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Verfahren zur Herstellung einer Kunststofftube mit einem M@ndstück.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer
Kunststofftube mit einem Mundstück, wobei ein Tubenende bis zur Erweiohung erwärmt
wird.
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Es ist bekannt, zur We@packung von Zahnpasten o.dgl. verwendeten Kunststofftuben
dadurch herzustellen, daß der rohrförmige Tubenkörper mit einem separaten Mundstück
verbunden wird, welches als Mundstück dient. Das Endstück wird meistens im voraus
geformt. Das Formen eriolgt durch Spritz-oder Pressgues, wobei das Zusammenfügen
in der Regel unter Anwendung von Druck und Wärme herbeigeführt wird. Die Arbeitswerkzeuge,
Qie meistens durch einen elektrischen Widerstand erhitzt werden1 sind als Elektroden
ausgebildet. Ferner ist ein Verfahren Bekannt, gemäß welohem der Tubenkörper in
eine Spritzform eingeführt wird, in der der sich im Fluß befindliche Kunatstoff
unmittelbar auf das Rohrende autgespritzt wird.
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Außordem ist ein Verfahren bekannt, bei welchem eine Kunststoffkungel
durch einen elektrischen Hochfrequenzstrom erhitzt wira, zwar innerhalb einer Matrize
oder eines Werkzeuges, die oder der als hochfrequenzelektrodfe ausgebildet ist.
In diese erhitzte Elektrode wird dts Ende der Tube
eingeführt. Hierbei
werden die Tubenschaltern geformt und gleichzeitig mit dem Tubenende verbunden.
Alle bekannten Verfahren sind jedoch insofern nachteilig, als sie komplizierte Werkzeuge
erfordern, und es hat sich gezeigt, daß die Verbundungsstellen der so hergestellten
Tuben nicht immer dicht waren. Sie widerstehen nicht dem Druck, welcher bei beim
Herausdrücken des Tubeninhalts auf sie einweirkt.
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Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Verfahren bestand auch darin,
daß es schwierig ist, die verschiedenen Werkzeuge genau zu regeln, und zwar sowohl
bei der Verschweißung mittels Hochfrequenz als auch beim Aufspritzen eines Tuben
körperendes iIl einer Spritzform. In letzterem Falle ist es infolge der gegebenen
Temperturdifferez zwischen dem in die Spritzform eingeschobenen Tubenkörpers und
den flüssigen Kunststoff, eine verläßliche Verbindung ernstlich infragc gestellt.
Entwe@der ist eine ständige, sehr genaue und mühselige aber doch mit erforderlicher
3icherheit nicht gegebene Temperaturüberwachung nicht erforderlich, oder es entsteht
Abfall.
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Weiter ist ein Verfahren bekannt, wobei das eine Ende eines Kunststoffrohrstückes
im ersten Arbeitsgang erwärmt, im nschfolggenden Arbeitsgang der erweichte Teil
des Rohrkörpers gestaucht und im dritten nachfolgenden Arbeitsgang mit flilfe einer
Matrize gegen das obere Ende eines Arbeitsdornes gepeßt wird. Die Anpressung erfolgt
axial zur Tube. Ein Abschnitt der schlauchförmigen Tube muß hier-Uei itif einen
Dorn aufgezogen werden, und die Preßmatrizen arbeiten gleichfalls in der Achsrichtung
des dornes. Es hat sich gezeigt, daß das bekannte Verfahren infolge der anvermeidlichen
Abkühlung des Kunststoffes zwischen den drei einander folgenden Arbeitsschritten
nicht zufriedenstellend arbeitet. Außerdem verursacht die axiale Anpressung ein
Überquellen des Werkstoffes cln dem oberen Rand des
zylindrischen
Teiles, eo daß die Tuben bzw. die Mundstücke unsauber und ungleichmäßig hergestellt
wurden.
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Die vorstehenden Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden,
daß ein dünnwandiges Kunatstoffrohr unterhalb des Rohrendes durch einen Formkörper
abgestützt und dem vorstehenden Rohrende durch einen gasförmigen, dampfförmigen
oder flüssigen Stoff von innen bis zur Erweiohung oder Deformierung des Rohrendes
Wärme zugeführt wird, das dann durch senkrecht zur Tubenachse bewegbare Quetschwerkeeuge,
wie Quetschbacken, das Rohrende teilweise gequetscht und dann ein Gas unter Druck
zugeführt wird, derart, daß durch den Ge@druck die Wände des rohrendes gegen die
Bockeninnenwände bis zur Erstarrung des Kunststoffes angedrückt werden. Es werden
hierbei nicht nur die Nachteile der vorstehenden Verfahren vermieden, sondern unter
anderem auch der Vorteil erreicht, daß im Gegensatz zur bekannten Arbeitsweise der
Schlauch der Tube nicht über die ganze Länge deformiert wird, sondern lediglich
das vorstehende Ende.
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Hit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es mUglich, sehr dünnwadige
Rohre bzw. Schläuche, insbesondere im Extruderverfahren hergestellte Schläuche,
besser als bisher unter Beibchaltung einer gleichmäßigen Wandstärke zur Tube zu
verarbeiten.
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Gemäß ciner/eiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Wärme in
Form von Heißluft von dem nicht verformbaren Rohrende durch einen kanalförmigen
Gang zugeführt und durch einen Leitkörper radial abgelenkt. Bereite hierdurch wird
das Rohrende stark zm Umfang einwärte eingebuchtet, so daß sich eine Vorkontur der
Mundstückschulter ausbildet und an die Genauigkeit der Strauchwerkzuge kleinere
Anforderungen gestellt sind. Die Unterbrechung der Wärmezuiuhr kann besonders einfach
aus @eführt werden, indem durch Drehen eines halnes o.dgl. die Heißluft-eufuhr überhaupt
unterbunden wird, Der zur Verteilung der Heißluft dienendsd Körper kann bt ausgebildet
sein, daß er glliohzeitlg das Rohr von
innen stützt. Durch eine
weitere Drehbewegung wird durch einen Mehrweghahn o.dgl. beim späteren Arbeitsgang
kaltes Gas, z.B, Luft, zugeführt, Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht
dt. Anwendung eines an den Stirnseiten geschlossenen Hohl.ylinders zur äußeren Abstützung
des Rohree torf wobei an den Stirnseiten die Quetschbacken geführt sein künnen.
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Die Hohlräume nehmen ein Kühlmedium, vorzugsweise ein eirkulierendes
Kühlmedium, auf. Duroh Verwendung zylindrischer Hohlräume ist es leicht, die erforderlichen
Kühlbedingungen im Übergangsbereich vom flundstüok zum Rohrteil der nioht erweioht
werden soll, eu schaffen. In vorteilhafter Weise wird hierbei vermieden daß der
eigentliche Tubenkörper deformiert und das dünnwandige Rohr beschädigt wird.
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Gemäß einer weiteren Auegestaltung der Erfindung wird von innen her
ein dornförmiger Körper in den Schlauch eingeführt, wodurch über den ganzen Umfang
hin eine besonders gleichmäßige Abstützung gewährleistet ist. Eine besonders genaue
Wärmedosierung kann dadurch erreicht werden, daß ein flüssiges Heizmedium bis zu
einem vorbestimmten Niveau von dem zu stauchenden Ende eingedrückt wird. Hierduroh
wird eine besonders soharfe Wärmpeübergangsgreneze an diesem Niveau eingehalten.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vors daß man zwei Qustschbvackenhälften
verwendet, welche einen oder mehrere Hohlräume zur Aufnahme des zu entfernenden
Quetechgutes aus Kunststoff, aufweiben. Die Hochlörper sind in zweckmäßiger Weiße
in einer Axialrichtung im Bereich der Trennfuge der Queteohbsoken vorhanden. Die
Quetsdhbaoken ein entspreohend der Kontur des auch einen Sch@lterteil und Gewindeteil
bestehenden Mundstückes, mit einer Quetschkante versehen ton welcher das Abquetschgut
in den Hohlraum der Be2@@ hinweg gedrückt virrd.
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Darübenhinaus ist die hergestellte Kunststofftube mit einer entsprechenden
geradförmigen, linearverlaufenden Kontur versehen, welche einer Naterialverstärkung
an der Abquetschlinie gleichkommt, während die nach bekannten Verfahren hergestellten
Tuben an dieser Verbindungsstelle geradezu sohwache Stellen aufwmen.
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Der Erfindungsgegenstand wird an Hand der nachfolgenden Zeichnungen
erläutert, die schematische ausführtungsbeispiele darstellen.
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Bs zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen rohrförmigen, am vorstehenden
Rohrende erweichten Kunststoffkörper durch den zylindrischen, zur Stützung oder
Abkühlung dienenden Formkörper sowie durch die auseinadnergefahreren Stauchbacken.
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Fig0 2 einen der Fig. 1 entsprechende Schnittdarstellung, wobei das
Rohrende durch eine Flamme erwärmt und die eingeführte Preßluft durch einen Stofen
abgedichtet ist.
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Fig. 3 einen Schnitt einer abgebrochenen, der Fig. 2 entsprechenden
Vorrichtung im nächsten Verfclhrenzustand, bei unterbrochener Wärmezuführung und
verjüngtem Rohrende.
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Fig. 4 eine Stellung des der Fig. 3 nachfolgenden Verfahrensschrittes
mit auxammengefahrenen Stauchbacken.
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Fig. 5 eine Stellung des der Fig. 4 nachfolgenden Verfahrenschrittes
nach Einblasen der Preßluft.
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Fig. 6 eine Schnittdarstellung des mit Hilfe eines Dornes von innen
abgestützten nicht deformierten Schlauches herbst Quets chbacken.
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Pig. 7 eine der Pig. 6 entsprechende Darstellung, Jedoch mit eingeblasener
Preßluft.
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Pig. 8 eine Schnittdarstellung des Rohre dr Stützform und der Stauchbaoken,
wobei die Erwärmung durch eine Flüssigkeit erfolgt.
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Fig. 9 eine perspektivische Daretellung der teilweise fertigen Tube
mit dem nach zu entfernenden Flansch.
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Fig. 10 eine Draufsicht auf die Quetschbacke.
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Bin im Extruderverfahren hergestelltes Rohr 10 dünner Wandstirke aus
thermoplastischem Kunststoff wird im Sinnde der Fig. 1 von oben in die eylindrische
Ausnehmung einer Metallform eingesetzt, wobei diese Metallform im wesentlichen die
Gestalt eines Zylindere 11 hat und mit vorzugsweise zusammenhängenden Kühlräumen
12 sowie Ein- und Ausstrittsstutzen 13 bzw. 14 für ein Kühlmedium vereehen ist.
Dieser Formkörper ist am unteren Ende mit einem Ringflansch 15 versehen,'der eine
Anschlagfläche für das untere Ende 16 des Kunatstoffrohres 10 bildet. Der Ringflansch
ist in der Mitte mit einer, ein Gewinde 17 tragenden Uffnung versehen, i@@ welcher
ein länglicher Führungskörper, wie ein Rohr 18 befestigt, z.B. mittels Gegengewinde
verschraubt ist. Das Rohr 18 kann aus Metall bestehen. Be weist am oberen Ende einen
schalenförmigen Kopf 19 auf. Mit Hilfe von Befestigungsstegen 21 ist ein kuppelförmiger
Gleitkörper 22 am Kopf 19 befestigt, derart, daß die einer zugekehrten Flächen der
Teile 19,22 im wesentlichen gleichen Abstand haben. Der so gebildete schalenformige
Kanalraum steht mit einer Innenbohrung 20 des Metal.orhres 18 in Verbindung und
die Bohrung 20, aber auch der mittlere, zylindrische Hohlraum des Formkörpers 11
stehen üuer Verbindungeelemente, wie Schläuche, Leitungen o.dgl. mit einer Armatur
23 in Verbindung. Die Armatur kann als ein Mehrwegahn ausgebildet sein und führt
über den mittleren Schlauch 24 Heißluft oder ein heißes Gas der Bohrung 20, über
die äußeren Schläuche o.dgl., kalte Luft oder kaltes Gas dem mittleren Hohlraum
24 zu. Zweckmäßigerweise ist der Hahn eo ausgebildet, daß bei Freigabe des
mittleren
Schlauches die äußeren Schläuche gesperrt sind, und umgekehrt. ber der oberen Stirnseite
25 des Formkörpers selbst sind zwei Stauchwcrkzeuge 26,27 vorhanden, welche senkrecht
zur Achse des Kunststoffrohres 10 bewegbar sind. Sie können als zwei im wesentlichen
gleiche Häften ausgebildet sein. Gegenüber dem vorstehenden Ende 29 des Kunststoffrohres
weisen die Stauchbacken 26,27 Ausnehmungen auf, welche der Gestalt des zu bildenden
Mundstückes entsprechen. Dieser Raum erstreckt Sich, vergleiche die Kante 30 in
Fig. 10, um 3600. In den Stauchbacken sind außerdem, längs einer gemeinsamen Axialebene
sich erstreckende flache Hohlräume 31, Fig.1, Fig. 10, vorhanden. Eine besondere
Stauch- oder Quetschkante 32, Fig. 10, erstreckt sich in einer Ebene entlang der
entsprechenden Außenlinien des zu bildenden Nundstückes, also entlang des Gewindestückes
33 und Schulterteiles 34, vergleiche auch Fig. 9, die von gegenüberliegenden Vorsprüngen
der Stauchbacken 26,27 gebildet werden.
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Das Herstellungverfahren spielt sich wie folgt abt Das im Extruderverfahren
hergestellte Kunststoffrohr 10 wird in den Formkörper 11 soweit eingeführt, daß
sein unteres Ende 16 gegen den Ringflanseh 15 anstößt. Dann steht das obere Ende
29 des Rohres über die Oberkante 25 hervor und ragt noch ein Stückchen über die
Oberkante der Stauchwerkzeuge hinweg. Die Stauchbacken befinden sich hierbei in
der aus Fig. 1 ersichtlichen, radial außeren Stellung. Jetzt wird ein Hahn der Armatur
23 so gedreht, daß über den mittleren Schlauch Iieißluft von unten in die Bohrung
20 einstrdmt Die Heißluft verteilt sich über den ganzen Umfang des Kopfes 19 gleichmäßig,
kommt jedoch überwiegend mit dem Bereich der Innenrand des oberen Rohrteiles
29
in Berührung, welcher etwa bei der Kante 25 beginnt. Sobald das Rohrende 29 einen
gewissen Erweiohungagrad erreioflt hat und beginnt, sich zu verjüngen, d.h. den
Querschnitt zu verkleinern, so daß die in Fig. 1 im Bohnitt dargestellte eingebuchtete
Gestalt angenommen wird, wird die Heißluftzufhr unterbrechen. Nun werden die stauchbacken
31 radsch einwärts zusammengefahren und nehmen die in Fig. 4 gezeigte (in einem
anderen Ausführungsbeispiel erläuterte) Stellung ein. Hierbei wird das Rohrende
29 ergriffen und gestaucht bzw abgequetscht.
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Wie die Fig. 4 zeigt, ist hierbei die endgültige Kontur des Mundstückes
keinesfalls noch erreicht. Nun wird die Armatur 23 so betätigt, daß über die in
Fig. 1 gezeigten äußeren Schläuche und über den Raum 24 :Druckluft einströmt, welche
über den Ringraum zwischen Kopf 19 und Rohr 10 nach oben gelangen kann. Das Schulterteil
34 und das Gewindeteil 35 der Rohrwand werden erst dadruoh gegen die Innenwand der
Stauchbaken angedrückt. Diese Stellung ist in Fig. 5 (in einem anderen ausführungsbeispiel)
dargestellt. Dieser Innendruck wird solange aufrechterhalten, bis die Teile 34,35
in diesser Stellung erstarrt sind. Es ist ersichtlich, daß die eingeführte Durckluft
das Kunststoffrohr 10 gegen die Wand des Formkörpers andrückt und somit ein evtl.
Versohieben des Kunststoffrohes vermeidet. Nun hat sich die Kontur des Mundstückes
ausgebildet. Hierbei wird, ve@gleiche Fig. 9 und 10, entlang der Stauohkante 32
das übersohtiesige Quetschgut in den Hohlraum 31 gepreßt, wo er einen Steg 36 bildet.
Auf diese Weise wird eine innige Verbindung des Werkstoffes entlang aber durch die
Linien 32 gebildeten Konturkanben gebildet. Am fertigen Mundatück selbst bildet
sich entlang dieser Linien ein sehr kleiner schrafter Grat. An diesen Verbindungsstellen
widersteht die Tube vollständig dem Druck. der beim wiederholten Anpressen des Tubeninhaltes
auf eio winwirkt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann gemäß @ig. 2 so abgewandelt werden,
daß das Suführen der Wärme von oben erforlt. Man verwendet hierbei eine Flamme 37.
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Nachdem diese eingeführt ist, geht das Rohrende 29 in eine te@gigen
zustand über und verjüngt sich, wie in Fig, j @#arge@@tellt. Es ist ersichtlich,
daß praktisch unsbhängig vorn Verjüngungsgrad die Flamme wieder ohne weiteres aus
dem Tubenende herausgefahren werden kann. Dies wäre in der Regel nicht möglich,
wenn er einen festen Heizkörper, z.B. ein Rohr, verwenden würde. Nun wird wiederum,
nochdem die Deformierung gemäß Fig. 3 stattgefunden höt, das Stauchwerkzeuge, wie
aus Fig. 4 ersichtlich, auxammengefahren. Dann wird über das Ende eines Rohres 38,
welches mit Hilfe eises Stopfens 39 aus nachgiebigem Werkstoff zur innenwandung
des Kunststoffrohres 10 abgedichtet ist, Druckluft eingeblasen. Die Verwenaung des
Stopfens 39 in der Dargest@llten Weise ist auch insofern vorteilhaft, als gleichzeitig
das un@ere Rohrende 16 gegen die Metallband das Formkörpers 11 gedrückt ist, so
daß ein Verschieben s @enres 10 vermieden ist. Abßerder w@@@ @@@naert, daß die Druckluft
zwischen die Außenwand 40 und das Rphr 10 eintritt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erwindung, vergleiche
Fig.6, wird ein zylindrischer Innenaorn 41 verwendet, welcher mit einer Bohrung
verseilen ist. Dieser Dorn dient, statt des außen angeordneten Formkörpers 11,zur
Abstützung des Kunststoffrohres 10 und gleichzeitig zur Zuführung der Druckluft.
Auch kann der Dorn 41 mit Kühlrùänumen versenen werden, welche sich bis zur Dornoberkante
erstrecken Kölluen. Es ist ersichtlich, daß man in vorteilhafter Weise kiese Külräum
über die Unterkange der Stauchwerkzeuge hinweg nach oben erstrecken kann, um noch
mehr zu verhindern, daß sich die Deformationswärme vein Rohrende 29 in den eigentlichen
Rohrkörper 10
fortsetzt, was unerwünscht ist. Vorzugsweise wird
vorgeschlagen, die Anwendung der Wärme und der Kühlmittel so aufeinander abzustimmen,
das die noch zur etwaigen Deformation ausreichende Wärme sich nicht mehr als 20
mm, gerechnet von der Unterkante der Stauchbaoken bzw. von der Kante 25 des Fprmkörpers,
vergleiche Fig. 1@ nach unten erstreckt.
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Die Brfindung ist auf die vorstehenden ausführungsbeispiele nicht
eingeschränkt. Eine weitere Abwandlung der Erfindung kann so erfolgen, daß gemäß
Fig. 8 als Erwärmungsmedium eine Flüssigkcit 42 verwendet wird. Daß zur Abkühlung
und Abstützung dienende Metallformteil hat dann die Gestalt einer Büchse 10a, und
aie Flüsaigkeit wird vom Ende 29a des Kunststoffrohres über die Leitung o.dgl. eingeführt.
Man kann hierbei ein ganz scharfes, oberes heizmittniveau einstellen, was bei Anwendung
eiiier Flamme oder der heißluft nicht der Fall ist.
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Die erfindungsemäßen Verfailron sind besonders in Verbindung jait
Kunststoffrohren verwendbar, die im Extruderverfahren hergestellt, also recht dünnwandig
sind.
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Das Mundstock der Tube wird in einem Stück mit dem übrigen Tubenteil
hergestellt, una hierbei eine widerstandafähige Stauch-oder Quetschlinie erhalten,
die dem Druok einwandfrei widersteht, ohne daß die überige dünne Wandung der Tube
verzerrt oder sonstwie geschwicht wird. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
kann die Erwärmung des vforstehenden Rohrendes auch durch Strahlung, wie infrarote
Strailung, crfolgen. Die Quetschbacken sind einf-ich ausgebildet. brauchen nicht
erhitzt zu werden und deformieren praktisch nur des obere Rohrende. Die Erfindung
kann auch so abewandelt verden, daß man drei oder mehr Stauchbacken verwendet.