich und ohne Erwärmung
aus verhältnismäßig dicken Folienbahnen prismatische Hohlprofile hergestellt werden
können, die eine exakte Formgebung hinsichtlich der gewünschten vorgegebenen Form
aufweisen.
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Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur
kontinuierlichen Herstellung von prismatischen Hohlprofilen aus einer von einer
Vorratsrolle ablaufenden verhältnismäßig dicken Folienbahn, wobei die Folienbahn
senkrecht zu ihrer Längserstreckung zu dem Hohlprofil verformt wird und die überlappenden
Enden miteinander verbunden werden und das Profil anschließend in Teilstücke zerschnitten
wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Folienbahn in ihrer Längsrichtung
entsprechend den zu bildenden Kanten mit parallelen Rillen versehen und in diesen
Rillen zum Hohlprofil gefaltet wird und die längsseitig sich überlappenden Enden
gegebenenfalls in an sich bekannter Weise verschweißt oder verklebt werden.
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Die mit Hilfe des vorstehend genannten Verfahrens hergestellten prismatischen
Kunststoff-Hohlprofile zeichnen sich durch eine exakte Formgebung entsprechend der
vorgegebenen Form aus.
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Sollen die längsseitig sich überlappenden Enden des Hohlprofils verschlossen
werden, wird dies in an sich bekannter Weise mittels Verschweißen oder Verkleben
vorgenommen.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine synchron
gesteuerte, periodisch arbeitende Schneidevorrichtung mit nur einem Schneideelement
verwandt werden. Die Schneidevorrichtung wird dann mit gleicher Geschwindigkeit
neben dem kontinuierlich geförderten Profilschlauch her bewegt und dabei gleichzeitig
senkrecht zur Förderungsrichtung des Profilschlauches an diesen herangeführt.
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Im Verlauf dieser Maßnahme dringt das Schneidewerkzeug durch den Profilschlauch
hindurch und wird anschließend wieder aus dem Schnittspalt zurückgenommen, worauf
die Schneidevorrichtung in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird.
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Zum Zweck einer weiteren Leistungssteigerung ist es jedoch vorteilhaft,
das Verfahren derart durchzuführen, daß die Schneidevorrichtung mehrere, vorzugsweise
zwei Schneidewerkzeuge besitzt, die sich jeweils im Abstand einer zu bildenden Teilstücklänge
des Profilschlauches voneinander befinden. Auf diese Weise können gleichzeitig mehrere
Teilstücke von dem Profilschlauch abgeschnitten werden.
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Im Fall, daß zwei Schneidewerkzeuge an einer Schneidevorrichtung
vorgesehen sind, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren zweckmäßig in der Weise
durchführen, daß die Schneidevorrichtung innerhalb einerBewegungsperiode auf die
Förderungsgeschwindigkeit beschleunigt und anschließend um weniger als die doppelte
Länge eines zu bildenden Teilstückes des Profilschlauches mit gleicher Geschwindigkeit
neben dem Profilschlauch hergeführt wird, wobei innerhalb einer Bewegungsperiode
der Schneidevorrichtung der Profilschlauch um die doppelte Länge eines zu bildenden
Teilstückes gefördert wird, und daß die Schneidevorrichtung während des gleichförmigen
Mitlaufens gleichzeitig senkrecht
an den Profilschlauch herangeführt
wird, diesen durchschneidet und wieder zurückgenommen wird.
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Der besondere Vorteil einer kontinuierlichen Faltung des Profilschlauches
und kontinuierlichen Zerschneidung in prismatische Hülsen liegt unter anderem darin,
daß gegenüber den vorbeschriebenen Verfahren die Leistung um ein Mehrfaches, mindestens
aber auf das Zehnfache, gesteigert wird. Dadurch wird die Herstellung solcher Hülsen
wesentlich wirtschaftlicher.
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Neben den voranstehend geschilderten Verfahren ist auch eine geeignete
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung umfaßt eine Vorratsrolle für die Folienbahn, Mittel zur Formung
und Förderung eines Profilschlauches und eine mit dem Schlauch mitlaufende Schneidevorrichtung.
Ihre kennzeichnenden Merkmale bestehen in einem horizontal zur Folienbahn angeordneten
Paar von übereinander gelagerten Quetschwalzen, von denen die obere auf ihrer Mantelfläche
senkrecht zur Richtung der Drehachse ringförmige Erhebungen besitzt, einem in Laufrichtung
der Folienbahn nachgeschalteten Faltrollenpaar, einem dem Querschnitt des Hohlprismas
entsprechenden Formdorn, einem ersten Transportwalzenpaar, wobei der Abstand der
Rollen voneinander kleiner als der Ausdehnungsdurchmesser des Profils bemessen ist,
einem am Profilschlauch angreifenden Fördermittel sowie einem mittels des parallel
zur Förderbahn geführten Längsschlittens und des senkrecht dazu geführten Querschlittens
beweglich angeordneten Schneidevorrichtung.
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Die beiden Bewegungsarten der Schneidevorrichtung müssen aufeinander
abgestimmt sein und zudem mit der Förderungsgeschwindigkeit des Folienschlauches
synchronisiert werden.
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Ohne Beschränkung hierauf werden weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nachfolgend an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung
erläutert. In dieser Zeichnung stellt F i g. l eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung von Rechteckhohlprofilen in Seitenansicht, F i g. 2 die gleiche
Vorrichtung in der Draufsicht dar; F i g. 3 gibt einen Ausschnitt aus der gleichen
Vorrichtung in perspektivischer Sicht wieder.
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Zur Erläuterung der Zeichnung sei folgendes ausgeführt.
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Von einer Vorratsrolle 1 wird eine thermoplastische Folienbahn 2,
deren Dicke oberhalb etwa 200 A liegt, kontinuierlich abgezogen und über eine Umlenkwalze
3 und durch einen Führungsspalt4 zu einem Paar von übereinander gelagerten und senkrecht
zur Folienbahn befindlichen Quetschwalzen 5 geführt, von denen die obere auf ihrer
Mantelfläche senkrecht zur Richtung der Drehachse entsprechend den zu bildenden
Kanten des Profilschlauches vier ringförmige Erhebungen 6 besitzt.
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Die nach Durchgang durch das Quetschwalzenpaar in ihrer Längsrichtung
vierfach gerillte Folienbahn passiert die beiden vertikal gelagerten Rollenpaare
7 welche als Vorfaltstation dienen. Hier werden in den beiden äußeren Rillen die
beiden Außenfaltungen vorgenommen. Anschließend gelangt die Folienbahn zu der Hauptfalteinrichtung,
welche in dem gleichfalls vertikal gelagerten ersten Transportwalzenpaar 8 besteht.
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Bereits zwischen der Vorfaltstation und der Haupt-
falteinrichtung
beginnt der Formdorn 9, auf den das vorgefaltete Profil aufgeschoben wird und der
zusammen mit der Hauptfaltstation dem Profil seine endgültige Rechteckform gibt.
Der Abstand zwischen den beiden Transportwalzen 8 ist so bemessen, daß das Profil
nach innen etwas überdehnt wird, wodurch die in der Folie herrschende Biegespannung
beseitigt wird.
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Das fertiggefaltete Profil wird durch die Führungsrollenpaare 10
und 16 in seiner Form gehalten.
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Zwischen diesen beiden Führungsrollenpaaren ist eine Klebevorrichtung
11, mittels deren die einander überlappenden längsseitigen Enden des Profilschlauches
verklebt werden. Die genaue Dosierung des als Klebemittel dienenden Lösungsmittels
für das Folienmaterial wird durch ein Schwimmerventil 12 erreicht, das den Lösungsmittelspiegel
konstant hält. Das Lösungsmittel fließt dabei aus einem Vorratsbehälter 13 nach.
Um bei einem Stillstand der Vorrichtung die Lösungsmittelzufuhr unterbrechen zu
können, ist ein durch einen Elektromagneten gesteuerter Hahn 14 vorgesehen. Das
durch die Klebevorrichtung befeuchtete Profil durchläuft dann eine Heizstrecke 15,
welche auf einer Temperatur von etwa 750 C gehalten wird und welche die Abbindezeit
der Klebung wesentlich verkürzt. Nach der Verklebung der einander überlappenden
längsseitigen Enden des Folienschlauches übernimmt das Fördermittel 17, hier in
Form eines Zahnradpaares, dessen feine Zähne leicht in die Folie eingreifen, die
endgültige kontinuierliche Förderung des Profilschlauches sowie die Synchronisation
der Fördergeschwindigkeit mit der Bewegung der nachfolgenden Schneidevorrichtung
20. Kurz hinter dem Fördermittel 17 endet der Formdorn 9, und das geformte und geklebte
Rechteckhohlprofil läuft in die Außenführung 19 der Schneidevorrichtung 20 ein.
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Die Schneidevorrichtung 20 ist mit zwei Sägeblättern 47 versehen,
welche gemeinsam durch den Motor 48 angetrieben werden. Sie wird durch den Längsschlitten
21 getragen, der in den parallel zur Förderungsbahn 18 des Profilschlauches angebrachten
Führungen 22 in und entgegen der Förderungsrichtung zu bewegen ist. Mit dem Längsschlitten
21 starr verbunden ist die Zahnstange 23, in welche das Zahnrad 24 eingreift, durch
dessen Drehung die Bewegung der Schneidevorrichtung 20 parallel zur Förderungsrichtung
bewirkt wird.
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Das Zahnrad 24 ist durch die Welle 25 drehfest mit einem Kettenrad
26 verbunden, das seinerseits über die Kette 27 mit einem weiteren Kettenrad 32,
das vermittels des Hebels33 und der Zugfeder34 elastisch gelagert ist, in Verbindung
steht. In den Lauf der Kette 27 ist zudem ein Paar von Kettenrädern 29, 30 eingeschaltet,
über welche eine umlaufende Kette 31 gelegt ist. Die Kette 31 ist durch den Mitnehmerstift
28 mit der Kette 27 gelenkartig verbunden. Diese Verbindung bewirkt, daß während
eines Umlaufs der Kette 31 eine oszillierende Bewegung der Kette 27 erfolgt, was
letztlich eine Hand und Herbewegung der Schneidevorrichtung 20 in Förderrichtung
zur Folge hat.
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Das Kettenrad 30 ist durch die Welle 35 drehfest mit dem Zahnrad
36 verbunden, welches über die Kette 37 und das auf der Antriebswelle des Motors
39 sitzende Zahnrad 38 seinen Antrieb erfährt.
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Gleichfalls drehfest auf der Welle 35 ist ein Kegelrad 40 angebracht,
in welches das dazu senkrecht
stehende weitere Kegelrad 41 eingreift,
auf dessen Laufwelle sich drehfest der Nocken 42 befindet. Dieser Nocken 42 betätigt
einen Mikroschalter 43, durch welchen der pneumatische Zylinder 44 elektrisch gesteuert
wird.
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Der pneumatische Zylinder 44 dient der Bewegung der Schneidevorrichtung
20 senkrecht zur Förderungsrichtung des Profilschlauches. Um diese Bewegung ausführen
zu können, ist die Schneidevorrichtung 20 auf einen Querschlitten 45 aufgesetzt,
welcher in den senkrecht zur Förderungsrichtung liegenden Führungen 46 verschiebbar
ist.
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Zur Erläuterung der Synchronisation der beiden Bewegungsarten der
Schneidevorrichtung 20 parallel zur Förderungsrichtung und senkrecht dazu dient
die F i g. 3 der Zeichnung.
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Während des Übergangs des Mitnehmerstiftes 28 von A nach B, durch
den die Ketten 27 und 31 miteinander verbunden sind, wird die Schneidevorrichtung
20 in Förderungsrichtung aus einer Ruhestellung auf die Fördergeschwindigkeit des
Profilschlauches beschleunigt, und während des Durchgangs des Mitnehmerstiftes von
B nach C läuft die Schneidevorrichtung mit gleicher Geschwindigkeit neben dem geförderten
Profilschlauch her. Im Verlaufe des Durchgangs von C nach D wird die Schneidevorrichtung
wieder auf eine Geschwindigkeit Null verzögert.
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Während der Durchgänge von D nach E, von E nach F und von F nach A
laufen die soeben geschilderten Bewegungsvorgänge rückläufig ab.
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Wenn im Punkt B Gleichlauf der Schneidevorrichtung 20 mit dem geförderten
Profilschlauch erreicht ist, wird durch den Nocken 42 über den Mikroschalter 43
ein Ventil für die Preßluft des pneumatischen Zylinders 44 geöffnet, wodurch der
Querschlitten 45 auf den Profilschlauch hin in Bewegung gesetzt wird.
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Auf halbem Wege zwischen B und C ist der Schnittvorgang beendet, und
das Luftventil wird von dem gleichen Nocken 42 umgesteuert, worauf der Zylinder
44 den Querschlitten 45 wieder in die Ruhelage zurückzieht. Das Getriebe ist so
ausgelegt, daß und = E = = 2AB = X Hieraus ergibt sich für die Kette 31 eine Länge
von 4-X. Da die Strecke bs der halben Länge eines zu bildenden Teilstückes des Profilschlauches
entspricht, ist innerhalb einer Bewegungsperiode des Längsschlittens 21 der Profilschlauch
um die doppelte Länge eines Teilstückes gefördert worden. Um hieraus die beiden
Teilstücke herzustellen, sind somit zwei Sägeblätter 47 erforderlich.
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Es sei darauf hingewiesen, daß an Stelle des Zahnradpaares 17 auch
ein anderes Fördermittel, z. B. ein Gummiwalzenpaar oder ein Zahnrad und eine Gummiwalze,
die gleichförmige Förderung des Profilschlauches und die Synchronisation der Förderungsgeschwindigkeit
mit der Bewegung der Schneidevorrichtung übernehmen kann. Wichtig ist dabei nur,
daß das Fördermittel dem Profilschlauch keinen Schlupf gewährt.
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An Stelle der Klebeeinrichtung 11 ist es für manche Zwecke vorteilhaft,
zwischen dem Walzenpaar 8 und dem Fördermittel eine auf die überlappenden Folienenden
gerichtete Schweißvorrichtung anzuordnen.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann jedes
Folienmaterial verarbeitet
werden, das eine genügend hohe Biege- und Knickfestigkeit besitzt. So eignen sich
z. B. Folien aus Polyester, Polystyrol, Polyvinylacetat oder Polyolefinen zum Einsatz
bei der vorliegenden Erfindung. Besonders gute Voraussetzungen für ein erfindungsgemäßes
Verarbeiten bringt aber Hart-PVC mit.
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Das Verbinden der einander überlappenden längsseitigen Enden des
erfindungsgemäß hergestellten Profilschlauches kann durch ein Verkleben der beiden
Enden miteinander erreicht werden. Hierzu werden die beiden Enden mit Lösungsmitteln,
wie Tetrahydrofuran, Cyclohexanon oder Tetrachlorkohlenstoff, befeuchtet, welche
das Folienmaterial oberflächlich lösen oder aufquellen. Nach Aufeinanderbringen
der beiden Enden und Verdunsten des Lösungsmittels wird ein sicheres Festhaften
der beiden verklebten Flächen aneinander erreicht. An Stelle von Lösungsmitteln
können auch Fremdkleber, z. B. sogenannte thermoplastische Kleber, verwandt werden.
Diese werden im Extrusionsverfahren oder als Streifen auf die zu verklebenden Flächen
aufgebracht, und die endgültige Versiegelung der zusammengeklebten Flächen wird
durch ein anschließendes Erwärmen erreicht. An Stelle der geschilderten Klebeverfahren
können auch Schweiß- oder Heißsiegelverfahren zum Verbinden der einander überlappenden
längsseitigen Enden dienen.