DE2855076A1

DE2855076A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer huelle

Info

Publication number: DE2855076A1
Application number: DE19782855076
Authority: DE
Inventors: Otto Birger Andersson; Jan-Erik Nilsson; Herwig Pupp
Original assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak International AB
Current assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak AB
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1979-06-28
Also published as: IT7831287A0; BR7808357A; GB2011013A; NO149918B; DK151855C; GB2011013B; IE47762B1; AU4278178A; SE409562B; CA1123329A; AU528264B2; NO149918C; SE7714734L; ES476275A1; FI67049B; AT368063B; NL7812365A; NO784314L; US4284448A; DK575878A

Description

PotentanwOlte Dipl. Ing. Ήϊ.ώ.3-Järgen Müllor Dr. rer. ζ nt Tiic-v.-ac Berenät η ο C C η T e

Br. -Is₃. Ha-;3 L?yä 4 V 9 P U / Q

Luciio-Grahn-Sii-aGo SS D 8 München 80

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TETRA PAK INTERNATIONAL AB, Lund (Schweden) TP 489-125

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Hülle

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„r*_ TETRA PAK INTERNATIONAL AB TP 489-125 2855076

Patentbeschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Hülle aus einem thermoplastischen, heißschrumpfbaren Material durch Aufwickeln ©iner Materialbahn auf ein Formwerkzeug und Verbinden der Enden der Bahn,

Sie betrifft ferner ©ine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Formwerkzeug zum Aufwickeln der Materialbahn zur Bildung eines Gehäuses oder einer Hülle sowie Elementen zum Verbinden der Enden der Materialbahn in der Form der Hülle.

Gehäuse oder Hüllen aus thermoplastischem, heißschrumpfbaren Material werden häufig als Zwischenprodukt oder Halbfertigprodukt bei der Hersteilung von Verpackungsbehältern, Trinkbechern, Schutzbehältern und dergleichen produziert. Diese Hüllen sind häufig von zylindrischer oder konischer Form und sie erhalten durch Schrumpfen die gewünschte Innenform, die sich für den Anwendungszweck eignet.

Bei der Herstellung eines Verpackungsbehälters, z.B. des Typs der in dem schwedischen Patent Nr. 381.442 beschrieben ist, wird eine Folie aus laminierten Material benützt, die eine Mittelschicht aus geschäumten Kunststoff hat, die auf beiden Seiten mit homogenen thermoplastischen Schichten überzogen ist. Das Laminat wird während der Herstellung behandelt, um ihm heißschrumpfbare Eigenschaften zu erteilen, d.h. das Material sehEtunpft, wenn es über eine bestimmte Temperaturgrenze erwärst wird.

Das Laminat wird um ein Formwerkzeug in Form eines im wesent- ±±©fo®n drehbaren Doras gewickelt, so daß die beiden Enden der Bahn einander etwas überlappen, worauf die Enden aneinandergelogt tmd versiegelt werden, so daß ein Gehäuse mit einer in

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Längsrichtung überlappenden Naht gebildet wird. Das fertig geformte Gehäuse wird dann auf ein profiliertes Dornende gesetzt, wo es so angeordnet wird, daß ein Teil seiner Länge sich über das Ende des Dorns hinaus erstreckt. Eine Platte aus einem Kunststoffmaterial, z.B. dem selben Material wie die Hülle, wird dann gegen die Endfläche des Dorns angedrückt, worauf das Material über seine Erweichungstemperatur erwärmt wird, so daß das freie Ende des Gehäuses bzw. der Hülle schrumpft und sich an die Form des Domes anpaßt. Durch komplementäres Erhitzen wird die freie Randfläche der Hülle erweicht, so daß wenn danach ein Druck ausgeübt wird, sie mit dem Randbereich der Materialplatte wärmeverschweißt wird. Die Bildung des Behälters ist dann beendet.

Wenn im Verlauf der beschriebenen Herstellung die Materialbahn um das Formwerkzeug gewickelt wird, wird die Bahn dem Formwerkzeug im wesentlichen tangential zugeführt, worauf das vordere -*·- Ende der Bahn mechanisch an der Oberfläche des Formwerkzeuges gehalten und dieses um etwa 36O gedreht wird. Die mechanische Halteeinrichtung am Formwerkzeug hat die Form eines kleinen Fingers, der sich axial bezüglich des Formwerkzeuges erstreckt und zwischen zwei Positionen beweglich ist, nämlich einer offenen Position in einem Abstand von der Formoberfläche und einer geschlossenen Position in Kontakt mit der Formoberfläche· Wenn eine Materialbahn eingeführt wird, wird ihr vorderes Ende in den Raum zwischen dem Haltefinger in seiner offenen Position und der Formoberfläche eingeführt, worauf der Finger in «eine geschlossene Position bewegt wird, so daß das vordere Ende der Bahn eng an Ort und Stelle gehalten wird. Um das nachfolgende Versiegeln der Enden des aufgewickelten Materials zu ermöglichen, ist es wesentlich, daß die Materialbahn vor dem Erfassen ihres vorderen Endes um einen solchen Betrag vorgerückt wird, daß der Spannfinger in einem gewissen Abstand innerhalb der Materialbahn angreift, so daß ein freie· Ende zur Verfugung steht, das ausreichend groß ist, um die Bildung einer Längsverbindung nach dem Aufwickeln zu ermöglichen. Nach dem Einklemmen zwischen dem Klemmfinger und der Werkzeugoberfläche erstreckt sich das

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freie Ende tangential von der Oberfläche des Formwerkzeuges weg· Wenn die Materialbahn nach der Drehung des Formwerkzeuges um das letztere gewickelt worden ist, verhindert das freie vordere Ende der Bahn einen Kontakt des hinteren Endes der Bahn mit der Werkzeugoberfläche, das hintere zunächst auf das vordere Ende bzw« die vordere Kante der Bahn trifft und auf dieser aufliegt, dann in einem Abstand von der Werkzeugoberfläche liegt· Wenn nach dem Erwärmen der beiden Enden diese zusammengepreßt werden, um die wärmeverschweißte Überlappungsnaht zu bilden, entsteht ein Materialüberschuß infolge des nicht zufriedenstellenden Kontaktes der Bahn mit der Werkzeugoberfläche, wodurch der Durchmesser der Hülle nach dem Versiegeln sich etwas erhöht, was ein Nachteil für die weitere Formgebung ist·

Das beschriebene Problem tritt besonders auf wenn Hüllen aus steifen und dickem Material hergestellt werden, z.B. einem Polystyrol Laminat, das eine Mittelschicht aus geschäumten Polystyrol hat, die verhältnismäßig dick ist und die auf beiden Seiten mit dünnen homogenen Schichten belegt ist· Frühere Anstrengungen zur Lösung dieses Problemes konzentrierten sich zuerst und überwiegend auf die Konstruktion des Haltefingers um den Bereich der Werkzeugoberfläche, der mit dem Haltefinger zusammenwirkt, mit dem Ziel, durch mechanische Mittel die freien Materialenden dazu zu bringen, daß sie sich genau an die Form des Werkzeuges anpassen· Diese Anstrengungen hatten jedoch wenig Erfolg·

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der oben erläuterten Nachteile eine genauere Anpassung des vorderen Randes der Materialbahn an die Werkzeugoberfläche vor dem Aufwickeln der Bahn um das Formwerkzeug zu erzielen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Materialbahn vor dem Aufwickeln um das Formwerkzeug über ihre gesamte Länge wenigstens auf der Seite vorgeheizt wird, die zum Formwerkzeug gerichtet wird, und zwar auf eine Temperatur, die im wesentlichen mit der Erweichungstemperatur des Materiales zusammenfällt, und daß das vordere Ende der Materialbahn auf der

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zum Werkzeug gerichteten Seite einer komplementären intensiven Beheizung auf eine Temperatur ausgesetzt wird, die die Temperatur übersteigt, bei der eine Schrumpfung eingeleitet
wird, so daß infolge der Schrumpfungskapazität des Materials diesem Ende der Bahn eine gekrümmte Form in Richtung auf das Werkzeug zu erteilt wird.

Durch Ergänzen der Vorheizung des Materials bis zur Erweichung durch eine intensive Heizung eines begrenzten Oberflächenbereiches am vorderen Rand der Bahn wird es möglich, ohne mechanische Arbeit auf die Bahn auszuüben, dieses Ende in Kontakt mit der Werkzeugoberfläche zu bringen.

Vorzugsweise erhält im Falle eines im wesentlichen zylindrischen Werkzeuges das vordere Ende der Bahn eine Krümmung, deren Radius weitgehend mit dem Radius des Formwerkzeuges übereinstimmt.

Vorzugsweise wird in dem laminierten Material nur die Materialschicht oder die Materialschichten, die am nächsten zum Formwerkzeug liegen der intensiven Heizphase ausgesetzt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen,
die Einsparungen an Platz und Energie ermöglicht. Es soll ferner eine Heizvorrichtung vorgesehen werden, die es ermöglicht, die aufzuwickelnde Materialbahn geeignet zu beheizen.

Bei einem Werkzeug zum Aufwickeln der Materialbahn in Hüllenform und Elementen zum Verbinden der Enden der Materialbahn
wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Heizeinrichtung längs einer Zuführbahn für die Materialfolie angeordnet ist und eine Heizeinheit zum Beheizen der Hauptlänge
der Materialbahn aufweist sowie eine Intensivheizeinheit zum Beheizen der Seite des vorderen Endes der Bahn, die auf das
Formwerkzeug zu gerichtet ist.

Vorzugsweise ist die Intensivheizeinrichtung so benachbart
zum Formwerkzeug angeordnet, daß vor dem Aufwickeln der Materialbahn um das Formwerkzeug die Seite des vorderen Randes der Bahn, die auf das Werkzeug zugerichtet ist, intensiv erwärmt

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wird, während nach dem Aufwickeln der Bahn die Enden der Bahn erwärmt werden, um ihre Heißversiegelung zu ermöglichen. Zweckmäßigerweise ist die Heizeinrichtung stationär angeordnet.

Vorteilhafterweise hat die Vorheizeinheit und die Intensivheizeinheit eine Arbeitsbreite, die im wesentlichen mit der entsprechenden Breite der Materialbahn übereinstimmt oder diese etwas überschreitet, und die Vorheizeinheit und die Intensivheizeinheit haben zusammen eine Arbeitslänge, die der Länge der Materialbahn entspricht, wobei die Arbeitslänge der Intensivheizeinheit um etwa ein Drittel kurzer ist als die Arbeitslänge der Vorheizeinheit.

Zweckmäßigerweise ist die Intensivheizeinheit zwischen der Vorheizeinheit und dem Formwerkzeug angeordnet.

Vorteilhafterweise arbeitet die Heizeinrichtung mit Heißluft und umfaßt ein Ventil, um die Heißluft zu der Vorheizeinheit und/oder zu der Intensivheizeinheit zu führen. Zweckmäßigerweise hat das Ventil drei Betriebsstellungen, nämlich eine erste Stellung, in der die Zufuhr von Heißluft zu den Heizeinheiten unterbrochen ist, eine zweite Stellung, in der die Heißluft beiden Heizeinheiten zugeführt wird und eine dritte Position, in der die Heißluft nur der Intensivheizeinheit zugeführt wird.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung im nachfolgenden anhand der Zeichnungen erläutert, in der Figuren la-e die aufeinanderfolgenden Arbeitsstufen bei der Umformung einer Materialbahn in eine Hülle zeigen. Figur 2 ist ein Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsforia einer Heizeinrichtung nach der Erfindung. Die Figuren la-e zeigen die wesentlichen Maschinenteile für die Herstellung von Hüllen aus thermoplastischen, heißschrumpf· baren Material. Jede der Figuren zeigt ein Formwerkzeug 1, das aus einem im wesentlichen zylindrischen Dorn besteht. Das Formwerkzeug 1 ist mit einem Haltefinger 2 versehen, der einer Position in einem Abstand vom Formwerkzeug

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(Figuren la,b,c) und einer Position bewegbar ist, in der er am Formwerkzeug anliegt (Figur Id und le)· Eine Materialbahn 3 wird in den Zwischenraum zwischen dem Formwerkzeug 1 und dem Haltefinger 2 längs einer Bahn eingeführt, die tangential zum Formwerkzeug verläuft· Längs dieser Bahn ist eine Heizeinrichtung 4 angeordnet, die vorzugsweise aus einer Vorheizeinheit 5 und einer Intensivheizeinheit 6 besteht, die mit Heißluft arbeiten· Beide, d.h. die Vorheizeinrichtung 5 und die Intensivheizeinrichtung 6 sind mit Heißluftdüsen versehen, die auf die Zufuhrbahn für die Materialbahn oder Materialfolie gerichtet sind· Die Heizeinrichtung 4 wird im Detail mit Bezug auf Figur 2 beschrieben« Bei der Herstellung einer Hülle aus einem thermoplastischen, heißechrumpfbaren Material wird eine Materialschicht 3 längs der Bahn tangential in Richtung auf das Formwerkzeug 1 zugeführt« Die Materialschicht 3 hat eine Länge, die so angepaßt ist, daß sie nach dem Aufwickeln um das Formwerkzeug 1 eine genügend breite Überlappung hat, um eine dichte Verbindung zu ermöglichen« Die Zuführrichtung der Materialschicht 3 ist in Figur la durch einen Pfeil angedeutet« In der dargestellten Position ist das Formwerkzeug 1 dazu näher angeordnet, der Haltefinger 2 hat einen Abstand von der Oberfläche des Formwerkzeuges und beide Düsen 5 und 6 der Heizeinrichtung 4 sind inaktiv·

Figur Ib zeigt einen Zeitpunkt während der Bildung der Hülle, wenn die Materialbahn momentan in einer Position unmittelbar gegenüber der Heizeinrichtung 4 anhält« Das Formwerkzeug 1 ist stationär und der Haltefinger 3 befindet sich in offener Position. Heißluft wird der Heizeinrichtung 4 zugeführt und zwischen der Vorheizeinheit 5 und der Intensivheizeinheit 6 verteilt, so daß die Materialfolie 3 längs ihrer gesamten Länge auf der der Heizeinrichtung zugewandten Seite erwärmt wird, die diejenige Seite bildet, die beim nachfolgenden Aufwickeln auf den Dorn zugerichtet ist« Unter der Annahme, daß das Material aus der oben erwähnten Materialkombination besteht, d.h. aus einer verhältnismäßig dicken Mittelschicht

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(annähernd 1 mm) aus geformten Polystyrol, das auf beiden Seiten durch dünne Schichten (0,1 - 0,2 mm) aus homogenem Polystyrol überzogen ist, wird die Materialbahn erwärmt bis die homogene Schicht, die auf die Heizeinrichtung zu gerichtet ist, eine Temperatur von etwa 100 - 110⁰C hat, die etwas niedriger ist als die Erreichungstemperatur des Materials·

Figur Ic entspricht Figur Ib in jeder Hinsicht außer in der Zufuhr der Heißluft. Die Beheizung der gesamten Länge der Materialbahn 3 wurde nun unterbrochen und die gesamte Heißluftmenge wird auf die Materialbahn über die Intensivheizdüse 6 zugeführt· Wenn die Materialbahn in der gezeigten Position angehalten hat, wird die Intensivheizdüse auf die Materialbahn zu gerichtet in einem kleinen Abstand innerhalb des vorderen Endes der Materialbahn und der entsprechende Bereich wird nun auf eine Temperatur erwärmt, die diejenige übersteigt, bei der eine Schrumpfung eingeleitet wird, d.h. eine Temperatur zwischen 120 und 130°C. Dies veranlaßt den beheizten Bereich auf der der Düse zugerichteten Seite der Materialbahn zu schrumpfen, so daß das vordere Enöe der Materialbahn sich in Richtung auf Formwerkzeug zu krümmt· Wenn die Heizung ausreichend lang am vorderen Ende der Materialbahn fortgesetzt wird, so daß dieses einen Krümmungsradius hat, das im wesentlichen dem Radius des zylindrischen Formwerkzeuges entspricht, wird die Intensivheizung unterbrochen und die Heißluftzufuhr wieder zwischen der Vorheizeinheit 5 und der Intensivheizeinheit 6 verteilt in einer Weise, die der in Verbindung mit Figur Ib beschriebenen entspricht« Gleichzeitig wird die Materialzufuhr, d.h. der Transport der Folie 3 erneut in Tätigkeit gesetzt, ao daß das vordere gekrümmte Ende der Folie zwischen dem Formwerkzeug 1 und dem Haltefinger 2 hineinbewegt und in einer solchen Position gehalten wird, daß ein freies Ende sich über den Finger hinaus längs der Gehäuseoberflache des Formwerkzeuges 1 erstreckt*

In Figur Id ist dargestellt, wie die Materialfolie 3 während der fortgesetzten Zufuhr von Heißluft über die Vorheizeinheit

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5 und über die Intensivheizeinheit 6 beginnt um das Formwerkzeug gewickelt zu werden, das sich nun in Richtung des Pfeiles zu drehen beginnt. Wenn die Materialbahn während des Aufwickeins an der Heizeinrichtung vorbeiläuft, erfolgt eine weitere Steigerung der Temperatur der der Heizeinrichtung zugewandten Seite, so daß diese Temperatur die Erweichungstemperatur des Materials von annähernd 110 - 120°C erreicht, wodurch die Formgebung der Materialbahn in Hüllenform erleichtert und ein Aufwickeln in genaue Anpassung an die Oberfläche des Formwerkzeuges 1 ermöglicht wird. In Figur Ie ist gezeigt, wie die Formeinrichtung 1 nach dem vollständigen Aufwickeln der Materialbahn 3 wieder stationär ist, wobei das hintere Ende der Bahn ihr vorderes Ende überlappt und gerade gegenüber einer Preßeinrichtung liegt, die strichpunktiert angedeutet ist. Die Zufuhr von Heißluft an die Heizeinrichtung wurde wieder eingestellt und der gesamte Luftstrom geht nun zur Intensivheizeinheit, die infolge ihrer Lage nunmehr Heißluft in die Tasche einbläst, die zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende der Materialbahn gebildet wird. Als Folge hiervon werden die einander gegenüberliegenden Materialoberflächen auf eine Temperatur erwärmt, die die Schmelztemperatur übersteigt, d.h. auf annähernd 150 - l60°C. Wenn das Material nach einer kurzen Zeit diese Temperatur erreicht hat, wird die Presseneinrichtung betätigt und diese preßt die beiden Enden der Materialbahn so zusammen, daß eine Hülle gebildet wird, deren Innendurchmesser im wesentlichen genau dem Außendurchmesser des Formwerkzeuges 1 entspricht. Gleichzeitig beginnt die Zufuhr der nächsten Materialbahn 3 und der Zyklus wird in der oben genannten Weise wiederholt mit einer Zykluszeit von annähernd 2 Sekunden. Praktische Untersuchungen haben gezeigt, daß diese Methode eine wiederholte Herstellung von Hüllen mit einem Durchmesser erlaubt, der praktisch überhaupt nicht variiert. Dies ist hauptsächlich möglich wegen dem Einbiegen des vorderen Endes der Materialbahn, da dieses Einbiegen es ermöglicht, eine

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genaue Anpassung der Materialbahn an den Dorn,um dessen gesamte Oberfläche herbeizuführen· Die Anpassung wird weiter gefördert durch das Vorheizen der Seite der Materialbahn, die auf dem Dorn liegt und zwar bis auf Erweichungstemperatur des Materials· Wenn die Vorheizung weggelassen wird oder wenn die Oberfläche der Materialbahn, die dem Formwerkzeug zujgerichtet ist nicht in ausreichendem Maße erwärmt wird, d.h. auf den Bereich der Erweichungstemperatur des Materials, entstehen in der Schicht des Materials, die auf das Formwerkzeug zujgerichtet ist, beim Aufwickeln in Hüllenform eine große Anzahl von Rissen oder Brüchen oder Falten, die axial zum Formwerkzeug verlaufen, so daß zunächst die Innenseite des Gehäuses nicht zylindrisch ist und außerdem das Gehäuse bzw. die Hülle ungenaue Abmessungen hat·

Die beschriebene Methode eignet sich besonders zur Herstellung von Hüllen aus laminiertem Material, das eine mittlere relativ dicke Schicht aus geschäumten Kunststoff hat, da ein solches Material leicht bricht oder reißt, wenn es Biegespannungen über einer bestimmten Grenze ausgesetzt wird· Bei diesem Typ von Material ist es ferner sehr einfach, die zugeführte Wärmemenge zu dosieren, so daß die erforderliche Biegung des vorderen Endes der Materialbahn erzielt wird, da die geschäumte Kunststoffschicht, die in der Mitte der Bahn liegt, als Isolierschicht wirkt und verhindert, daß Wärme sich bis zur gegenüberliegenden Oberflächenschicht der Materialbahn ausbreitet· Als Folge hiervon wird es während der Intensivheizung einfach, die Beheizung der Materialschicht oder der Materialschichten zu begrenzen, die während des Aufwickeins dem Formwerkzeug am nächsten liegen und dies gewährleistet wiederum eine einfach einstellbare oder steuerbare Beheizung und damit ©ine einfache Steuerung und Einstellung der Biegung, so daß der Radius der Krümmung so gemacht werden kann, daß er mit Radius des Formwerkzeuges übereinstimmt· besehrieben erfolgt die Biegung des vorderen Endes der Matösrialbahn vollständig ohne jede mechanische Einwirkung auf M&terialbabm, was ein großer Vorteil ist, da die geschäum-

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ten Kunststoffe leicht deformiert werden können, wenn sie gleichzeitig einer Erwärmung und einer mechanischen Bearbeitung unterzogen werden. Die Vermeidung der mechanischen Formung stellt auch einen praktischen Vorteil dar, da eine solche mechanische Einrichtung sehr massig und schwierig im Bereich um das drehbare Formwerkzeug anzubringen ist, da in diesem Bereich in der Praxis weitere andere Einrichtungen angeordnet sind zum Führen der Materialbahn und zum Formen der Hülle, wobei diese Geräte, die bekannt sind, nicht dargestellt sind·

Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Methode eignet sich eine besondere Heizvorrichtung. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Vorrichtung wird anhand von Figur 2 beschrieben. Die Vorrichtung umfaßt eine Heizeinrichtung 4, die nahe dem Formwerkzeug 1 angeordnet ist und zwei Heizeinheiten 5 und 6 erfaßt. Die Heizeinheiten bestehen aus Heißluftdüsen, die in direkter Nachbarschaft angeordnet und auf die Zuführbahn oder Zuführstrecke gerichtet sind, längs der die Materialbahn dem Formwerkzeug zugeführt wird. Die Vorheizeinheit 5 und die Xntensivheizeinheit 6 haben beide eine Arbeitsbreite, die der entsprechenden Breite der Materialbahn entspricht oder diese leicht übersteigt. Die Arbeitslänge der Vorheizeinheit 5 ist etwas kleiner als die Länge der Materialbahn, während die Intensivheizeinheit eine merklich kürzere Arbeitslänge hat, die um etwa ein Drittel kleiner als die Länge der Vorheizeinheit ist. Die Vorheizeinheit und die Intensivheizeinheit haben zusammen eine Arbeitslänge, die der Länge der Materialbahn entspricht. Die Bezeichnungen Arbeitsbreite und Arbeitslänge bedeuten hier die Breite und Länge der Oberfläche der stationären Materialbahn, die durch die Heizeinheit erwärmt wird, d.h. die auf wenigstens die gewünschte Temperatur erwärmt wird.

Der Auslaß der Intensivhexzeinheit hat vorzugsweise die Form eine· Spaltes, dessen Längsrichtung parallel zur Mittelachse des Formwerkzeuges verläuft. Die Intensivheizeinheit ist ferner so ausgerichtet, daß Heißluft schräg nach vorn gegen das

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Formwerkzeug geblasen werden kann.

Der Luftstrom wird mit Hilfe eines nicht gezeigten Gebläses erzeugt und strömt in Richtung des Pfeiles 7 durch einen Wärmetauscher 8, durch eine Heizkammer 9t mit Heizelementen in Form von elektrischen Widerstandsdrähten 10, sowie durch einen Ventilsatz 11, der die Luft zwischen einer ersten Leitung 15, die an die Heizeinheit 5 angeschlossen ist, einer zweiten Leitung l6, die entsprechend an die Intensivheizeinheit 6 angeschlossen ist,und einer dritten Leitung 7 verteilt, die die Luft über den Wärmetauscher 8 zur Atmosphäre führt.

Die Ventilgruppe 11 umfaßt eine Ventilspindel 12, die über Öffnungen in Zwischenwänden, die zwischen den verschiedenen Luftröhren angeordnet sind, sich durch alle Luftröhren in der folgenden Reihenfolge erstreckt (von oben nach unten in Fig. 2), Auslaßleitung 17, Speiseleitung, Auslaßleitung 16 und Auslaßleitung 15. Die Ventilspindel 12, die axial zwischen drei Positionen bewegbar ist, trägt eine Ventilscheibe 13, die fest auf der Spindel 12 sitzt, sowie eine Ventilscheibe 14, die axial relativ zur Spindel verschiebbar ist. Die Bewegung dieser Ventilscheibe 1% bezüglich der Spindel ist in einer Richtung (abwärts in Fig_e 2) durch einen Anschlag 18 an der Spindel 12 begrenzt« Die Ventilscheiben 15, 14 arbeiten mit Ventilsitzen 19, 20, 21 zusammen, die die oben erwähnten Öffnung©n in den Wänden zwischen den verschiedenen Luftleitungen bilden. Der Ventilsitz 19 liegt zwischen der Speiseleitung TOiLd der dritten Auslaßleitung 17 und er arbeitet mit der Ventilscheibe lk zusammen, die axial bezüglich der Spindel veraehiebbar ist, während die Ventilsitze 20 und 21 zwischen der Speiseleitung und der zweiten Auslaßleitung 16 und zwischen der zweiten Auslaßleitung 16 und der ersten Auslaßleitung 15 entsprechend liegen und mit der Ventilscheibe 13 zusammenwirken, die fest auf der Spindel sitzt.

Das Ventil hat drei Arbeitsstellungen, nämlich eine erste Stellung, in der die Zufuhr von Heißluft zu den Heizeinheiten unterbrochen ist, eine zweite Stellung, in der Heißluft beiden Heizeinrichtungen zugeführt wird und eine dritte Stellung, in

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der Heißluft der Intensivheizeinheit zugeführt wird, in der ersten Stellung befindet sich die Ventilspindel 12 in ihrer obersten Endposition, wobei die fest angeordnete Ventilscheibe 13 auf dem Ventilsitz 20 aufsitzt und somit verhindert, daß den Heizeinheiten Heißluft zugeführt wird. Die Ventilscheibe Ik wird über den Anschlag an der Ventilspindel in eine obere offene Position angehoben und die Heißluft kann frei durch die dritte Auslaßleitung 17 über den Wärmeaustauscher 8 zur Atmosphäre abströmen. Die beschriebenen Ventilpositionen sind strichpunktiert dargestellt. Das Ventil 11 nimmt die erste Arbeitsposition ein, wenn das Material zugeführt wird, d.h. in einer Position, die Fig. la entspricht.

In der zweiten Position des Ventils 11 befindet sich die Ventilspindel 12 in einer Zwischenstellung und ermöglicht einen Fluß von Heißluft zu der Intensivheizeinheit und zu der Vorheizeinheit. In dieser Position ist die Ventilspindel abgesenkt, so daß die Ventilscheibe 13 gerade halbwegs zwischen den beiden Ventilsitzen 20 und 21 sich befindet, während die Ventilscheibe Ik auf dem Ventilsitz 19 aufsitzt und verhindert, daß Heißluft durch die dritte Auslaßleitung 17 abströmt. In dieser Position sind die Ventilscheiben in voll ausgezogenen Linien dargestellt und es ist zu sehen, daß die Ventilscheibe 13 nicht auf dem Ventilsitz 20 oder dem Ventilsitz 21 aufsitzt, d.h. der Luftstrom von der Einlaßleitung sowohl zu der Vorheizeinheit 3 als auch zu der Intensivheizeinheit 6 strömen kann. Diese Arbeitsposition wird von dem Ventil während der Beheizung der stationären Materialbahn (Fig. Ib) und während der Aufwickelphase (Fig. Id) eingenommen.

In der dritten Arbeitsposition des Ventils wird der gesamte Heißluftstrom der Intensivheizeinheit 6 zugeführt. In dieser Position befindet sich die Ventilspindel in einer unteren Endposition, in welcher die Ventilscheibe 13 auf dem Ventilsitz 21 aufsitzt, was gestrichelt in Fig. 2 gezeigt ist. Die bewegliche Ventilscheibe Ik bleibt infolge ihrer axialen Verschiebbarkeit bezüglich der Ventilspindel 12 in Eingriff mit dem

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Ventilsitz 19· Als Folge davon, daß die Ventilscheibe 13 auf dem Ventilsitz 21 aufsitzt, wird eine Strömung von Heißluft in die Vorheizeinheit 5 verhindert und der gesamte Heißluftstrom fließt statt dessen von der Einlaßleitung durch den Ventilsitz 20 und über die zweite Auslaßleitung 16 zur Intensivheizeinheit 6. Diese Arbeitsposition nimmt das Ventil einerseits dann ein, wenn eine Intensivheizung auf das vordere Ende der Folie ausgeübt wird (Fig. Ic) und andererseits während der Intensivheizung der beiden sich überlappenden Folienenden (Fig. Ie).

Die Anordnung mit stationären Heizeinheiten,zwischen denen Heißluft in vorgegebener Weise verteilt werden kann, bildet die Basis einer zuverlässigen Arbeitsweise und ermöglicht die Umschaltung von Heißluft während der verschiedenen individuell sehr kurzen Arbeitsphasen, die oben beschrieben wurden. Die schnelle Umschaltung des Strömungsverlaufes der Heißluft wird durch die Ventilausbildung erleichtert, die einfach und schnell zwischen den verschiedenen genauen Arbeitspositionen bewegt werden kann.

Die Erfindung wurde in Verbindung mit einer Heizeinrichtung beschrieben, die Heißluft verwendet, und die sich als eine optimale Lösung bei der Herstellung von Hüllen aus laminiertem Material, das Schichten aus geschäumten Kunststoff umfaßt, erwiesen hat. Es können aber auch andere Materialien verwendet werden, und die Heizeinrichtung kann auch mit anderen Arbeitsmedien betätigt werden. Beispielsweise kann in bestimmten Fällen eine Heizeinrichtung mit Infrarot-Heizung verwendet werden.

Abhängig davon, ob das laminierte Material symmetrisch ist oder nicht, ob es Schichten aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien enthält oder abhängig von anderen Faktoren, kann es zweckmäßig sein, die gesamte Folie vorzuheizen, d.h., beide Seiten der Folie vorzuheizen, was gemäß der Erfindung einfach in der Weise erfolgen kann, daß ein Teil der der Vorheizeinheit zugeführten Luft um die Materialzon· herumgeführt und gegen die gegenüberliegende Seite der Folie gerichtet wird.

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Die Nachteile der bisherigen Methoden bei der Herstellung von Verpackungen werden somit vermieden. Bei den bisherigen Verpackungen wurde eine Materialbahn um einen Dorn gewickelt und die sich überlappenden Enden wärmeverschweißt. Wegen der Steifheit des Materials ragt das vordere Ende der Folie tangential vom Dorn während des Aufwickeins ab und verhindert eine genaue Anpassung der Materialfolie an die Oberfläche des Dorn. Dies wird nach der Erfindung vermieden, da das vordere Ende der Folie auf der Seite vorgeheizt wird, die dem Dorn zujgerichtet wird und zwar in einem solchen Maße, daß eine Schrumpfung eingeleitet wird. Die Schrumpfung auf einer Seite führt dazu, daß das vordere Ende der Materialfolie eine gekrümmte Form erhält, mit einem Radius, der mit dem Radius des Domes übereinstimmt, so daß das vordere Ende kein Hindernis mehr für das Aufwickeln bildet.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

( 1·J Verfahren zur Herstellung von Gehäusen oder Hüllen aus einem thermoplastischen, heißschrumpfbaren Material durch Aufwickeln einer Materialbahn um ein Formwerkzeug und Verbinden der beiden Enden der Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn vor dem Aufwickeln um das Formwerkzeug längs ihrer gesamten Länge wenigstens auf der Seite, die dem Formwerkzeug zugewendet ist, auf eine Temperatur vorgeheizt wird, die im wesentlichen der Erweichungstemperatur des Materials entspricht und daß das vordere Ende der Materialbahn auf der dem Werkzeug zugewandten Seite einer ergänzenden Intensivbeheizung auf eine Temperatur ausgesetzt wird, die diejenige übersteigt, bei der eine Schrumpfung einsetzt, so daß infolge der Schrumpffähigk@it des Materials dem vorderen Ende der Materialbahn eine gekrümmte Form in Richtung auf das Werkzeug zu erteilt wird«

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines im wesentlichen zylindrischen Formwerkzeuges das vordere Ende der Materialbahn eine Krümmung erhält, deren Radius weitgehend mit dem Radius des Formwerkzeuges übereinstimmt·

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines laminierten Material· nur die Materialsehich t oder Materialschichten, die dem Formwerkzeug am nächsten liegen, in der Intensivheizphase erwärmt werden·

4_β Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3» mit einem Formwerkzeug zum Aufwickeln einer Mat@rialbahn in Form einer Hülle und Elementen zum Verbinden Enden der Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizein-

4 längs einer Zuführstrecke für die Materialbahn aimgoordaet ist, daß die Heizeinrichtung 4 eine Vorheizein-

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ORIGINAL INSPECTED

hext 5 zum Beheizen der Hauptlänge der Materialbahn umfaßt sowie eine Intensivheizeinrichtung 6 zum Beheizen des vorderen Endes der Bahn, das auf das Formwerkzeug 1 zugerichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensivheizeinheit 6 so benachbart zu dem Formwerkzeug 1 angeordnet ist, daß vor dem Aufwickeln der Materialbahn 3 um das Formwerkzeug 1 die Seite des vorderen Endes der Bahn 3» die auf das Werkzeug zugerichtet ist, intensiv beheizt wird und daß nach dem Aufwickeln der Bahn die Enden der Bahn 3 beheizt werden, um sie zu versiegeln.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung 4 stationär ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorheizeinheit 5 und die Intensivheizeinheit 6 eine Arbeitsbreite haben, die im wesentlichen mit der entsprechenden Breite der Materialbahn 3 übereinstimmt oder diese etwas übersteigt, daß die Vorheizeinheit 5 und die Intensivheizeinheit 6 zusammen eine Arbeitslänge haben, die der Länge der Materialbahn entspricht und daß die Arbeitslänge der Intensivheizeinheit 6 im wesentlichen um ein Drittel kleiner ist als die Arbeitslänge der Vorheizeinheit.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Intensivheizeinheit 6 zwischen der Vorheizeinheit 5 und dem Formwerkzeug 1 angeordnet ist.

9* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung 4 als Heizmittel Heißluft verwendet und daß sie ein Ventil 11 aufweist, durch das der Heißluftstrom der Vorheizeinheit 5 und/oder der Intensivheizeinheit 6 zuführbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil drei Arbeitspositionen hat, nämlich eine erste Position, in der die Zufuhr von Heißluft zu den Heizeinheiten unterbrochen ist, eine zweite Position, in der Heißluft beiden

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Heizeinheiten zugeführt wird und eine dritte Position, in der die Heißluft der Intensivheizeinheit zugeführt wird«

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