DE2845908C2

DE2845908C2 - Mehrschichtiges Rohr für Tuben

Info

Publication number: DE2845908C2
Application number: DE2845908A
Authority: DE
Inventors: Joseph Lewis Columbia S.C. Abbott
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-26
Filing date: 1978-10-21
Publication date: 1984-08-09
Also published as: IT1106587B; GB2006914A; NL7809520A; CA1088881A; AU4048678A; BR7806984A; SE7810855L; GB2006914B; IT7851561A0; DE7831455U1; FR2407072B1; NO783460L; ES474499A1; JPS5481985A; AU509179B1; FR2407072A1; DE2845908A1; DK464878A; CH634004A5; JPS5834342B2

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Rohr für Tuben mit einer nahtlosen Hülle aus thermoplastischem Kunststoff und einem rohrförmigen Kern, der von einer aus einer Metallfolie bestehenden Sperrschicht und eimer Innenschicht aus Kunststoff gebildet ist, wobei die Längsnaht des rohrförmigen Kernes durch Überlappung gebildet ist und der innenliegende Rand dieser Naht von thermoplastischem Kunststoff umgeben ist, wobei ferner die nahtlose Hülle mit dem den Rand der Naht umgebenden thermoplastischen Kunststoff verbrunden ist.

Es ist ein mehrschichtiges Rohr dieser Art bekannt (GB-PS 12 12 253), bei der eine undurchlässige Trägerfolie beidseitig mit heißsiegelfähigem Kunststoff beschichtet ist. Hierdurch ist es zwar möglich, die einander überlappenden Längsränder des Rohres durch Wärmeeinwirkung unmittelbar miteinander zu verbinden, die auf der Innenseite der Trägerfolie angeordnete Schicht aus thermoplastischem Kunststoff kann jedoch den Geschmack oder andere Eigenschaften des Tubeninhaltes beeinträchtigen oder ihrerseits von dem Inhalt der Tube in ihren Eigenschaften nachteilig beeinflußt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die bekannte Tube dahingehend zu verbessern, daß bei Einsparung von thermoplastischem Schichtmaterial die Innenauskleidung im wesentlichen aus einem gegenüber dem Füllgut sich neutral verhaltenden Material gebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelcist, daß die Innenschicht des rohrförmigen Kernes aus einem warmhärtbaren Kunststoff besteht und die nahtlose Hülle unmittelbar an der Metallfolie anliegt

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Innenschicht des Rohres sich gegenüber dem Inhalt der Tube indifferent verhält Obgleich die Längsränder des Rohres durch Überlappung gebildet und durch einen Wulst aus thermoplastischem Kunststoff miteinander verbunden sind, hat der Außenumfang des Rohres keine Naht sondern ist vollständig glatt so daß er in einfacher Weise im Rotationsdruckverfahren bedruckt werden kann. Hierbei kann sich die nahtlose Hülle aus Kunststoff gegenüber dem rohrförmigen Kern nicht verschieben, da sie mit diesem über den Kunststoffwulst an den einander überdeckenden Längsrändern verbunden ist

Bei einem Verfahren ζ am Herstellen des mehrschichtigen Rohres für Tuben, bei dem zunächst aus einem ebenflächigen Kernmaterial ein Rohr geformt wird, das in Längsrichtung sich erstreckende, in Umfangsrichtung einander überlappende, radial einander gegenüberliegende Längsräiider aufweist und bei dem der rohrförmige Kern mit einer nahtlosen Umhüllung aus Kunststoff versehen wird, wird nach der Erfindung so vorgegangen, daß beim Bilden des Rohres zwischen dessen überlappenden Rändern an dem innenliegenden Rand ein Kunststoffwulst angeordnet wird, um die Ränder mechanisch miteinander zu verbinden. Hierbei kann der Rohrkern kontinuierlich durch eine Spritzform geschoben werden.

Der Ausdruck »mechanische Verbindung« oder »mechanisch verbunden« bedeutet im vorhergehenden und folgenden eine Verbindung, bei der zwei Folien oder Materiaischichten därart aneinander haften, daß sie wieder voneinander gelöst werden können.

Unter einer »thermischen Verbindung« oder »thermisch verbunden« wird im folgenden eine Verbindung verstanden, bei der zwei Folien oder Materialschichten zusammengeschmolzen sind oder auf andere Weise so aneinanderhängen, daß sie nicht voneinander gelöst werden können, ohne mindestens eine der Folien oder Schichten zu zerreißen oder zu zerstören.

»Heißsiegelung« oder heißgesiegeha wird im folgenden als thermische Verbindung verstanden.

Der Ausdruck »Verbindung« oder »verbunden« ohne Bezugnahme auf eine mechanische oder thermische Verbindung wird im folgenden für eine Verbindung gebraucht, bei der zwei Folien oder Filme oder Materialschichten entweder »mechanisch verbunden« oder »thermisch verbunden« sind.

Die einander überlappenden Längsränder des Kernes können mit dem Material der Hülle in einer Weise verzahnt sein, die die konstruktive Unversehrtheit der Naht sichert, wenn der Kern umhüllt ist und die den radial innenliegenden Seitenrand gegen eine Verschiebung ins Innere des rohrförmigen Körpers sichert Eine derartige Verklammerung wird vorzugsweise durch einen dünnen Wulst aus Hüllenmaterial erreicht, der an der Längskante des radial innenliegenden Randes der einander überlappenden Längsränder vor dem Extrudieren des Hüllenmaterials um den Kern angebracht wird und diesen Rand umgibt Während des Extrudiervorgangs schmilzt das Material des Wulstes und vermischt sich mit dem Material der extrudierten Hülle. Durch die Erwärmung des Wulstmaterials beim Extrudieren werden die einander überlappenden Längsränder durch die zwischen ihnen angeordnete Schicht des Wulstmaterials mechanisch miteinander verbunden und das Verschmelzen des Wulstmaterials mit der Hülle führt zu einem kontinuierlichen Übergang des Hüllenmaterials zwischen den ein-

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ander überlappenden Längsrändern und um die Längsseitenkante des radial innenliegenden Seitenrandes herum. Diese mechanische Verbindung reicht aus, um eine Verschiebung des radial innenliegenden Randes gegenüber dem Außenrand ins Innere des rohrförmigen Körpers zu verhindern.

Der kontinuierliche Obergang des Hüllenmaterials um die Seitenkante des radial innenliegenden Randes sichert die einander überlappenden Längsränder gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung. Auf diese Weise ist der konsumtive Zusammenhalt der Nahtstelle besonders sicher und der Wulst bedeckt den sonst freiliegenden Rand der Metallfolie längs der Nahtstelle.

Das mehrschichtige Rohr nach der Erfindung hat einen wesentlich besseren Widerstand gegen das Eindringen des Tubeninhaltes in das Rohr. Außerdem können für die innere und für die äußere Schicht thermisch unverträgliche Kunststoffe verwendet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das mehrschichtige Rohr keine Heißsiegelnähte aufweist.

Da das mehrschichtige Rohr aus einem rohrförmigen Kern mit in Umfangsrichtung einander überlappenden Längsrändern besteht, der in einer nahtlosen HüÜe oder einem Schlauch aus Kunststoff eingeschlossen ist, ergibt sich der Vorteil, daß sich die übereinanderliegenden Ränder des rohrförmigen Kernes nicht in Umfangsrichtung gegeneinander verschieben können und daß der radial innenliegende Rand des rohrförmigen Kernes nicht ins Innere des Rohres ausweichen kann.

Für die einzelnen Schichten des mehrschichtigen Rohres können eine Vielzahl unterschiedlicher Kunststoffe verwendet werden, von denen mindestens einige nicht heißsiegelfähig zu sein brauchen. Gleichwohl ist es möglich, nicht nur die Sperrschicht und etwaige äußere Kunststoffschichten, sondern auch die Innenschicht des Rohres mit der äußeren Hülle so zu verbinden, daß sie sich gegenüber den anderen Schichten nicht verschieben kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird durch die Zeichnungen an Beispielen näher erläutert. Es zeig'

Fig. 1 ein Keinlaminat für ein mehrschichtiges Rohr nach der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 2 das im Anfangsstadium zu einem Rohr geformte Kernlaminat im Querschnitt,

F i g. 3 den Kern unmittelbar vor fiem Extrudieren der Hülle über den Kern im Querschnitt.

F i g. 4 das vollständige Rohr im Querschnitt und

Fig. 5 eine Vorrichtung zum Herstellen eines mehrschichtigen Rohres nach der Erfindung in einem schematiscben Grundriß.

In F i g. 1 ist ein Kernl^minat 10 dargestellt, das aus einer Sperrschicht 12, vorzugsweise in Form einei Metallfolie und einer Innenschicht 14 aus einem warmhärtbaren Kunststoff besteht, die in geeigneter Weise mit einer Seite der Sperrschicht verbunden ist. Das Laminat 10 hat gegenüberliegende Längsränder 16 und 18, von denen der Längsrand 16 mit einem dünnen Wulst 20 aus Kunststoff versehen ist, nachdem das Laminat über einen Dorn 22 in die in Fig. 2 dargestellte rohrförmige Form gebracht wurde, wie dies weiter unten nach näher erläutert werden wird.

Man erkennt, daß der Kunststoffwulst 20 in Längsrichtung die gleiche Länge hat wie der Längsrand 16 und mit einem Teil 20a seitwärts nach innen über die Sperrschicht 12 und mit einem Teil 20£> seitlich nach innen über die warmhä^rtbare Innenschicht 14 greift und einen Teil 20c aufweist, der den Längsrand des Laminates bedeckt Wenn das Kernlaminat 10 in seme rohrförmige Gestalt gebracht wird, überlappen die Längsränder 16 unc¹ 18 einander in Umfangsrichtung, wobei die warmhärtbare Inner.schicht 14 sich auf der Innenseite des Rohres befindet. Infolgedessen ist der Längsrand 16 der radial innenliegende Rand und der Teil 20a des Wulstes 20 befindet sich zwischen den Längsrändern 16 und 18, d. h. zwischen der Sperrschicht 12 am Längsrand 16

ίο und dem warmhärtbaren Kunststoff des Längsrandes 18.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, werden die einander überlappenden Längsränder 16 und 18 dann in radialer Richtung gegen eine Abflachung 24 auf dem Dorn 22 gedrückt. Hierdurch wird eine gleichmäßigere Dicke der Hülle 26 in Radialrichtung erreicht, in die der Kern anschließend eingeschlossen wird, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist. Die nahtlose Hülle 26 wird hierbei mit der Außenfläche der Sperrschicht 12 so verbunden, daß sie den Kern in seiner rohrförmigen Gestalt hält. Der Wulst 20 und die Hülle 26 bestehen aus dem gleichen Kunststoffmaterial. Beim Einhüllen versr /lilzt der Teil 20a des Wulstes 2ö mit dem Kunststoff üe^r Hülle 26 und wird mit diesem zu einem Stück. Der Teil 20a des WuI-stes verbindet sich mechanisch mit dem warmhärtbaren Kunststoff am Längsrand 18 und hindert den Längsrand 16 an einer Radialverschiebung relativ zu diesem in Richtung auf das Innere des mit der Hülle versehenen Kernes. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise eine sich längserstreckende, potentielle Schwächungslinie vermieden, die aus einer solchen Verschiebung des Längsrandes 16 dadurch entstehen könnte, daß die Rohrverbindungsnaht dann nur noch die Dicke des Hüllenmaterials in deren Bereich 26a haben könnte. Außerdem wird durch die Verschmelzung der Hülle 26 mit dem Wulstteil 20a eine thermische Verbindung zwischen diesen Teilen hergestellt, wodurch der Wulst 20 zu einer einstückigen Ausdehnung oder einem einstükkigen Fortsatz der Hülle wird, der um den inneren Längsrand des Kernes herumläuft und hiei durch in vorteilhafter Weise einer Verschiebung der Längsränder 16 und 18 in Umfangsrichtung und in Richtung ihrer Überlappung entgegenwirkt. Auf diese Weise werden die einander überlappenden Längsränder 16 und 18 durch mechanische Verbindung stabilisieri und es wird die bestmögliche gegenseitige Verbindung und Unversehrtheit der Längsnaht des vollständigen Rohres erreicht.

Durch das Einhüllen kann die Außenfläche 28 des Rohres im Querschnittsumriß kreisförmig und frei von irgendwelchen Längsnähten sein. Ferner ist durch Anordnung der Hülle 26 eine Heißsiegelverträglichkeit zwischen den Kunststoffen der Innenschicht 14 und der Hülle 26 des Rohres nicht erforderlich, wie dies für eine thermische Nahtverbindung bei den bisher bekannten Roh;'Konstruktionen der Fall is".

Hierdurch können die Innenschicht 14 und die Hülle 26 bei dem beseht !ebenen Ausführungsbeisfjiei aus untereinander gleichen oder verschiedenen, warmhärtbiiren Materialien oder aus einer Kombination einer in der Wärme erhärtenden Innenschicht und einer thermoplastischen Hülle bestehen. Man erkennt hieraus, daß die Innenschicli! und die Hülle aus einer Vielzahl von Stoffen bestehen können, die von dem speziellen Erzeugnis abhängen, das in dem mehrschichtigen Ruhr aufbewahrt und aus diesem gespendet werden soll.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das warmhärtbare Material der Innenschicht 14 ein bei hoher Temperatur aushärtendes Epoxydharz und die Hül-

le 26 besteht aus einem thermoplastischen Material, vorzugsweise aus einem Polyäthylen geringer Dichte. Die Sperrschicht 12 ist eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von etwa 0,05 mm. Die Epoxydschicht 14 hat eine Dicke von etwa 0.0128 mm. Ein hierfür geeignetes Epoxydharz wird von der Hanna Chemical Company, Columbus, Ohio (USA) unter der Produktbezeichnung H-! 1 oder H-23 in den Handel gebracht, das eine Aushärtetemperatur von etwa 288°C und eine Härtezeit von etwa 8 Minuten hat. Die Polyäthylenschicht 26 hat eine Dicke von etwa 0,077 mm und man erkennt, daß die Dicke des Bereiches 26a von dieser letztgenannten Dimension abweichen kann. Der Wulst 20 besteht ebenfalls aus Polyäthylen und seine Teile 2Oy, 20b und 20c· haben eine Dicke von ungefähr 0,077 mm. Ferner haben die Längsränder 16 und 18 eine Überlappung in Umfangsrichtung von ungefähr 2,28 mm und die Wulstteile 20;i und 20£> haben eine dieser Überlappung entsprechende Breite.

Das mehrschichtige Rohr wird vorzugsweise kontinuierlich hergestellt, wobei die Hülle 26 um den rohrförmigen Kern herum extrudiert wird.

F i g. 5 zeigt schematisch eine solche Herstellung des Rohres. Bei dieser Vorrichtung ist eine Vorratsrolle 30 mit dem Kernlaminat 10 an einem Ende der Formvorrichtung gelagert, die Kernlaminat von unbegrenzter Länge bereitstellt. Die Formvorrichtung hat einen zylindriicheruDorn 22, der weiter oben bereits erwähnt wurde und dessen in Förderrichtung vorderes oder oberes Ende 22a an einem feststehenden Träger 32 o. dgl. ange- jo schweißt oder auf andere geeignete Weise befestigt ist. Der Dorn 22 erstreckt sich über die gesamte Länge der Vorrichtung. Sein in Förderrichtung hinteres oder unteres Ende ist mit 22b bezeichnet.

Das Kcrnlaminat 10 wird von der Rolle 30 aus kontinuierlich einem gebogenen Formschild 34 zugeführt, der das zunächst ebenflächige Kcrnlaminat 10 über den Dorn 22 zu einem Rohr zusammenbiegt, wenn es durch den Formschild hinduThläuft. In Förderrichtung vor dem Formschild 34 wird auf den Längsrand 16 des Kernlaminats ein Wulst 20 aus geschmolzenem, thermoplastischem Kunststoff aufgebracht. Dieser Wulst kann beispielsweise mit Hilfe einer Pumpe P zugeführt werden, die eine Ausspritzdüse aufweist, die so konstruiert und angeordnet ist, daß sie den Wulst, wie in Fig. 1 gezeigt, anbringt. Das Kunststoffmaterial für den Wulst 20 kann der Pumpe P von jeder geeigneten Rohstoffquelle und beispielsweise von dem Vorrat von geschmolzenem Kunststoff zugeführt werden, der für den die Umhüllung herstellenden Extruder bestimmt ist, von dem weiter unten noch zu sprechen sein wird.

Man erkennt, daft der Formschild 34 und der Dorn 22 zusammen das Kernmaterial 10, wie in Fig. 2 gezeigt, zu einer im wesentlichen rohrförmigen Gestalt formen. Zu der Zeit, in der der Wulst 20 die Dornoberfläche erreicht, ist das Kernmaterial genügend abgekühlt, um Haftschwierigkeiten des Wulstteiles 206 an diesem Material zu vermeiden.

Der rohrförmige Kern läuft dann über den Dorn 22 durch einen Kalibrierring 36. Je nach den Ausgangsstof- ω fen des Kernlaminates kann es wünschenswert sein, das Material zu erwärmen, um den Kalibriervorgang zu beschleunigen. Zu diesem Zweck hat die Kalibriereinrichtung 36 ein vorzugsweise in Umfangsrichtung geschlossenes Gehäuse mit Einlaß- und Auslaßöffnungen 38 bzw. 40 zum Hindurchleiten von Heißluft

Von dem Kalibrierring 36 aus läuft der Rohrkern über den Dorn 22 durch eine Spritzform 42, mit der die Hülle 26 aus Kunststoff auf die Außenfläche des Rohrkernes extrudiert wird.

Um eine im wesentlichen gleichförmige Wanddicke der Hülle 26 zu erhalten, ist am Eintrittsende der Spritzform 42 eine Rolle oder Walze R angeordnet, die mit einer Abflachung 24 auf dem Dorn 22 zusammenwirkt, um in den einander überlappenden Längsrändern 16 und 18 des Laminates eine Stufe zu erzeugen (F i g. 3).

Die auf den Rohrkern extrudierte Hülle kann aus thermoplastischem oder warmhärtbarem Kunststoff bestehen, der der Spritzform 42 durch eine Einlaßöffnung 44 zugeführt wird, die an einen hier nicht näher dargestellten Kunststoffextruder angeschlossen ist. Wie weiter oben erwähnt, kann auch die Pumpe Pzum Aufbringen des Kunststoffwulstes 20 auf das Kernlaminat an den Extruder angeschlossen sein.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Hülle 26 aus einem thermoplastischem Kunststoff. Demgemäß läuft das in der Spritzform 42 mit der Hülle versehene Rohi durch einen Kühlmantel 46. in dem die extrudierte Kunststofftube wenigstens teilweise sich verfestigt. Man erkennt, daß der Kühlmantel 46 zu diesem Zweck mit einer Einlaßöffnung 48 und einer Auslaßöffnung 50 versehen ist, damit ein geeignetes Kühlmittel leicht durch den Kühlmantel zirkulieren kann. Man erkennt ferner, daß ein Heizmantel verwendet werden kann, wenn die Hülle 26 aus in der Hitze aushärtbarem Kunststoff besteht.

Neben dem Auslaß aus dem Kühlmantel 46 sind geeignete Antriebsmittel, beispielsweise endlose Riemen 52 und 54 angeordnet, mit denen das fertiggestellte Rohr vom unteren Ende 22£>des Domes leicht abgezogen werden kann. Man erkennt, diß vorzugsweise hinter dem in Förderrichtung hinteren Ende des Domes eine geeignete Abschneidvorrichtung vorgesehen werden kann, um das fertiggestellte Rohr in die gewünschten Längen zu zerschneiden.

Wenn auch die bevorzugte Ausführungsform eine Innenschicht aus einem warmhärtbaren Kunststoff, eine hiermit verbundene Metallfolie und eine äußere Hülle aus Kunststoff aufweist, die mit der Metallfolie verbunden ist und die Außenfläche des Rohres bildet, erkennt man doch, daß auch zwischen der warmhärtbaren Kunststoffschicht und der Metallfolie und der äußeren Hülle weitere Materialschichten angeordnet sein könnten. Man erkennt ferner, daß die Sperrschicht nicht nur, wie hier beschrieben, aus einer Metallfolie, sondern aus einem anderen Material bestehen könnte. Insoweit wird der Ausgangsstoff der Schichten wenigstens teilweise von dem Produkt bestimmt, für welches das Rohr verwendet werden soll.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht ..; in vorteilhafter Weise ein Rohr herzustellen, dessen einander überlappende Kernränder nicht thermisch verbunden sind. Hierdurch werden die Kosten der Einrichtung für diesen Zweck eingespart und es ist nicht erforderlich, auf beiden Seiten des Kernlaminates für die Heißsiegelung thermoplastische Schichten vorzusehen und Kosten herfür aufzuwenden. Hierdurch vergrößert sich die Auswahl der für den Kern geeigneten Stoffe und ihrer Kombination zu einer mehrschichtigen Kernkonstruktion.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrschichtiges Rohr für Tuben mit einer nahtlosen Hülle aus thermoplastischem Kunststoff und einem rohrförmigen Kern, der von einer aus einer Metallfolie bestehenden Sperrschicht und einer Innenschicht aus Kunststoff gebildet ist wobei die Längsnaht des rohrförmigen Kernes durch Überlappung gebildet ist und der innenliegende Rand dieser Naht von thermoplastischem Kunststoff umgeben ist und wobei ferner die nahtlose Hülle mit dem den Rand der Naht umgebenden thermoplastischen Kunststoff verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (14) des rohrförmigen Kernes aus einem wärmehärtbaren Kunststoff besteht und die nahtlose Hülle (26) unmittelbar an der Metallfolie (12) anliegt.

2. Verfahren zum Herstellen des mehrschichtigen Rohres für Tuben nach Anspruch 1, wobei zunächst aus einem ebenflächigen Kernmaterial ein Rohr geformt wird, <tas in Längsrichtung sich erstreckende, in Umfangsrichtung einander überlappende, radial einander gegenüberliegende Längsränder aufweist, wonach der rohrförmige Kern mit einer nahtlosen Umhüllung aus Kunststoff versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bilden des Rohres zwischen dessen überlappenden Rindern an dem innenliegenden Rand ein Kunststoffwulst angeordnet wird, um die Ränder mechanisch miteinander zu verbinden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkern kontinuierlich durch eine Spritzform (42) geschoben v. '.rd.