DE2014873C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Tubenkörpern - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Tubenkörpern für Quetschtuben, bei dem der Tubenkörper durch Aufbringen einer Metallfolie auf eine innere Kunststoffschicht gebildet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Es ist bekannt, daß die meisten Mängel, welche beim Gebrauch von Quetschtuben aus Metallen oder Kunststoffen auftreten, überwunden werden können, indem ein Verbundbehälter hergestellt w«d, wobei der Behälter ein Schichtkörper ist, der eine lnt»enschicht auch Kunststoffmaterial und eine Außenschicht aus Metall umfaßt Ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung solcher Tubenkörper ist aus der US-PS 22 69 661 bekannt Bei diesem Verfahren wird zuerst ein dreitägiges bandförmiges Schichtmaterial aus einer beiderseits mit einem Kunststoffband belegten Metallfolie hergestellt Dieses Schichtmaterial wird danach quer in Stücke von der Länge des Tubenkörpers geschnitten und jedes der Stücke parallel zur Längsachse des ursprünglichen Ausgangs-Schichtmaterials zur Bildung eines geschichteten Rohres zusammengerollt und die überlappenden Kanten verklebt. Man erhält dabei einen zylindrischen Tubenkörper, der mit einem Tubenkopf versehen und dann gefüllt und verschlossen werden kann. Nachteilig ist hierbei, daß bei dieser Art der Herstellung die innere Kunststoffschicht des Tubenkörpers eine Längsnaht aufweist, die in der Praxis stets mit mehr oder weniger ausgeprägten Mängeln behaftet ist Diese Mängel können beispielsweise in Form einer lokal unzureichenden Verklebung der überlappenden Kanten oder aber als kleinste Löcher vorliegen, so daß in beiden Fällen der teilweise aggressive Tubeninhalt entweder aus der Tube austreten kann oder aber zwischen die Lagen des Schichtmaterials eintritt, so daß entweder die Tube undicht ist oder aber eine Lösung der einzelnen Lagen des Schichtmaterials voneinander zur Zerstörung oder wenigstens Schwächung der Wand des Tubenkörpers führt.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Tuben mit einem Körper aus einer Kunststoff- und einer Metallschicht ist in der US-PS 25 39 154 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden zwei fertig vorgeformte, metallische Tuben derart konzentrisch ineinandergefügt, daß zwischen den geringfügig beanstandeten metallischen Wänden des zylindrischen Tubenkörpers ein gewisser Zwischenraum verbleibt, in welchen ein spiralig aufgewickeltes Kunststoff-Flachmaterial eingefügt wird. Der Zweck dieser Zwischenlage besteht darin, die stets in den metallischen Tubenwänden vorhandenen feinen Löcher bzw. Risse abzudichten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auf einfache und kostengünstige Weise eine dichte innere Kunststoffschicht erhalten wird.

Diese Aufgabe wird durch das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Verfahren gelöst. Ferner wird in Patentanspruch 5 eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens angegeben.

Das Kunststoffrohr wird kontinuierlich über den Dorn geführt, indem z. B. das Kunststoffrohr auf einen mit dem Extruder integralen Dorn stranggepreßt wird.

Das Kunststoffrohr wird mit der Metallfolie vorzugsweise unmittelbar nach seiner Formung umwickelt, und zu diesem Zweck ist der Dorn ein integraler Teil der Rohr-Strangpreßapparatur. So kann das Plastikrohr, falls der Strangpreßkopf, mittels welchem das Plastikrohr hergestellt wird, mit einem rohrförmigen Dehnungsstück, welches als Dorn dient, versehen ist, direkt

auf den Dorn stranggepreßt werde«. Pies kann am leichtesten durchgeführt werden, falls die Strangpresse eine mit einem rechtwinkligen Kopf versehene Strangpresse ist, wobei der Ppm innerhalb des Kreuzkopfes der Strangpresse montiert ist Pa das Kunststoffrohr kalt genug sein muß, damit es die Metallfolienumwicklung ohne Verformung aufnehmen kann, ist der Porn zweckmäßigerweise mit Kohleinrichtungen versehen. Piese können die Form einer Innenbohrung oder mehrerer Inneubohrungen zur Zirkulation von Kühlwasser besitzen, und alternativ oder zusätzlich können sie eine Innenbohrung oder mehrere Innenbohrungen für den Durchtritt von Kühlluft einschließen. Vorteilhafterweise ist das Äußere des Domes, wenn Luftkühlung angewandt wird, mit einer wendelförmigen Vertiefung hergestellt, die mit dem inneren Luftdurchtritt in Verbindung steht Hierdurch wird dem Inneren des Domes an seinem hinteren Ende (extruderseitig) zugeführte Luft durch eine Verbindungsöffnung am vorderen Ende des Domes in die wendeiförmige Vertiefung an der Außenseite des Domes entweichen. Sie bewirkt einerseits die direk-ie Kühlung der Innenseite des Kunststoffrohres als auch dfc Herstellung eines sehr dünnen »Luftkissens« zwischen dem Dorn und dem hierauf längs bewegten Kunststoffrohr; dieses Polster unterstützt die Beibehaltung der Form des Kunststoffrohres, während es mit der Metallfolie umwickelt wird.

Die streifenförmige Metallfolie hat zweckmäßigerweise eine Breite, die dem Außenumfang des Kunststoffrohres äquivalent ist oder diesen leicht überschreitet. Sie wird rings um das Kunststoffrohr gewickelt, während letzteres sich längs dem Dom bewegt, so daß eine Längsstoßnaht oder eine sich in Längsrichtung leicht überlappende Naht hergestellt wird. Alternativ können zwei oder mehrere Metallfolienstreifen um das Rohr gewunden werden, wovon jeder eine Breite besitzt, die der Hälfte, dem Drittel etc. des Umfangs des Kunststoffrohres äquivalent ist Wenn zwei Streifen angewandt werden, werden zwei Längsnähte erzeugt usw. ErforoVrlichenfalls kann die Folie schraubenförmig um das Kunststoffrohr gewickelt werden.

Die Heizeinrichtung für die Metallfolie besteht aus einer oder mehreren Hochfrequenzinduktionsspulen. Die Hitze, welche für das Erwärmen der Induktionswicklung/en erforderlich ist, ist gleich derjenigen, welche die Temperatur der Folie se» weit steigert, daß diese mit der Außenseite des Kunststoffrohres verbunden wird.

Vorteilhafterweise wird die Metallfolie mit einer Oberflächenbeschichtun£, z. B. durch Walzen oder Spritzbcschichtung mit einem thermoplastischen Material, z. B. Polyethylen odsr einem Copolymeren des Ethylens, dessen Polymerketten durch Metallionen verbunden sind, versehen, die bei der Induzierung von Wärme in der Folie so weich wird, daß es die Bindung zwischen der Folie und dem Kunststoffrohr beim Pressen der Folie gegen das Rohr herbeiführt. Vorteilhaft bildet die Metallfolie einen Teil eines Verbundschichtstoffes, welcher folgende Schichten in Reihenfolge der Oberflächen umfaßt:

1. einen wärmeempfindlichen Klebstoff oder ein thermoplastisches Material wie Polyethylen oder ein Copolymeres von Ethylen, dessen Polymerketten durch Metallionen verbunden sind, wobei die Stärke der Schicht 0,025 mm nicht übersteigt;

2. die Metallfolienscb'cht, z. B. aus Aluminium, mit

einer 0,025 mm nicht übersteigenden Starke;
eine Schicht aus Papier, welche gemustert sein kann, und wobei das Papier ein FlSchengewicht von 40 g/ux² besitzt;

eine Schicht aus Polyethylen oder einem anderen thermoplastischen Material, welche eine Stärke von 0,025 mm nicht übersteigt.

Falls gewünscht, kann eine dünne Schicht von Klebstoff zwischen den Schichten 2 und 3 vorhanden sein. Der hier benutzte Ausdruck »Metallfolie« schließt Verbundschichtstoffe ein, bei denen die Metallfolie einen Bestandteil bildet
Die Metallfolie kann erhitzt werden, bevor sie um das

is Kunststoffrohr gewunden wird, jedoch findet die Erhitzung vorteilhafterweise nach dem Umwickeln statt Die Induktionswicklung wird daher derart angeordnet daß sie den aus einem isolierenden Material bestehenden Dorn und das Kunststoffrohr umgibt Sie befindet sich in einem Winkel zum Dorn. Dies bedeutet daß die Wicklung in einer Ebene liegt, die sich in einem Winkel zu der horizontalen Ebene befindet, welche die Dornachse einschließt Falls gewünscht kann eine Hilfswicklung neben dem Weg der Bewegung der Metallfolie von der Abwicklung auf das Kunststoffrohr angeordnet sein. Die Induktionswicklung oder die Induktkmswicklungen werden mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden, der Hochfrequenzströme im Bereich von 1 bis 3 MHz zu liefern vermag. Die bevorzugte Frequenz beträgt 2MHz, wobei der Generator eine Leistung von 13 bis 6 kW besitzt Die Leistung bestimmt somit die Größe der in der Metallfolienschicht induzierten elektromagnetischen Wirbelströme.

Um die Aufnahmefähigkeit der äußeren Oberfläche des Kunststoffrohres für die nachfolgend aufgebrachte Folienwicklung zu vergrößern, wird die Oberfläche vor dem Aufbringen der Folie hierauf zweckmäßig aktiviert z. B. mittels einer Flammenbehandlung oder einer Coronaentladung.

Die Metallfolie wird rund um das Kunststoffrohr mittels einer Reihe von zusammenarbeitenden Walzen gewickelt, welche in der Wirkung gleichartig mit solchen Walzen sein können, welche zur Bildung von Metallrohren aus Metallblechstreifen verwendet werden.

An die Metallfolie wird Druck gelegt, um sie fest gegen das Kunststoffrohr zu pressen, zweckmäßigerweise mittels einer Anzahl von Walzenpaaren, wobei die Walzenpaare einer jeden Anordnung zwischen sich einen stumpfen Winkel von etwa 120° bilden. So wird bei einem typischen Aufbau streifenförmige Metallfolie, z. B. aus Zinn oder Aluminium, von einer Abwicklung zugeführt, welche oberhalb des Domes angeordnet ist, linga dem das Rohr aus Kunstsioffmaterial, z. B. mittels Abziehrollen oder -bändern, gezogen wird. Die Metallfolie wird un. das sich bewegende Rohr gewickelt, um eine Längsnaht an der Unterseite des Rohres herzustellen. Es sei darauf hingewiesen, daß eine obenliegende Naht erhalten wird, falls die Metallfolie von einer unterhalb des Domes angeordneten Abwicklung zugeführt wird, Das Kunststoffrohr und die aufgebrachte Metallfolie treten dann durch das Kraftfeld der Induktionswicklung, und während sie hier durchtreten, werden sie dem Druck einer Walze unterworfen, die derart angeordnet ist, daß sie die Oberseite der Anordnung zusammendrückt, dann pressen zwei in 120° angebrachte Walzen die unteren

Seiten der Anordnung, und dann zwei in 120" ,ingeordnete Walzen die oberen Seiten der Anordnung, und schließlich eine Einzelw.tlze die Naht längs der Unterseite der Anordnung.

Diese Druckwalzen besitzen bogenförmige bzw. gewölbte Druekoberflächen, so daß die Folie fest gegen das Rohr über dessen gesamte Oberfläche gepreßt wird. Die Druckwalzen bestehen vorteilhaft alle aus einem isolierenden Material. So können die Druckflächen selbst aus einem Silikonkautschuk bestehen, der in ' Polytetrafluorethylenlagern in einem Halter aus Phenolharz-Schichtpreßstoff montiert ist. Die Walzenachsen können aus Nylon bestehen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Rohr aus Kunststoffmaterial kontinuierlich von dem ' Kopf einer Strangpresse mit rechtwinkligem Kopf auf einen innengekiihlten Dorn, der durch den Kreuzkopf der Strangpresse ragt, stranggepreßt. Während sich das Rohr längs des Domes unter dem Einfluß der ilAtTüuCrSCiiMCCKC üpiu uCr αΤΓι 5ΐΓοΓΠ5υ licgcMucfi lFiuc -des Domes angeordneten Abnehmwalzen bewegt, wird das Kunststoffrohr mit Metallfolie umwickelt. In der Metallfolie wird Wärme induziert, die Metallfolie wird gegen das Kunststoffrohr mittels der Walzen gepreßt, und es wird die Haftung auf dem Rohr unter Bildung eines Verbundschichtrohres bewirkt. Beim Abkühlen des Schichtrohres wird dieses in Tuben der gewünschten Länge zerteilt, z. B. mittels eines Fallmessers oder eines anderen Abschermechanismus. Diese Tuben werden dann an einem Ende mit Schulter- und Düsenteilen J versehen, die mit den Tuben reibungsverschweißt werden können, und die ferner, falls gewünscht, mit einer Verschlußkappe versehen werden können. Die Tuben sind dann für die Füllung durch das der Schulter und vier Öffnung gegenüberliegende Ende fertig.

Das zur Herstellung des kontinuierlich stranggepreßten Kunststoffrohres verwendete thermoplastische Material kann ein beliebiger bei der Herstellung von Kunststoffrohren oder -behältern verwendeter thermoplastischer Stoff sein. Beispiele hierfür umfassen olefinische Polymerisate und Copolymerisate, ζ. Β. Polyethylene, Polypropylen und Ethylen-Propylen-Copolymerisate; Styrolpolymerisate und -Copolymerisate, Polyvinylchlorid. Polycarbonate, Polyamide, wie Nylon, und Celluloseacetat.

!η der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Tubenkorpern wiedergegeben: hierin ist

Fig. 1 ein Seitenaufriß der Vorrichtung, der die meisten der wesentlichen Teile für die Umwicklung der Metallfolie rund um das stranggepreßte Kunststoffrohr und deren Erhitzung wiedergibt;

Fig. 2 ein Schnitt längs der Schnittlinie A-A von Fig. 1, der die Stellung einer Anordnung von Druckwalzen zeigt;

F i g. 3 eine Darstellung, welche die Aufeinanderfolge verdeutlicht in der die verschiedenen Druckwalzen arbeiten, um die Folie rings um das Rohr zu winden und es hiermit zu verbinden;

Fig.4 ein Schnitt der den Aufbau einer der Druckwalzen wiedergibt, und

F i g. 5 ein schematischer Aufriß im Teilschnitt der die Anordnung des Domes in dem Kreuzkopf einer Strangpresse und das Kühlsystem des Domes zeigt

Gemäß den F i g. 1 und 3 wird streifenförmige Metallfolie 2 (ζ. B. eine Verbundfolie) von einer Vorratswicklung (die nicht gezeigt ist) um eine Zuführrolle 4 £.us isolierendem Material, z. B. aus einem Phenolharz-Schichtpreßstoff mit Papier- oder Gewebe einlage.zugeführt: sie wird rund um ein Kunststoffrohr 6 aus einem thermoplastischen Material, welches längs eines Domes gezogen wird, herumgev/ickelt. Das Umwickeln wird durch die Walzen 8, 10 und 12, 14 und 16 sowie 18 bewirkt, die in dieser Reihenfolge längs des Kunststoffrohres angeordnet sind. Nur die Walze 8 ist in der F-" i g. I wiedergegeben, jedoch wird in F i g. 3 die Art und Weise erläutert, in der die verschiedenen Walzen längs des Kunsts'offrohres 6 und um das Kunststoffrohr 6 herum angeordnet sind. Hieraus ergibt sich, daß die Walze 8 auf die Oberseite des Kur.ststoffrohres einwirkt, die Walzen 10 und 12 auf die oberen Seiten, die Walzen 14 und 16 auf die unteren Seiten und die Walze 18 auf die Unterseite, so daß sie aufeinanderfolgend die Metallfolie 2 rund um das Kunststoffrohr 6 winden.

Gleichzeitig mit der Wicklung der Metallfolie rings um das Kunststoffrohr wird die Metallfolie ebenfalls der Erhitzung mittels einer Induktionswicklung 20 unter- 'YrOTtCTi, WCiCiiC u33 ινϋΓΪΛΪΛίΟι ι ΓΟιι" UiTigiui tiiiu m CiHCiTi Winkel hierzu liegt, wie sich am deutlichsten aus der Fig. I ergibt. Die Induktionswicklung 20 ist mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden und induziert eine ausreichende Hitze in der Metallfolie, um das der Metallfolie benachbarte thermoplastische Material zu erweichen, so daß die Metallfolie und das Kunststoffrohr unter dem angelegten Druck miteinander verbunden werden.

Die d.Viten Druckwalzen 14, 16 zum Inkontaktbrin-Jn gen der Metallfolie 2 mit dem Kunststoffrohr 6 sind im einzelnen in Fig. 2 wiedergegeben. In F i g. 4 wird der Aufbau der Walztnköpfe erläutert. Jede Walze ist drehbar angeordnet, z. B. auf einem Stift 30 aus Polytetrafluorethylen in einem Halter 32 aus beispielsweise einem Phenolharz-Schichtpreßstoff mit Papieroder Gewebeeinlage oder einem anderen isolierenden Material. Der Halter 32 besitzt Langlöcher 34, so daß er so eingestellt werden kann, daß er bei der Herstellung von Rohren mit verschiedener Durchmessern brauch-■to bar ist. Die gewölbte Oberfläche 36 der Walze besteht z. B. aus einem Silikonkautschuk mit einer Shore-Härte von 70. und die Walze wird in ihrer Anordnung mittels Beilagscheiben 38 aus Polytetrafluorethylen zentriert.

Das Kunststoffrohr 6 aus thermoplastischem Material wird frisch aus einer Strangpresse mit rechtwinkligem Kopf extrudiert, die in F i g. 5 durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Ein Strangpreßflansch 40. ein Kreuzkopfflansch 42 und ein Kreuzkopf 44 sind angedeutet. Der Dorn besteht aus zwei Teilen, einem ersten Teil 46, der in dem Kreuzkopf 44 angeordnet ist und um den thermoplastisches Material extrudiert wird und einem zweiten Teil 48. der an dem ersten Teil außerhalb des Kreuzkopfes befestigt ist, und auf dem die Umwicklung des stranggepreßten Kunststoffrohres mit Metallfolie stattfindet Der Teil 48 ist aus isolierendem Material hergestellt z. B. aus Phenolharz-Schichtpreßstoff mit Papier- oder Gewebeeinlage.

Der Teil 46 des Domes weist für Luft- und Wasserkühlung im Kern Bohrungen auf. Aus der Druckluftversorgung über ein Kupferrohr 50 zugeführte Luft tritt längs der Bohrungen 52 und 54 in den Teilen 46 bzw. 48 und femer über eine Auslaßöffnung 56 längs wendeiförmiger Einschnitte 58 und 60, die auf den äußeren Oberflächen der Teile 46 bzw. 48 ausgebildet ^b=> sind, durch. Gleicherweise wird Kühlwasser in den Teil durch einen Einlaß 62 in einem T-Stück 64 eingeführt, und es zirkuliert durch Bohrungen 66 und 68 und verläßt schließlich den Teil 46 über einen Auslaß 70.

Das Kunststoffrohr 6 wird rund um den Teil 46 stranggepreßt und bewegt sii:h hieran längs, wodurch es durch Luft und Wasser, die durch die Bohrung 52 und den wendeiförmigen Einschnitt 58 bzw. das durch die Bohrungen 66 und 68 durchtritt, gekühlt wird. Wenn das Kunststoffrohr auf den Teil 48 aus Phenolharz-Schichtpreßstoff gekommen ist, ist es ausreichend abgekühlt, um beim Umhüllen mit der Metallfolie 2 und beim Pressen durch die Druckwalzen keine Deformation zu erleiden. Das geschichtete Rohr wird von dem Dorn heruntergeholt und mittels — nicht gezeigter — Einrichtungen auf die erforderlichen Längen abgeschnitten. Danach wird jedes geschnittene Teil mit einer Schulter und einer Öffnung versehen und ist für die Füllung fertig.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

1. Patentansprüche;

   \, Verfahren zum Hersteilen von Tubenjcörpern für Quetschtuben, bei dem der Tubenkörper durch Aufbringen einer Metallfolie auf eine innere Kunststoffschicht gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kunststoffrohr kontinuierlich Ober einen Dorn geführt und dabei ejne streifenförmige Metallfolie um das Kunststoffrohr gewickelt wird, wobei die Metallfolie von außen erhitzt und die erhitzte Metallfolie zur haftenden Verbindung mit dem Kunststoffrohr gegen dieses gepreßt wird, und daß dann das derart erhaltene geschichtete Rohr in Stücke geschnitten wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr unmittelbar nach seiner Formung mit der Metallfolie umwickelt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Kunststoffrohres vor dem Umwickeln mit der Metallfolie aktiviertjwird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche aktiviert wird, indem sie einer Flammenbehandlung oder einer Coronaentladung unterzogen wird .
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Dorn (48), Abziehwalzen, mittels derer das Kunststoffrohr (6) kontinuierlich über den Dorn (48) geführt wird, eine Zuführrolle (4) für die Metallfolie (2) in endloser Streifenform, längs des Domes (48) angeordnete Walzen (8, 10, 12, 14, 16, 18), mittels derer die Metallfolie (2) um das Kunststoffrohr (6) gewickelt und an dieses gepreßt wird, eine Heizeinrichtung für die Metallfolie (2) sowie eine Schneideinrichtung für das erhaltene geschichtete Rohr.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (48) mit mindestens einer Innenbohrung für ein Kühlmittel versehen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung mit einer auf der Außenseite des Domes vorgesehenen wendeiförmigen Vertiefung in Verbindung steht
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine oder mehrere Induktionswicklungen (20) umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie den Dorn (48) in Bewegungsrichtung abwärts von der Stelle einkreisen, an der die Metallfolie (2) rings um das Kunststoffrohr (6) gewickelt wird.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen in einem Winkel hinsichtlich des Domes liegen.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (8, 10,12, 14, 16, 18) zum Umwickeln und Pressen gewölbte Oberflächen aufweisen.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Anspruches bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (10,12, «j 14, 16) in Paaren längs der Länge des Domes angeordnet sind, wobei der Winkel zwischen den Walzen eines jeden Paares etwa 120° beträgt.