DE2339707A1 - METHOD AND DEVICE FOR WELDING METAL LAYERS CONTAINING COMPOSITE FILMS TO HILL BODIES - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR WELDING METAL LAYERS CONTAINING COMPOSITE FILMS TO HILL BODIES

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DE2339707A1 DE19732339707 DE2339707A DE2339707A1 DE 2339707 A1 DE2339707 A1 DE 2339707A1 DE 19732339707 DE19732339707 DE 19732339707 DE 2339707 A DE2339707 A DE 2339707A DE 2339707 A1 DE2339707 A1 DE 2339707A1
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Description

K 22#3/Gbm 65O1 FP-Dr.Kn-df 3. August 1973 K 22 # 3 / Gbm 65O 1 FP-Dr.Kn-df August 3, 1973

Beschreibung zur Anmeldung derDescription for registering the

KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-BiebrichKALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich

für ein Patent auffor a patent

Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen Metal 1 schichten enthaltender Verbundfolien zu HohlkörpernMethod and device for welding composite films containing metal layers to form hollow bodies

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen von Verbundfolien» die eine metallische Komponente als Schicht oder aufgedampft enthalten» wie z.B. Aluminium, Eisen u.a. bei der Herstellung von Hohlprofilen.Sie bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a method for welding composite foils contain metallic components as a layer or vapor-deposited »such as aluminum, iron, etc. in the Manufacture of hollow profiles. It continues to refer to a device for carrying out the method.

Bei der Herstellung von Hohl profilen, z.B. nahtlasen Rohren oder Schläuchen, kennt man grundsätzlich zweiIn the production of hollow profiles, e.g. seams There are basically two known pipes or hoses

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Verfahren, nämlich das Innenkaiibrierverfahren, wobei man das Profil durch Ziehen einer Metall- oder Kunststoffschmelze über einen entsprechend geformten Form- -dorn bildet und das Außenkaiibrierverfahren, bei dem man die Schmelze an ein entsprechend geformtes Kalibrierrohr anlegt. Tubenkörper aus Metall oder Kunststoff werden z.B. auf diese Weise hergestellt. Weiterhin gehört das Herstellen von Hohlkörpern durch Verschweißen von Flachfolien unter entsprechender Formbildung zum Stand der Technik.Process, namely the internal calibration process, where you can create the profile by pulling a metal or plastic melt over a correspondingly shaped mold -dorn and the external calibration process in which the melt is applied to a suitably shaped calibration tube. Tube bodies made of metal or plastic are manufactured in this way, for example. Furthermore, the production of hollow bodies by welding flat foils with corresponding shape formation belongs to the state of the art.

In neuester Zeit ist man dazu übergegangen, Kunststoff-Verbünde, insbesondere auch metallhaltige Verbünde, z.B. als Beutel zur Verpackung von Bedarfsgütern einzusetzen. Diese Kunststoff-Verbünde besitzen den großen Vorteil, daß sie sich -im Gegensatz zur reinen Metallfolie - verschweißen lassen und insbesondere durch die Metal 1 komponente trotzdem weitgehend gas- und aromadurchlässig sind. Zur Herstellung von flexiblen, zylindrischen Tubenkörpern ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem man ein verschweißbares Dreischichtmaterial mit innerer Metallschicht in verformenden Höhlungen in die Form eines doppelwand!gen Zylinders rollt und diesen anschließend in einen zylindrischen Formhohlraum bringt. Der sehr starkwandige Formhohlraum ist von einer elektrischenIn recent times there has been a move towards using plastic composites, in particular composites containing metal, e.g. to be used as a bag for the packaging of consumer goods. These plastic composites have the great advantage that they can - in contrast to pure metal foil - be welded and, in particular, thanks to the metal 1 component anyway are largely gas and aroma permeable. For the production of flexible, cylindrical tube bodies A method is also known in which a weldable three-layer material with an inner metal layer in deforming cavities in the shape of a double-walled cylinder rolls and then this brings into a cylindrical mold cavity. The very thick-walled mold cavity is of an electric one

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Heizumkieidung umgeben, wobei eine Wärmeeinwirkung von außen auf den Formhohlraum und von dort auf das Material erfolgt.Gleichzeiti g wird von innen ein Druck auf das Material durch expandierbare ballonartige Dorne ausgeübt, um den gerollten Zylinder gegen die Wandung des Formhohlraumes zu drücken.Heating enclosure surrounded, with a heat exposure of on the outside of the mold cavity and from there on to the material. At the same time, pressure is exerted on the material from the inside exerted by expandable balloon-like mandrels to the rolled cylinder against the wall of the mold cavity to press.

Anschließend wird durch eine um den Formhohlraum angeordnete Kühl umkleidung das entstandene Produkt gekühlt und aus dem Formhohlraum entfernt. Das Verfahren besitzt jedoch erhebliche Nachteile, die einmal darin bestehen, daß nur beschränkte Taktzeiten erzielt werden können, da der Formhohlkörper immer wieder in seinem gesamten erheblichen Volumen aufgeheizt und anschließend für eine Entnahme des Körpers wieder stark abgekühlt werden muß, was technisch, aufwendig und energetisch unwirtschaftlich ist. Außerdem kann die gewünschte äußerst gleichmäßige Wärmebeaufschlagung durch dieses Verfahren nicht erzielt werden. Ein weiterer Nachteil des vorbeschriebenen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die expandierbaren Jörne einer stetigen Wärmebelastung ausgesetzt sind, wobei bisher kein Material bekannt geworden ist, das längere Standzeiten aushält, so daß die expandierbaren Dorne öfter ausgewechselt werden.müssen.The resulting product is then cooled by a cooling jacket arranged around the mold cavity and removed from the Mold cavity removed. However, the method has considerable disadvantages, which consist in the fact that only limited cycle times can be achieved, since the hollow body again and again in its entire considerable Volume heated up and then strongly cooled again for removal of the body, which technically, is expensive and energetically uneconomical. In addition, the desired extremely uniform application of heat cannot be achieved by this method. A Another disadvantage of the method described above is the fact that the expandable Jorns are exposed to constant heat stress, so far no material has become known that can withstand longer service lives, so that the expandable mandrels have to be replaced more often.

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Es stellte sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, dem die Nachteile des geschilderten Verfahrens nicht mehr anhaften.The task was thus to develop a method which would have the disadvantages of the method described no longer cling.

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Wärmeverschweißen Meta 11schichten enthaltender Kunststoffverbunde bei der Herstellung von Hohlkörpern» insbesondere solchen in zylindrischer Form, bei dem man eine Verformung des zu bildenden Formkörpers derart durchführt, daß die verschweißbaren Seiten der flachen Verbundfolie überlappend gegenseitig zur Auflage gebracht werden, dessen kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß man die zur Verschweißung notwendige Wärmeenergie innerhalb der im Verbund enthaltenen Metal 1schichten mittels Induktion erzeugt und gleichzeitig die Wärmeabfuhr durch induktive Erwärmung des an dem Formkörper anliegenden, elektrisch leitenden, dünnwandigen Formwerkzeuges steuert.The above-mentioned object is achieved by a method for heat welding plastic composites containing metal layers in the manufacture of hollow bodies » especially those in a cylindrical shape, in which one a deformation of the shaped body to be formed carries out such that the weldable sides of the flat Laminated foils are placed on top of each other, the distinguishing feature of which is that that the heat energy necessary for welding within the metal 1schichten contained in the composite by means of Induction is generated and, at the same time, the heat dissipation through inductive heating of the electrically conductive, thin-walled mold controls.

Das Verfahren besitzt einmal den erheblichen Vorteil gegenüber dem geschilderten Verfahren, daß es wesentlich höhere Taktzeiten bei der Herstellung von Hohlkörpern erlaubt, da im wesentlichen nur durch die innenliegende Metallfolie der Verbund auf die benötigte Schweißtemperatur aufgeheizt wird und hierdurch auch wieder eine sehr schnelle Rückkühlung erfolgt, da im wesentlichen lediglich die Wärmekapazität der zu verschweißenden Materialien maßgebend ist.On the one hand, the process has the considerable advantage over the described process that it is considerably higher Cycle times allowed in the production of hollow bodies, since essentially only through the inner metal foil the composite is heated to the required welding temperature and this also results in very rapid re-cooling takes place, since essentially only the heat capacity of the materials to be welded is decisive.

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Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß man über die induktive Aufheizung des relativ dünnwandigen, elektrisch leitfähigen Formwerkzeuges den Wärmefluß optimal steuern kann, d.h. u.a. daß man ein zu schnelles ev. stellenweises Abkühlen des Formwerkzeuges und die Wärmeabfuhr aus. der Metallschicht in das Formwerkzeug verhindern kann. Eine solche Steuerung ist aber mit maßgeblich für die Güte der Verschweißung. Unter relativ dünnwandigen Formwerkzeugen sollen solche verstanden werden, die Wandstärken im Bereich insbesondere von 0,3 mm bis 1,0 mm aufweisen.Another advantage is given by the fact that the flow of heat is optimally achieved by inductive heating of the relatively thin-walled, electrically conductive mold can control, i.e., among other things, that the mold may cool down too quickly, possibly in places, and the heat dissipation off. the metal layer in the mold can prevent. Such a control is included decisive for the quality of the weld. Relatively thin-walled molds are to be understood as meaning those with wall thicknesses in the range, in particular, of 0.3 mm up to 1.0 mm.

Unter Hohlkörpern sollen im folgenden alle Körper verstanden werden, die ein Hohlprofil aufweisen, wie z.B. prismatisch, polygon, elliptisch oder rund. Es sind jedoch auch solche Körper darunter zu verstehen, bei denen bestimmte Ein- oder Ausformungen das Profil unregelmäßig erscheinen lassen. Vorzugsweise soll jedoch die Verschweißung zu zylindrischen Hohlkörpern erfolgen.In the following, hollow bodies are to be understood as meaning all bodies which have a hollow profile, e.g. prismatic, polygonal, elliptical or round. However, such bodies are also to be understood as being at where certain indentations or formations make the profile appear irregular. Preferably, however, the Welding takes place to form cylindrical hollow bodies.

Wie weit man die zu verschweißenden Seiten der Metall-Kunststoffolie zur Überlappung bringt, in deren Bereich dann flächig verschweißt wird, hängt weitgehend von der gewünschten Formgebung und den physikalischen Forderungen, die an den Hohlkörper zu stellen sind, ab, was maßgeblichHow far the sides of the metal-plastic film to be welded are brought to overlap in their area the surface is then welded, largely depends on the desired shape and the physical requirements, which are to be placed on the hollow body, from what is relevant

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selbstverständlich wiederum von der Dicke der Metallschicht abhängig ist. Unter Metall-Kunststoff-Verbundfolien werden sowohl dreischichtige als auch solche verstanden, die mehrere - jeweils durch eine Kunststoffschicht getrennte - Metal 1 schichten aufweisen, wobei die Kunststoffschichten und die Metal 1schichten auch aus unterschiedlichem Material bestehen können.of course, in turn, depends on the thickness of the metal layer. Metal-plastic composite films include both three-layer and such understood that several - each separated by a plastic layer - have metal 1 layers, the Plastic layers and the metal layers can also consist of different materials.

Bevorzugte Verbundfolien bestehen jedoch meist aus Polyolef in-Metall -Polyolef inverbunden, z.B. solchen aus Polyäthylen-Aluminium-Polyäthylen, wobei sowohl Polyäthylen niederer als auch hoher Dichte zum Einsatz kommt. Auch mit Metallen bedampfte schweißbare Verbundfolien oder Verbünde mit Polypropylen oder Zellglas werden eingesetzt.Preferred composite films, however, usually consist of polyolefin in-metal-polyolefin inverbunden, e.g. those made of polyethylene-aluminum-polyethylene, with both polyethylene low as well as high density is used. Weldable composite foils or composites that have been vapor-deposited with metals with polypropylene or cellulose glass are used.

Jie zur Verschweißung benötigte Wärme kann mittels gängiger Apparaturen zur Induktionsstromerzeugung - soweit deren Energie ausreichend ist - in die Metallschicht und das Formwerkzeug eingebracht werden. Vorzugsweise wird jedoch mit Apparaturen gearbeitet, die eine Frequenz unterhalb von 10 KHz erzeugen.The heat required for welding can be achieved by means of conventional Equipment for the generation of induction electricity - as far as their energy is sufficient - in the metal layer and the Form tool are introduced. However, it is preferred to work with equipment which has a frequency below of 10 KHz.

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In bevorzugter Ausbildung des Verfahrens wird zur Unterstützung des vorgeformten Körpers, insbesondere solcher aus dünnen Verbundfolien, bei der Verschweißung dieser in eine seinem äußeren Durchmesser entsprechende elektrisch leitende Kalibrierbüchse eingebracht und dann die Verschweißung vorgenommen und der gefertigte Hohlkörper anschließend entnommen. Als elektrisch leitende Materialien für die Kalibrierbüchsen haben sich vor allem solche aus Metallen wie Eisen, Stahl, insbesondere paramagnetischer Stahl (VA), Kupfer, Messing u.a. Nichteisenwerkstoffe oder aus Graphit bewährt. Die Unterstützung des vorgeformten Körpers bei der Verschweißung kann alternativ zum vorgehend geschilderten Verfahren auch dadurch gelöst werden, daß man diesen auf einen elektrisch leitenden Kalibrierdorn aufzieht oder direkt den Körper auf diesem formt, die Verschweißung vornimmt und anschließend den Hohlkörper vom Dorn abzieht.In a preferred embodiment of the method, to support the preformed body, in particular such made of thin composite foils when these are welded together placed in an electrically conductive calibration sleeve corresponding to its outer diameter and then the Welded and then removed the manufactured hollow body. As electrically conductive materials for the calibration sleeves, these are the main features Metals such as iron, steel, especially paramagnetic steel (VA), copper, brass and other non-ferrous materials or made of graphite. Alternatively, the preformed body can be supported during the welding process in relation to the previously described method also solved thereby be that one pulls this on an electrically conductive calibration mandrel or directly the body on this forms, carries out the welding and then pulls the hollow body off the mandrel.

i)ie Innenkai ibrierdorne sind ebenfalls aus den für die Kalibrierbüchsen genannten bevorzugten Materialien gefertigt.i) The inner quay ibrating pins are also made from the Calibration sleeves mentioned preferred materials manufactured.

In weiterer Ausbildung wird bei der Verschweißung unter Zuhilfenahme von Kaiibrierbüchsen oder -dornen der Körper gegen das Kalibrierwerkzeug gepreßt. Dies kann mit mechanischen Mitteln erfolgen, wird jedoch bevorzugt mittelsIn further training, the body is welded with the aid of calibration sleeves or mandrels pressed against the calibration tool. This can be done by mechanical means, but is preferred by means of

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direkter Druckbeaufschlagung» z.B. durch Luft oder mittels pneumatischer oder hydraulischer Mittel durchgeführt.direct pressurization »e.g. carried out by air or by pneumatic or hydraulic means.

Die vorliegende Erfindung.betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Im einfachsten Fall besteht die Vorrichtung aus einem Hoch- oder bevorzugt Mittelfrequenzgenerator mit Induktionsumsetzer und Induktionsspule, deren kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß die Induktionsspule gegenüber den überlappenden Flächen des vorgeformten Körpers mittels mechanischer Mittel beweglich und derart angeordnet ist, daß die zu verschweißenden Flächen wenigstens im Randbereich der Überlappung auf Schweißtemperatur erwärmt werden.The present invention also relates to an apparatus for carrying out the method. In the simplest case, the device consists of a high or preferably medium frequency generator with an induction converter and induction coil, their distinguishing feature consists in that the induction coil opposite the overlapping surfaces of the preformed body means mechanical means is movable and arranged such that the surfaces to be welded at least be heated to welding temperature in the edge area of the overlap.

Bei dieser einfachsten Form der Vorrichtung wird der Generator vom Wechselstromnetz gespeist und über Induktionsumsetzer und Induktionsspule die Metallschicht im Innern des Metal 1-Kunststoff-Verbundes auf eine Temperatur erwärmt, die ausreichend ist, die überlappenden verschweißbaren Flächen miteinander zu verbinden, wobei gleichzeitig das Formwerkzeug auf eine vorbestimmte Temperatur induktiv erwärmt wird, um eine Wärmeabfuhr von innen nach außen in das Formwerkzeug und einIn this simplest form of the device, the generator is fed from the alternating current network and via Induction converter and induction coil on the metal layer inside the metal 1-plastic composite heated to a temperature which is sufficient to connect the overlapping weldable surfaces to one another, at the same time the mold on a predetermined temperature is inductively heated in order to dissipate heat from the inside to the outside in the mold and a

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zu schnelles Abkühlen von außen z.B. durch bewegte Luft zu unterbinden.To prevent too rapid cooling from the outside, e.g. by moving air.

Je nach Anordnung, Form und Abstand der Spule vom vorgeformten Hohl körper , der Wandstärke des Formwerkzeuges, der Stärke der Induktion und der Dicke der innenliegenden Metallschicht oder -schichten kann man die Verschweißung der übereinanderliegenden Folienlagen derart vornehmen, daß nur der Randbereich der Überlappung erfaßt wird, d.h. daß nur am Ende der Überlappung eine Längsschweißnaht entsteht. Bei Hohl profi1 en, die weitüberlappende Flächen aufweisen oder insbesondere bei solchen, die aus mehreren Wickel lagen der Metall-Kunststoff-Verbunde bestehen, hat es sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, die gesamte Überlappung vollflächig zu verschweißen, wobei eine Induktionsspule um den gesamten Hohlkörper und das Formwerkzeug gelegt ist (s. Fig. 1 bis 3). Es ist jedoch durch Anordnung mehrerer Induktionsspulen möglich, die vorgeformten Körper nur streifenweise in ihrer Längserstreckung zu verschweißen, wobei jedoch der Randbereich des Überlappungsendes stets miterfaßt sein muß. Hierbei wird der Körper nicht vollständig von einer Induktionsspule umfaßt, sondern die Enden mehrerer Spulen werden über die zu verschweißenden Stellen geführt.Depending on the arrangement, shape and distance of the coil from the preformed hollow body, the wall thickness of the mold, the strength of the induction and the thickness of the internal Metal layer or layers can be welded of the overlapping film layers in such a way that that only the edge area of the overlap is detected, i.e. that a longitudinal weld seam is only created at the end of the overlap. In the case of hollow profiles, the widely overlapping one Have surfaces or, in particular, those that consisted of several windings of the metal-plastic composites exist, however, it has proven to be useful to weld the entire overlap over the entire surface, with an induction coil is placed around the entire hollow body and the mold (see Fig. 1 to 3). However, by arranging several induction coils, it is possible to only strip the preformed body in to weld their longitudinal extension, but always including the edge area of the overlap end have to be. Here, the body is not completely surrounded by an induction coil, but the ends several coils are guided over the points to be welded.

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Als mechanische Mittel zur Erteilung der Relativbewegung sind motorisch angetriebene Schubstangen, Zahnstangen u.a. sowie pneumatisch oder hydraulisch arbeitende Schubstangen gebräuchlich.The mechanical means for providing the relative movement are motor-driven push rods, toothed racks, etc., as well as pneumatic or hydraulic ones Push rods in use.

In bevorzugter Ausbildung der Vorrichtung ist eine elektrisch leitende Kalibrierbüchse vorgesehen, in der der vorgeformte Körper während der Verschweißung gehalten wird. Die KaiibrierbUchse ist dabei so ausgestaltet, daß ihr Innenprofil dem auszubildenden Außenprofil des Körpers entspVicht. Jurch diese Vorrichtung wird eine Außenkalibrierung des Hohlprofils ermöglicht.In a preferred embodiment of the device, an electrically conductive calibration sleeve is provided in which the preformed body is held during welding. The calibration socket is designed so that their inner profile corresponds to the outer profile of the body to be formed. This device becomes one Allows external calibration of the hollow profile.

Bei einer anderen Variante der Vorrichtung zur Innenkalibrierung des Hohlprofils ist ein elektrisch leitender Kalibrierdorn vorhanden, auf dem der geformte Körper während der Verschweißung gehalten wird. Dabei kann der vorgeformte Körper auf den Kalibrierdorn aufgeschoben werden oder aber alternativ hierzu direkt auf den Dorn selbst, z.B. durch Wicklung hergestellt werden.In another variant of the device for internal calibration of the hollow profile, an electrical There is a conductive calibration mandrel on which the shaped body is held during welding. Included the preformed body can be pushed onto the calibration mandrel or, alternatively, directly on the mandrel itself, e.g. by winding.

Als leitende Werkstoffe für die KaiibrierbUchseAs conductive materials for the calibration socket

bzw. den -dorn sind die eingangs genannten Materialienor the mandrel are the materials mentioned at the beginning verwendbar.usable.

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Wenn es nicht auf eine besonders hohe Maßgenauigkeit entweder im Außen- oder Innenkaliber des herzustellenden Hohlprofils ankommt, sind die bisher geschilderten Vorrichtungen ausreichend. Wird-jedoch besonderen Wert auf die Maßgenauigkeit gelegt, so sind in der Vorrichtung Mittel angeordnet, die den vorgeformten Körper während der Verschweißung gegen das Kalibrierwerkzeug drücken. Bei der Verwendung einer Kaiibrierbüchse wird als druckausübendes Mittel bevorzugt ein Spreizdorn angeordnet, der während der Verschweißung den Körper gegen die Kalibrierbüchse drückt. Zur Eingabe und zur Entnahme des Körpers aus dem Formwerkzeug wird der Spreizdorn zu einem kleineren Außendurchmesser zusammengefahren. Es ist jedoch auch vorgesehen, hydraulisch oder pneumatisch in ihren Außendurchmesser veränderliche Schläuche einzusetzen. Als druckausübendes Mittel wird bei Verwendung von hohlen Kalibrierdornen bevorzugt ein pneumatisch oder , hydraulisch in seinem Innendurchmesser relativ dünnwandiger und veränderlicher doppelwandiger Druckschlauch eingesetzt. Bei Aufgabe eines bestimmten Druckes in das Innere des Schlauches verändert dieser seinen Innendurchmesser und drückt dabei den Körper gegen den Kalibrierdorn. Als nichtmetallische Werkstoffe eines solchenIf a particularly high dimensional accuracy either in the outer or inner caliber of the hollow profile to be produced is not important, the devices described so far are sufficient. If, however, particular value is placed on the dimensional accuracy, then means are arranged in the device which press the preformed body against the calibration tool during the welding. When using a calibration sleeve, an expanding mandrel is preferably arranged as the pressure-exerting means, which presses the body against the calibration sleeve during welding. For inputting and removing the body from the molding tool, the expanding mandrel is moved together to a smaller outer diameter. However, provision is also made for the use of hoses which can be changed hydraulically or pneumatically in terms of their outer diameter. When using hollow calibration mandrels, a pneumatic or hydraulic double-walled pressure hose which is relatively thin-walled and variable in its inner diameter is preferably used as the pressure-exerting means. When a certain pressure is applied to the inside of the hose, it changes its inside diameter and presses the body against the calibration mandrel. As non-metallic materials of such

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Druckschlauches» der gegenüber der Außenschicht des Verbundmaterials auch unter der Temperatur der Verschweißung nichthaftend sein muß, sind z.B. temperaturbeständige Silikongummisorten oder FJuorelastomere, die gegebenenfalls mit Antihaftüberzügen z.B. aus Polyestern versehen sind, gebräuchlich.Pressure hose »the opposite of the outer layer of the composite material also below the temperature of the weld Must be non-adhesive, for example, temperature-resistant silicone rubbers or FJuorelastomers, which may be are provided with non-stick coatings, e.g. made of polyester, common.

Um die überlappenden Flächen des Körpers gut aufeinanderzupressen, was für den Schweißvorgang in vielen Fällen von Vorteil ist, ist der vorbeschriebene Druckschlauch derart angeordnet, daß er sich axial drehen läßt. Die Drehbewegung ist dabei so auszuführen, daß diese in Richtung des öberlappungsendes erfolgt» wodurch der Formkörper zusammengezogen wird. Ein solcher drehbarer Druckschlauch wird bevorzugt bei der Herstellung von polygonen, elliptischen oder zylindrischen Hohlprofilen eingesetzt.In order to press the overlapping surfaces of the body together well, which in many cases is necessary for the welding process It is advantageous if the pressure hose described above is arranged in such a way that it can be rotated axially. the The rotary movement is to be carried out in such a way that it takes place in the direction of the overlapping end »whereby the shaped body is contracted. Such a rotatable pressure hose is preferred for the production of polygonal, elliptical or cylindrical hollow profiles are used.

Bei einer Abänderung der Vorrichtung ist eine wendeiförmige Induktionsspule vorhanden, die den Vorteil bietet, daß die Relativbewegung wegfallen oder zum zu vei— schweißenden Körper kleiner wie bei einer Einfachspule gehalten werden kann.In a modification of the device, a helical induction coil is available, which has the advantage offers that the relative movement can be omitted or can be kept smaller than in the case of a single coil in relation to the body to be welded.

Bei einer bevorzugt wenigstens die Länge des zu bildenden Hohlprofils aufweisenden wendeiförmigen Spule, kannIn the case of a helical coil preferably having at least the length of the hollow profile to be formed, can

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auch der vorgeformte Körper allein oder zusammen mit dem Formwerkzeug in die ortsfeste Spule eingefahren werden oder die wendeiförmige Spule umgibt das Formwerkzeug in seiner Länge ortsfest oder ist im Innern eines Kaiibrierdornes angeordnet, wobei entweder eine wendeiförmige ortsfeste Spule Verwendung findet oderthe preformed body, either alone or together with the molding tool, is moved into the stationary coil or the helical coil surrounds the molding tool in its length in a stationary manner or is inside a Kaiibrierdornes arranged, with either one helical stationary coil is used or

in den Kalibrierdorn eine Spule eingefahren wird.a bobbin is inserted into the calibration mandrel.

Jie Vorrichtung wird anhand der anschlieSenden Abbildungen nochmals näher erläutert, ohne daß jedoch eine Einschränkung auf die einzelnen Ausführungsformen bestehen soll.The device is based on the subsequent Illustrations are explained in more detail again, without, however, being restricted to the individual embodiments should exist.

Abb. 1 zeigt in perspektivischer Sicht in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Verschweißen von Metallfolien enthaltenden Kunststoffverbunden zu Hohlkörpern mit nach außen gerichteten Ausformungen. Die Vorrichtung besteht aus einem mit Wechselstrom betriebenen Hochfrequenzgenerator 1, der mit dem Induktionsumsetzer 2 über Kabel 3t 3a verbunden ist. An den Induktionsumsetzer ist die Induktionsspule 4 angeschlossen, die dem Profil der Kalibrierhülse 5 aus elektrisch leitendem Material angepaßt ist, damit die Spulenwicklung überall den gleichen Abstand von der Hülse besitzt und somit eine gleichmäßige Erwärmung des Metall-Kunststoff-Profils auf Schweißtemperatur ermöglicht. Die Kalibrierhälse .Fig. 1 shows a perspective view in a schematic representation of a device for welding plastic composites containing metal foils to form hollow bodies with outwardly directed formations. The device consists of a high-frequency generator 1 operated with alternating current, which is connected to the induction converter 2 via cable 3 t 3a. The induction coil 4 is connected to the induction converter and is adapted to the profile of the calibration sleeve 5 made of electrically conductive material so that the coil winding is the same distance from the sleeve everywhere and thus enables the metal-plastic profile to be heated evenly to the welding temperature. The calibration necks.

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5 ist an der Halterung 6 befestigt. Nach Einlegen des vorgeformten wenigstens eine Metallschicht enthaltenden überlappenden Verbundes wird nach Einschaltung durch die Hochfrequenzenergie in der elektrisch leitenden Hülse und in der Metailkomponente induktiv Wärme erzeugt, wodurch die Verschweißung erfolgt und die Wärmeabfuhr gesteuert wird. Es ist selbstverständlich, daß die jeweilig benötigte Energie auf den jeweiligen Verbundwerkstoff und das Material und die Stärke des Formwerkzeuges und damit die erforderliche Schweißzeit abgestimmt werden muß, was durch entsprechend bekannte Regelungsgeräte erfolgt. Bei beweglichen Kabeln 3, 3a wird der Induktionsumsetzer 2 zusammen mit der Spule 4 in Richtung des Pfeiles über die Hülse mit dem eingelegten Hohlkörper bewegt.5 is attached to the holder 6. After inserting the pre-formed overlapping composite containing at least one metal layer, heat is generated inductively after switching on by the high-frequency energy in the electrically conductive sleeve and in the metal component, whereby the welding takes place and the heat dissipation is controlled . It goes without saying that the energy required in each case must be coordinated with the respective composite material and the material and the strength of the molding tool and thus the required welding time, which is done by means of appropriately known regulating devices. In the case of movable cables 3, 3a, the induction converter 2 is moved together with the coil 4 in the direction of the arrow over the sleeve with the inserted hollow body.

Die Energieaufgabe kann entweder nur bei einer Bewegungsrichtung erfolgen, es ist jedoch auch vorgesehen, beim Vor- und RUckfahren die Verschweißung vorzunehmen.The energy input can either only take place in one direction of movement, but it is also intended to carry out the welding when driving forwards and backwards.

Auch kann man die Formhülse beweglich anordnen und ihr eine Relativbewegung gegenüber einer ortsfesten Spule erteilen.You can also arrange the mold sleeve to be movable and move it relative to a grant stationary coil.

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Abb. 2 zeigt unter Weglassung des Generators in Seitenansicht im Schnitt eine an der Halterung 6a befestigte zylindrische Kalibrierhülse 5a, in die der überlappende Verbundwerkstoff 7 eingelegt ist. Die ebenfalls zylindrische Induktionsspule 4a ist in geringem Abstand zur Kalibrierhülse angeordnet.Fig. 2 shows, omitting the generator, in a side view in section through a cylindrical calibration sleeve 5a fastened to the holder 6a, into which the overlapping composite material 7 is inserted. The induction coil, which is also cylindrical 4a is arranged at a short distance from the calibration sleeve.

Innerhalb der Kalibrierhülse befindet sich ein Spreizdorn 8, der in Richtung der Pfeile bewegt werden kann und während der Verschweißung den Verbundwerkstoff gegen die Innenwandung der Hülse drückt.Inside the calibration sleeve there is a Expanding mandrel 8, which can be moved in the direction of the arrows and the during the welding Composite material presses against the inner wall of the sleeve.

Die Bewegungsrichtung der Induktionsspule bzw. der Hülse ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Im übrigen entspricht die Arbeitsweise der Vorrichtung wie zu Abb. 1 angegeben.The direction of movement of the induction coil or the sleeve is indicated by an arrow. Otherwise, the method of operation of the device corresponds to that given for FIG. 1.

Abb. 3 zeigt unter Weglassen des Generators in Seitenansicht im Schnitt einen zylindrischen Kalibrierdorn 9, der an der Halterung 10 befestigt ist. Auf dem Dorn liegt der überlappende Verbundwerkstoff 7, z.B. als gerollter Zylinder auf. Ober dem Werkstoff liegt ein Druckschlauch 11, der hydraulisch oder pneumatisch mit Druck P in Pfeil-Fig. 3 shows, omitting the generator, in a side view in section through a cylindrical calibration mandrel 9 which is attached to the holder 10. The overlapping composite material 7, e.g. as a rolled cylinder, rests on the mandrel. Above the material is a pressure hose 11, which can be operated hydraulically or pneumatically with pressure P in the arrow

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richtung beaufschlagt wird. Dabei wird die Schiauchinnenseite in Richtung des Domes gedrückt und preßt den Verbundwerkstoff gegen den Dorn. Der Schlauch ist.in dieser Ausführungsform derart gestaltet, daß die Außenseite mit einer starren Platte 12 verbunden ist, um eine Ausdehnung nach außen zu verhindern.direction is applied. The inside of the hose is pressed in the direction of the dome and presses the composite against the mandrel. In this embodiment, the hose is of this type designed that the outside is connected to a rigid plate 12 to allow for expansion to prevent outside.

Jie Induktionsspule 4a wird über den Druckschlauch und den Dorn in Richtung des Pfeiles geführt. Nach der Aufgabe des Druckes auf den Schlauch wird dieser bevorzugt in Richtung des Überlappungsendes etwas gedreht (durch Pfeil angedeutet)., wobei meist wenige Winkel grade ausreichend sind, um den Verbundwerkstoff fest an den Kalibrierdorn zur Anlage zu bringen. Bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist eine wendeiförmige Induktionsspule entsprechender Länge im Innern des Domes ortsfest montiert, wobei der Induktionsstrom von innen nach außen fließt oder die Induktionsspule wird in das Innere des Domes eingefahren.The induction coil 4a is connected to the pressure hose and guided the mandrel in the direction of the arrow. After releasing the pressure on the hose if this is preferably rotated slightly in the direction of the overlap end (by arrow indicated)., whereby mostly a few angles are sufficient to hold the composite material firmly to the Bring the calibration mandrel to the system. In another embodiment of the device a helical induction coil of corresponding length is fixedly mounted inside the dome, with the induction current from the inside to the inside flows outside or the induction coil is retracted into the interior of the dome.

Abb. 4 zeigt in Seitenansicht im Schnitt vergrößert eine doppellagige Folie mit den Kunststoffschichten a,Fig. 4 shows a side view, enlarged in section, of a double-layer film with the plastic layers a,

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b, c, d und der Metallschicht ME, wobei zwischen den Kunststoffschichten b und c die Verschweißung erfolgt.b, c, d and the metal layer ME, with the welding taking place between the plastic layers b and c.

BeispieleExamples

1. Auf einem hohlen Dorn aus rostfreiem Stahl (VA) ,von 200 mm Länge, einem Außendurchmesser von 70 mm und einer Wandstärke von I1O mm wurde eine Verbundfolie aus ungerecktem PoIypropylen-Pol yester-Al uminium-Niederdruckpolyäthylen (50 ,u - 12 ,u - 12 ,u - 50 ,u) dreifach aufgewickelt. Der vorgefertigte Formkörper-besaß eine Länge von 150 mm. Jer Formkörper wurde v.on einem Druckschlauch aus Silikongummi umgeben, der durch Aufblasen und Drehen in Richtung ' der Überlappung um 10 Winkelgrade die Flächen des Verbundes gegenseitig fest zur Auflage brachte. Der Druck, mit dem der Formkörper gegen den Dorn gepreßt wurde betrug 5 kp/cm .1 mm on a hollow mandrel made of stainless steel (VA), of 200 mm length, an outer diameter of 70 and a wall thickness of I 1 O mm was a composite film from unstretched PoIypropylen pole yester-Al uminium-Low-pressure (50, u - 12, u - 12, u - 50, u) wound three times. The prefabricated molding had a length of 150 mm. The molded body was surrounded by a pressure hose made of silicone rubber which, by inflating and rotating in the direction of the overlap by 10 degrees, brought the surfaces of the composite firmly to bear against one another. The pressure with which the molding was pressed against the mandrel was 5 kgf / cm.

Mittels eines 15 KW Generators wurde in einer Spule, die eine einzige Wicklung aufwies, eine Frequenz von 9,8 KHz erzeugt. An der Spule selbst lag eine Spannung von 33 V. Die Spule hatte vom Druckschlauch einen Abstand von 1 mm und wurde in 5 Sekunden von einem Ende des Hohlkörpers bis zum anderen bewegt. Nach Entfernung des Schlauches wurde der vollflächig verschweißte HohlkörperA 15 KW generator was used in a coil with a single winding to achieve a frequency of 9.8 KHz generated. A voltage of 33 V was applied to the coil itself. The coil was at a distance from the pressure hose of 1 mm and was moved from one end of the hollow body to the other in 5 seconds. After removing the The tube became the hollow body that was welded over the entire surface

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am dorn entnommen. Der Hohlkörper eignet sich beispielsweise zur Herstellung von lichtundurchlässigen Konservendosen. taken from the mandrel. The hollow body is suitable, for example, for the production of opaque food cans.

2. In ein Rohr aus rostfreiem Stahl (VA) von 30 mm Innendurchmesser und 0,3 mm Wandstärke wurde ein vorgeformter Hohlzylinder eingebracht. Der Hohlzylinder von 130 mm Länge war durch zweifaches Wickeln einer Verbundfolie aus Niederdruckpolyäthylen-Aluminium-Niederdruckpolyäthylen (75 .u 12 ,u - 75 ,u) hergestellt.2. In a stainless steel tube (VA) of 30 mm inner diameter and 0.3 mm wall thickness of a preformed hollow cylinder was placed. The hollow cylinder, 130 mm long, was made by wrapping a composite film of low-pressure polyethylene-aluminum-low-pressure polyethylene (75 .u 12, u - 75, u) twice.

Mittels eines 15 KW Generators wurde in einer 150 mm langen wendeiförmigen Spule, die in einem Abstand von 5 mm das Rohr umgab und deren Anfang am Anfang des Hohlkörpers lag, eine Frequenz von 9,3 KHz erzeugt. An der Spule selbst lag eine Spannung von 33 V. Der Hohl-A 15 KW generator was used in a 150 mm long helical coil, which was at a distance of 5 mm surrounded the pipe and the beginning of which was at the beginning of the hollow body, a frequency of 9.3 KHz was generated. At the coil itself had a voltage of 33 V. The hollow

2
körper wurde mit 5 kp/cm an die Wand des Rohres angepreßt, wobei ein Spreizdorn verwendet wurde. Nach einer Schweißdauer von 2 Sekunden, wobei die Spule über die gesamte Länge des Hohlkörpers bewegt wurde, waren die Wicklungen des Hohlkörpers vollflächig verschweißt und der gebildete Zylinder, der zur Herstellung von Tuben sehr gut geeignet ist, konnte an dem Quarzrohr entnommen werden.2
The body was pressed against the wall of the pipe at 5 kp / cm using an expanding mandrel. After a welding time of 2 seconds, during which the coil was moved over the entire length of the hollow body, the windings of the hollow body were fully welded and the cylinder formed, which is very suitable for the production of tubes, could be removed from the quartz tube.

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3. Es wurde gemäß Beispiel 2 gearbeitet, jedoch mit dem Unterschied, daß ein Verbund verwendet wurde aus Niederdruckpolyäthylen-Polyester-Aluminium-Niederdruckpolyäthylen (50 ,u - 12 ,u - 0,15 ,u - 50 ,u) bei dem das Aluminium auf die Polyesterschicht im Hochvakuum aufgedampft worden war. Anstelle des in Beispiel 2 verwendeten Generators wurde jedoch ein 1 KW Generator, der eine Frequenz von 2.MHz erzeugte zur vollflächigen Verschweißung eingesetzt. An der Spule selbst lagen 200 V,3. The procedure was as in Example 2, with the difference that a composite of low-pressure polyethylene-polyester-aluminum-low-pressure polyethylene (50, u - 12, u - 0.15, u - 50, u) was used in which the Aluminum had been evaporated onto the polyester layer in a high vacuum. Instead of that used in Example 2 The generator, however, was a 1 KW generator, which generated a frequency of 2 MHz for full-surface welding used. There were 200 V on the coil itself,

4. Es wurde gemäß Beispiel 1 gearbeitet mit dem Unterschied, daß der Verbund eine durch Metal 1spitzen aufgebrachte Eisenschicht von 5 ,um Stärke aufwies. Zur Verschweißung wurde der Generator des Beispiels 3 eingesetzt. An der Spule selbst lagen 200 V.4. The procedure was as in Example 1, with the difference that the composite had an iron layer of 5 μm thickness applied by metal tips. The generator of Example 3 was used for the welding. There were 200 V on the coil itself.

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Claims (1)

PatentansprücheClaims .y Verfahren zum Wärmeverschweißen Metall schichten enthaltender Kunststoffverbunde bei der Herstellung von Hohlkörpern, insbesondere solchen in zylindrischer Form, bei dem man eine Verformung des zu bildenden Formkörpers derart durchführt, daß die verschweißbaren Seiten der flachen Verbundfolie überlappend zur Auflage gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die zur Verschweißung notwendige Wärmeenergie innerhalb der im Verbund enthaltenen Metallkomponente mittels Induktion erzeugt und gleichzeitig die Wärmeabfuhr durch induktive Erwärmung des an dem Formkörper anliegenden elektrisch leitenden dünnwandigen Formwerkzeuges steuert..y Process for heat welding plastic composites containing metal layers during manufacture of hollow bodies, especially those in cylindrical Mold in which the shaped body to be formed is deformed in such a way that the weldable sides of the flat composite film are brought to rest in an overlapping manner, characterized in that the heat energy required for welding is generated within the metal component contained in the composite by means of induction and at the same time the heat dissipation by inductive heating of the electrically conductive thin-walled body resting on the molded body Mold controls. 2. Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Verschweißen den vorgeformten Körper in eine seinem äußeren Durchmesser entsprechende elektrisch leitende dünnwandige Kalibrierbüchse einbringt, dann erst die Verschweißung vornimmt und anschließend2. The method according to claim 1 »characterized in that the preformed body is prior to welding introduces into an electrically conductive thin-walled calibration sleeve corresponding to its outer diameter, then only makes the welding and then den gefertigten Hohlkörper entnimmt.removes the manufactured hollow body. 3. Verfihren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Verschweißen den vorgeformten Körper auf einen3. Verihren according to claim 1, characterized in that one before welding the preformed body onto one 509809/0425509809/0425 elektrisch leitenden dünnwandigen Kalibrierdorn aufzieht oder den Körper auf dem Kalibrierdorn erwärmt und dann erst die Verschweißung vornimmt und den gefertigten Hohlkörper anschließend von dem Kalibrierdorn abzieht.draws electrically conductive thin-walled calibrating mandrel or heats the body on the calibrating mandrel and only then carries out the welding and then pulls the manufactured hollow body from the calibrating mandrel. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Verschweißung den Körper gegen die Wandung der Kaiibrierbüchse drückt.4. The method according to claim 2, characterized in that that the body is pressed against the wall of the Kaiibrierbüchse during the welding. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Verschweißung den Körper gegen den Kalibrierdorn drückt.5. The method according to claim 3, characterized in that the body is pressed against the calibration mandrel during welding. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Hoch- oder bevorzugt Mittelfrequenzgenerator mit Induktionsumsetzer und Induktionsspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule gegenüber den überlappenden Flächen des vorgeformten Körpers mittels mechanischer, pneumatischer oder hydraulischer Mittel beweglich und derart angeordnet ist, daß die zu verschweißenden Flächen wenigstens im Randbereich auf Schweißtemperatur erwärmt werden und ein elektrisch leitendes dünnwandiges Formwerkzeug angeordnet ist, das den Formkörper abstützt.6. Device for performing the method according to claim 1, consisting of a high or preferably medium frequency generator with induction converter and induction coil, characterized in that the induction coil is movable relative to the overlapping surfaces of the preformed body by means of mechanical, pneumatic or hydraulic means and is arranged in such a way that the surfaces to be welded are heated to welding temperature, at least in the edge area, and an electrically conductive thin-walled mold is arranged which supports the molded body. 509809/0425509809/0425 1. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende Kalibrierbüchse angeordnet ist, in der der vorgeformte Körper während der Verschweißung gehalten wird. 1. Apparatus according to claim 6, characterized in that an electrically conductive calibration sleeve is arranged in which the preformed body is held during the welding. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Kalibrierdorn angeordnet ist auf dem der vorgeformte Körper während der Verschweißung gehalten wird.8. Apparatus according to claim 6, characterized in that a metallic calibration mandrel is arranged on which the preformed body is held during welding. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel angeordnet sind, die während der Verschweißung den vorgeformten Körper gegen das Kalibrierwerkzeug drücken.9. Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that means are arranged which press the preformed body against the calibration tool during welding. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als druckausübendes Mittel ein Spreizdorn angeordnet ist.10. Device according to one of claims 7 or 9, characterized in that a pressure-exerting means Expanding mandrel is arranged. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als druckausübendes Mittel ein pneumatisch oder hydraulisch in seinem Innendurch-11. Device according to one of claims 8 or 9, characterized in that a pressure-exerting means pneumatic or hydraulic in its inner diameter . messer veränderlicher, relativ dünnwandiger Druckschlauch aus nichtmetallischem Werkstoff angeordnet ist.. knife variable, relatively thin-walled pressure hose is arranged from non-metallic material. 509809/0425509809/0425 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der den Körper und den Formdorn umschließende Jruckschlauch axial drehbar angeordnet ist.12. The device according to claim 11, characterized in that the body and the mandrel enclosing Jruckschlauch is arranged axially rotatable. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine wendeiförmige Induktionsspule angeordnet ist.13. Device according to one of claims 7 to 13, characterized in that a helical induction coil is arranged. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine wendeiförmige Induktionsspule im Innern des Kaiibrierdornes angeordnet ist.14. The device according to claim 13, characterized in that that a helical induction coil is arranged inside the Kaiibrierdornes. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Generator angeordnet ist, der eine Frequenz von = lOKHz erzeugt.15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that a generator is arranged, which generates a frequency of = 10 Hz. 509809/0425509809/0425
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