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Feld der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Herstellen von gewelltem Material, wobei
mindestens eine erste ebene Bahn und eine zweite gewellte Bahn aus
Kunststoff zusammengebracht werden, um miteinander verklebt zu werden, und
wobei die zweite gewellte Bahn über
Führungsschienen
läuft.
Dazu sind erste Elemente zum Einspeisen mindestens einer ersten
ebenen Bahn und einer zweiten gewellten Bahn aus Kunststoff, die über Führungsschienen
läuft,
sowie zweite Elemente zum Zusammenführen und Verkleben der Bahnen vorhanden.
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Stand der
Technik
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Seit langem sind die unterschiedlichsten Formen
von Wellpappe hergestellt und insbesondere für Ver packungen oder dgl. verwendet
worden Wellpappe hat sehr gute Isolationseigenschaften und stoßdämpfende
Eigenschaften; sie ist aber auch mit einer Vielzahl von Nachteilen
behaftet. Der größte Nachtteil
ist vielleicht die schlechte Feuchtigkeitsresistenz. Wenn Wellpappe
feucht wird, verliert sie einen Großteil ihrer Stütztfähigkeit
und Lebensdauer.
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Es ist an sich bekannt, Bahnen aus
Kunststoff zu wellen und diese gewellten Bahnen mit ebenen Bahnen
aus ähnlichem
Material zu verbinden. Ein Beispiel hierfür ist in der US-A-4 897 146
gezeigt und beschrieben. Die zu wellende Bahn wird mit besonderen
Heizelementen erwärmt,
um den Werkstoff plastisch zu machen. Das Material wird dann mit
Faltelementen gewellt. Danach wird eine Seite des gewellten Materials
gegen eine vorgewärmte
ebene Bahn mit einem Formzylinder gedrückt, der mit ringförmigen und
an die Faltelemente angepaßten
Rezessen versehen ist. Eine weitere ebene Bahn wird in ähnlicher
Weise erhitzt und gegen die andere Seite des gewellten Materials
mit einem zweiten, vorzugsweise gekühlten, Zylinder gedrückt.
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Der Werkstoff, aus dem die Bahnen
bestehen, ist relativ steif, und diese Bahnen sind so dick, daß mindestens
die zu wellende Bahn auf eine so hohe Temperatur zu erwärmen ist,
so daß der
Werkstoff formbar wird. Wenn die vereinten Bahnen abgekühlt sind,
ist das Ergebnis ein gewelltes tafelförmiges Material, das z. B.
als Dach- oder Wandplatten verwendet werden kann. Die Vorrichtung
und das Verfahren nach der US-A-4 897 146 arbeiten gut für den beabsichtigten
Zweck. Sie sind aber schlecht für andere
Zwecke, z. B. für
die Herstellung von gewelltem Material für Verpackungen oder dgl. geeignet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein Ziel der Erfindung ist es, ein
Verfahren zum Herstellen von gewelltem Material aus einer Vielzahl
von Materialbahnen bereit zu stellen, welche in einer effektiven
Weise über
Führungsschienen
gebracht und erhitzt d miteinander verbunden werden. Ein weiteres
Ziel ist es, eine Vorrichtung zum Herstel len von gewelltem Material
aus mindestens einer ersten und einer zweiten Bahn zu schaffen.
Diese Ziele werden erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 bzw. Anspruch 6 erreicht.
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Nach dem Verfahren wird mindestens
eine Bahn durch Berühren
der Führungsschienen
erhitzt, wobei die erste und die zweite Bahn an der Heizung aneinander
anstoßen.
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Die Vorrichtung weist Heizelemente
zur Wärmeübertragung
von den Führungsschienen
an mindestens einer Bahn, die die Führungsschienen berührt und
einen Werkstoff aus Kunststoff umfaßt, sowie Führungselemente auf, um die
erste und zweite Bahn an der Heizung zusammenzubringen.
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Mit der Erfindung wird es möglich, eine
Vielzahl von unterschiedlichen Werkstoffen für die verschiedenen Schichten
in einem gewellten Produkt zu verwenden, Werkstoffe mit unterschiedlicher
Steifheit, Rauhheit, Reibung sowie Stoßdämpfung und -minderung können z.B. gewählt werden.
Die Erfindung ermöglicht
auch einen schnelleren Verfahrensbeginn ohne extensive Erwärmung von
Trommeln oder dergl.. Ein Herstellungsverfahren kann auch schneller
beendet und zeitweilig gestoppt werden.
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Das Endprodukt hat eine Vielzahl
der Vorteile von Wellpappe, wie sehr gute Isolationseigenschaften
und stoßdämpfende
Eigenschaften, und hat zusätzlich
einen größeren Widerstand
gegen Feuchtigkeit und eine größere Lebensdauer.
Des weiteren können
Verpackungen, die aus diesem Endprodukt gefertigt wurden, dampfstrahlerhitzt
werden. Solche Verpackungen emittieren auch keine Staubpartikel. Ein
geeignetes Material in Verbindung mit der Erfindung ist geblasene
Polyethylenfolie mit Kreide als Füllstoff. Für viele Anwendungen eignet
sie sich mit einer Dicke im Bereich von 0,03 – 0,4 mm.
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Verpackungen und andere Erzeugnisse,
die erfindungsgemäß hergestellt
wurden, eignen sich besonders für
die Nahrungsmittelindustrie. Vorteilhaferweise kann die Erfindung
auch in der pharmazeutischen Industrie und dem medizinischen Bereich
eingesetzt werden,
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die Erfindung wird im folgenden an
Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen
dar:
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1 eine
Seitenansicht einer Ausführungsform
der Vorrichtung nach der Erfindung,
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2 einen
Querschnitt, welcher zeigt, wie ein gewelltes Material nach einer
ersten Ausführungsform
produziert wird,
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3 einen
Querschnitt, welcher zeigt, wie ein gewelltes Material nach einer
zweiten Ausführungsform
hergestellt wird,
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4 einen
Querschnitt, welcher zeigt, wie ein gewelltes Material nach einer
dritten Ausführungsform
hergestellt wird
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5 einen
Querschnitt, welcher zeigt, wie ein gewelltes Material nach einer
vierten Ausführungsform
hergestellt wird,
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6 eine
Schnittansicht längs
der Linie A-A in 7 eines
Elementes zum Wellen des Werkstoffes, und
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7 einen
Querschnitt längs
der linie B-B in 6 des
Elementes in 6.
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Die Erfindung
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1 zeigt
im Prinzip, wie eine erfindungsgemäß arbeitende Produktionslinie
gemacht sein kann. Ein erster in strichpunktierten Linien gezeichneter
Abschnitt A umfaßt
eine erste Rolle 10 eine zweite Rolle 11 und eine
dritte Rolle 12, auf denen je eine geeignete Materialbahn
aufgewickelt sein kann, ebenso wie herkömmliche Bahnstreckelemente 13. Die
verschiedenen bahnförmigen
Werkstoffe werden in einem zweiten Abschnitt B zusammengeführt und bilden
verschiedene Lagen des fertigen gewellten Produkes. Es wird angemerkt,
daß die
Materialstärke,
der Abstand zwischen unterschiedlichen Komponenten und andere geometrische
Verhältnisse
in 1 ebenso wie in den
nachfolgenden Figuren nicht maßstabgerecht
sind. Um die Merkmale der Erfindung besser zu veranschaulichen,
sind eine Vielzahl von Abmessungen und Abständen im Hinblick auf die tatsächlichen
Verhältnisse
geändert
worden.
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Die Elemente, die im Abschnitt A
enthalten sind, können
sämtliche
nach dem Stand der Technik hergestellt sein. Es ist jedoch wichtig,
zu erwähnen, daß die verschiedenen
Werkstoffbahnen sowohl nach Stärke
als auch dem Werkstoff als solchem auf unterschiedlichen Rollen
angeordnet sein können. Für die meisten
Anwendungsfälle
genügt
es, Polyethylen (PE) und Polyropylen (PP) mit oder ohne sogenannte
Füllstof fe
zu verwenden. Ein geeigneter Füllstoff
kann Kreide seine
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Im Rahmen der Erfindung können ebenfalls ganz
andere Werkstoffe verwendet werden. Es ist zum Beispiel möglich, Aluminium
oder ähnliche Werkstoffe
in einer Schicht zu verwenden, um eine hohe Dichtigkeit gegen Gaspermeation
zu erlangen. Werkstoffe, die an sich nicht zusammen mit dem Werkstoff
einer angrenzenden Bahn erhitzt werden können, sollten beschichtet oder
ganz dicht bei einer Kunststoffschicht angeordnet sein.
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Die Bahn oder die Bahnen 16,
die zu wellen oder wellenförmig
zu formen ist oder sind, sind vorzugsweise breiter und auf breiteren
Rollen als die anderen Bahnen aufgewickelt, so daß das fertige
gewellte Material gleich breite Schichten umfaßt. Wenn die Bahn 16 schmal
ist, wird sie während
des Wellens gestreck. Vor dem Zusammenbringen dieser Bahn 16 mit
anderen Bahnen wird sie in einer Wellvorrichtung entsprechend gewellt.
In der gezeigten Ausführungsform umfaßt die Wellvorrichtung
ein oberes Faltelement 14 und ein unteres Faltelement 15,
welches unter Hinweis auf die 6 und 7 näher beschrieben wird. Eine
andere Ausführungsform
einer Wellvorrichtung umfaßt
zwei Zylinder. In solch einer Vorrichtung kann es angebracht sein,
die Bahn 16 vor dem Wellen vorzuwärmen und danach abzukühlen.
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Nach der Wellvorrichtung wird die
gewellte Bahn 16 zwischen mindestens einem Satz oberer Führungsschienen 17 und
einem Satz unterer Führungsschienen 18 geführt. Dies
wird weiter unten unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschrieben. Eine
obere Bahn 19 von der ersten Rolle 10 und eine untere
Bahn 20 von der dritten Rolle 12 werden mit der
gewellten Bahn 16 an den Führungsschienen 17 und 18 zusammengebracht.
Die Führungsschienen 17 und 18 erstrecken
sich in der gemeinsamen Längsrichtung
V der Bahnen, welche durch den entsprechenden Pfeil in 1 angedeutet ist. Bei bestimmten
Anwendungen kann die Wellvorrichtung entfalten oder mit den Führungsschienen
integriert sein. Die zwei Sätze
der Führungsschienen
17 und 18 sind
hinter oder außerhalb
der Bahnen in einer nicht näher
beschriebenen Weise aufgehängt.
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Die Bahnen werden von den Führungsschienen 17 und 18 erhitzt
und durch Zusammenarbeiten mit einer oberen Andrückrolle 21 und einer
unteren Andrückrolle 22 zu
einer gewellten Bahn zusammengeführt.
Nach dem Verbinden wird die fertig geformte Materialbahn in Richtung
des Pfeiles V in herkömmlicher
Weise von einer oberen Treibrolle 23 und einer unteren
Treibrolle 24 weiter transportiert. In einigen Ausführungsformen
können
die obere Andrückrolle 21 und
die untere Andrückrolle 22 zusammen
das Bahnmaterial in gewünschter
Weise voranschieben. In solch einem Fall können die Treibrollen 23 und 24 entfallen.
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Die Treibrollen 23 und 24 sind
in einem dritten Abschnitt C vorgesehen, welcher in herkömmlicher
Weise mindestens eine Führungsrolle 25 und
einen Schneidmechanismus umfassen kann. In der gezeigten Ausführungsform
umfaßt
der Schneidmechanismus ein oberes Messer 26 und ein unteres
Messer 27, die zusammen arbeiten. Die Messer 26 und 27 bewegen
sich nach oben und nach unten und zerschneiden die Materialbahn
in Bogen von geeigneter Länge.
Zusätzliche
Schneideinrichtungen schneiden die Bögen in die gewünschte Breite.
Die Größe der Bögen ist
im großen
Ausmaß vom
vorgesehenen Verwendungszweck abhängig. Der dritte Abschnitt
C bildet an sich keinen Teil der Erfindung und kann in Abhängigkeit
von der in Frage stehenden Anwendung eine andere Ausgestaltung haben.
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2 zeigt
ein Beispiel, wie die Führungsschienen
angeordnet sein können,
wenn eine Werkstoffbahn aus drei Lagen, von denen eine gewellt ist, herzustellen
ist. In diesem Fall ist eine obere Reihe Führungsschienen 17 mit
einem gewissen Abstand zwischen angrenzenden Führungsschienen angeordnet.
Eine untere Reihe Führungsschienen 18 ist mit
dem gleichen Abstand zueinander, aber versetzt in Bezug auf die
obere Reihe angeordnet, so daß der Raum
zwischen den Führungsschienen
Platz für
eine dazwischen liegende Materialbahn bietet.
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Sämtliche
Führungsschienen
haben in dieser Ausführungsform
einen dreieckigen Querschnitt. In Abhängigkeit von der in Frage stehenden
Anwendung können
auch andere Formen gewählt
werden. Die Bahn 16, die zu wellen ist, erstreckt sich
zwischen der oberen Reihe der Führungsschienen 17 und
der unteren Reihe der Führungsschienen 18.
Die obere Bahn 19 erstreckt sich exakt über der oberen Reihe der Führungsschienen 17 und
wird gegen die Bahn 16 zwischen der unteren Reihe der Führungsschienen 18 und
der oberen Andrückrolle 21 gedrückt. Entsprechend
erstreckt sich die untere Bahn 20 exakt unter der unteren
Reihe der Führungsschienen 17 und
wird gegen die Bahn 16 zwischen der oberen Reihe der Führungsschienen 17 und
der unteren Andrückrolle 22 gedrückt.
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Der von den Andrückrollen 21 und 22 ausgeübte Druck
kann in einer anderen Ausführungsform durch
Unterschiede im umgebenden Druck oder durch die Tat-sache erzeugt werden,
daß der
Werkstoff in den Bahnen in die Breite gestreckt wird. In solch einem
Fall können
die Andrückrollen 21 und 22 entfallen.
Eine weitere Alternative zu den Andrückrollen 21 und 22 können hin-
und hergehende Andrückplatten
sein. Die Andrückplatten
werden schnell gegen die Führungsschienen
bewegt und drücken
einen Bereich der Bahnen in der beschriebenen Weise während der
Phase, während
welcher die Bahnen zusammengeschweißt werden, zusammen. Als nächstes werden
die Andrückplatten
zurückgezogen, so
daß die
Bahnen vorwärts
bewegt werden können und
ein neuer Abschnitt der Bahnen in die korrekte Lage zum Zusammenschweißen kommt.
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Mindestens Teile der Bereiche der
Führungsschienen 17 und 18,
welche die Bahn 16 und/oder die obere Bahn 19 und/oder
die untere Bahn 20 berühren,
sind mit Heizelementen 28 versehen, Von den Heizelementen 28 wird
Wärme an
die berührenden und
angrenzenden Materialbahnen in solch einem Ausmaß übertragen, daß ein Verbinden
der Bahnen erreicht wird. Die Heizung ist lokal in kleinen Kontaktflächen, was
bedeutet, daß die
gewünschte
Temperatur schnell erreicht werden kann, In einer bevorzugten Ausführungsform
findet das Verbinden der Bahnen in Verbindung mit den Andrück rollen 21 und 22 statt,
welche die Bahnen vorwärts
bewegen, die folglich in Bewegung sind. In den anderen Bereichen sind
die Führungsschienen 17 und 18 nicht
beheizt.
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In einer einfachen Ausführungsform
umfassen die Heizelemente 28 elektrische Heizleiter, welche
sich in Längsrichtung
der Führungsschienen
erstrecken und welche von herkömmlichen
Energiezuführungseinrichtungen
(nicht gezeigt) gespeist werden. Es ist auch möglich, Wärme den berührenden Bahnabschnitten in
anderer Weise zuzuführen.
Die erforderliche Energie kann den Berührungsflächen z. B. durch Ultraschall,
Laser oder andere ähnliche
Energieformen, welche örtliche
oder direkte Energieübertragung
erlauben, zugeführt
werden. Die Energieübertragung
kann auch induktiv oder in ähnlicher Weise
erfolgen und dann in den Führungsschienen 17 und 18 konzentriert
werden, so daß die
Erwärmung
lokal stattfindet.
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Wie oben erwähnt, können unterschiedliche Materialzusammensetzungen
in den verschiedenen Bahnen vorhanden sein. Aluminiumfolie oder
ein ähnliches
Material kann in irgendeiner Schicht verwendet werden. Bei bestimmten
Anwendungen können
eine Zwischenschicht, z. B. die Bahn 16 mit viel Füllstoff
und die zwei Außenschichten
mit wenig Füllstoff
verwendet werden. Dadurch wird ein Schichtwerkstoff erhalten, welcher
hohen Belastungen in Kanalrichtung widersteht, während zur selben Zeit die Außenschichten
sehr elastisch sind. Solch ein Schichtwerkstoff ist für Verpackungszwecke
bestens geeignet.
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Die Werkstoffstärke kann in den verschiedenen
Lagen und in Übereinstimmung
mit der in Frage kommenden Anwendung variieren. Die Bahn 16,
die zu wellen ist, kann in diesem Zusammenhang aus einem beträchtlich
stärkeren
und festeren Werkstoff als die Außenschichten gefertigt sein,
um sehr gute Eigenschaften, was die Haltbarkeit und den Stoßwiderstand
anbetrifft, zu erhalten. In der gleichen Weise können auch andere Schichten
die gewünschten
Eigenschaften, was z. B. Haltbarkeit und Stoßwiderstand anbetrifft, verleihen.
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In 3 ist
eine andere Ausführungsform
mit einem dritten Satz von Führungsschienen 29 gezeigt, der
zwischen der oberen Reihe der Führungsschienen 17 und
der unteren Reihe der Führungsschienen 18 angeordnet
ist. Die dritte Reihe der Führungsschienen 29 hat
einen Querschnitt, der an die anderen Führungsschienen angepaßt und mit
einem zweiten Satz Heizelemente 28' und 28'' versehen
ist. In der gezeigten Ausführungsform
haben die Führungsschienen 29 einen
quadratischen Querschnitt. Auch ist die Bahn, welche zu wellen ist,
doppelt in einer oberen gewellten Bahn 16 und einer unteren
gewellen Bahn 16' vorhandene
Mit den paarweise vorgesehenen Heizelementen 28' und 28'' wird es zusammen mit den Heizelementen 28 der
oberen Führungsschienen 17 und
der unteren Führungsschienen 18 möglich, einen
komplexeren Schichtwerkstoff herzustellen. Wie aus 3 zu ersehen ist, besteht das Ergebnis
aus zwei äußeren ebenen
Bahnen und zwei inneren gewellten Bahnen.
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4 zeigt
eine vereinfachte Ausführungsform
mit nur zwei Materialbahnen. Eine untere Bahn 20 ist eben
und eine Bahn 16 ist in der gleichen Weise gewellt worden,
wie es oben beschrieben worden ist. In 5 ist eine weitere Ausführungsform
mit einer ersten gewellten Bahn 16 und einer zweiten gewellten
Bahn 16' gezeigt.
In anderer Hinsicht sind die Ausführungsformen nach 4 und 5 den oben beschriebenen Ausführungsformen
gleich.
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Die Schnittansicht in 6 zeigt schematisch, wie
eine Einrichtung zum Wellen der Bahn 16 gemacht sein kann.
Das untere Faltelement 15 ist V-förmig, wobei sich die Bahn 16 gegen
die Spitze des Elementes bewegt. Die Bahn 16 bewegt sich
in Richtung des Pfeiles V. Das Führungselement 15 weist
alternierend V-förmige
Vertiefungen und V-förmige
Erhebungen auf. Die Einrichtung zum Wellen kann entfallen, wenn
die erhaltene Werkstoffbahn nicht zu breit ist. Ein oberes Faltelement 14 (siehe 7) paßt mit einer übereinstimmenden
Form in die Vertiefungen bzw. Erhebungen des unteren Faltelementes 15.
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Die Ausgestaltung der Vorrichtung
zum Wellen ist deutlicher in 7 zu
sehen. Die V-förmigen Vertiefungen
bzw. Erhebungen sind in der Figur deutlich gezeigt. Die Gestalt
der Erhebungen bzw. der Vertiefungen ist an die Form der Führungsschienen angepaßt, so daß die Bahn
in der gewünschten
Weise gewellt wird, bevor sie die Führungsschienen erreicht. Aufgrund
der V-Form der Führungselemente 14 und 15 beginnt
die Bahn 16 sich in einem Zentralabschnitt zu wellen. Die
Bahn 16 wird dann von dem Zentralabschnitt nach auswärts gegen
die Ränder gewellt,
wenn die Bahn vorwärts
bewegt wird. Dadurch wird eine zu große Belastung auf den Bahnwerkstoff
während
des Wellvorganges vermieden.
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Bei einer anderen Ausführungsform
können die
Führungsschienen
in derselben V-förmigen
Weise angeordnet sein, wie die in 6 gezeigten
Führungselemente 14 und 15,
welche dabei entfallen können.