Pobierz dokument

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) 185224
(13) B1
(21) Numer zgłoszenia:
334551
(2 2 ) Data zgłoszenia:
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
16.01.1998
(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:
16.01.1998, PCT/US98/00865
(87) Data i numer publikacji zgłoszenia
międzynarodowego:
23.07.1998, WO98/31532,
PCT Gazette nr 29/98
(51) IntCl7
B29C 65/18
B65D 35/22
(5
)Sposób wytwarzania wielokomorowego pojemnika cylindrycznego
4
(30) Pierwszeństwo:
(73)
17.01.1997, US,08/785624
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
13.03.2000 BUP 05/00
(45)
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2003 WUP 04/03
PL 185224
B1
(5 7 )
1. Sposób wytwarzania wielokomorowego pojemnika cylindrycznego, w którym nakłada
się przynajmniej drugą folię na pierwszą folię, następnie zgrzewa się wzdłużne krawędzie drugiej
folii z pierwszą folią, styka się ze sobą i zgrzewa
wzdłużne krawędzie pierwszej folii tworząc zewnętrzny, cylindryczny korpus pojemnika, po czym
mocuje się do jednego z krańców cylindrycznego
korpusu dyszę wylotową, znam ienny tym , że
wzdłużne krawędzie drugiej folii (10)) zgrzewa się
taśmowo z pierwszą folią (10) stykając z pierwszą
folią(10) taśmę (32), która ma niższą temperaturę niż taśma (30) stykająca się drugą folią (12).
Uprawniony z patentu:
COLGATE-PALMOLIVE COMPANY,
New York, US
(72) Twórcy wynalazku:
Robert Mack, Flemington, US
(74)
Pełnomocnik:
Karcz Katarzyna, PATPOL Spółka z o.o.
Sposób wytwarzania wielokomorowego
pojemnika cylindrycznego
1. Sposób wytwarzania wielokomorowego pojemnika cylindrycznego, w którym nakłada
się przynajmniej drugą folię na pierwszą folię, następnie zgrzewa się wzdłużne krawędzie drugiej folii z pierwszą folią, styka się ze sobą i zgrzewa wzdłużne krawędzie pierwszej folii tworząc
zewnętrzny, cylindryczny korpus pojemnika, po czym mocuje się do jednego z krańców cylindrycznego korpusu dyszę wylotową, znamienny tym, że wzdłużne krawędzie drugiej folii (10)) zgrzewa się taśmowo z pierwszą folią (10) stykając z pierwszą folią (10) taśmę (32), która ma niższą
temperaturę niż taśma (30) stykająca się drugą folią (12).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z pierwszą folią (10) styka się taśmę (32),
która ma temperaturę od około 25°C do około 200°C niższą, niż taśma (30) stykającą się z drugą
folią ( 12 ).
3. Sposób według ząstrz. 2, znamienny tym, że z pierwszą folią (10) styka się taśmę (32),
która mą temperaturę od około 50°C do około 150°C niższą niż taśma (30) stykająca się z drugą
folią (12).
4. Sposób według ząstrz. 1, znamienny tym, że jako pierwszą folię (10) i drugą folię (12)
stosuje się folię wykoną z przynajmniej jednej warstwy poliolefiny.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że poliolefinę wybiera się z grupy zawierającej
polietylen, polipropyleny, polibutany, kopolimery etylanowo enenolowe, kopolimery etylenowo octanowinylowe, styreny akrylonitrylo-butadienu oraz poliestry i mieszanki powyższych.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako pierwszą folię (10) stosuje się folię,
która ma grubość wynoszącą od 0.2 mm do około 0.5 mm, a jako drugą folię (12) stosuje się folię,
która ma grubość wynoszącą od 0,015 mm do około 0,2 mm.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas przynajmniej części czasu
wykonywania zgrzeiny wzdłużnych krawędzi (20) drugiej folii (12) z pierwszą folią (10) wywiera się nacisk na pierwszą folię (10) i na drugą folię (12), powodujący mocniejsze połączenie
obu folii ze sobą.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stosuje się nacisk od około 0.1 kg/cm do
około 7 kg/cm .
*
*
*
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wielokomorowego pojemnika cylindrycznego, zwłaszcza przez łączenie jego ścian, a w szczególności sposób mocowania wewnętrznych ścian działowych pojemnika cylindrycznego, tak aby powstał pojemnik wielokomorowy.
Istnieje wiele technologii wytwarzania wielokomorowych pojemników cylindrycznych.
Prezentowany wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania pojemnika cylindrycznego, w którym
każda komora styka się z zewnętrzną ścianą pojemnika i rozciąga się wzdłuż pojemnika od końcówki wylotowej do jego podstawy, w odróżnieniu od pojemników typu „rura w rurze”, w których poszczególne komory rozmieszczone są koncentrycznie. Zauważono, że układ, w którym
każda komora styka się ze ścianą zewnętrzną, a więc ściana zewnętrzna pojemnika jest częścią
każdej z komór, zapewnia większą kontrolę odprowadzania zawartości pojemnika cylindrycznego. Przy zastosowaniu takiej konstrukcji wielokomorowego pojemnika cylindrycznego
osiąga się bardziej jednorodny sposób odprowadzania zawartości każdej z komór.
Jednym z problemów występujących podczas wytwarzania takich wielokomorowych pojemników jest sposób łączenia wewnętrznych ścian działowych ze ścianą zewnętrzną.
W opisie patentowym DE 19522169 ujawniono sposób, w którym ściana wewnętrzna
łączona jest ze ścianą zewnętrzną przed uformowaniem cylindrycznego korpusu, poprzez
połączenie dwóch wzdłużnych krawędzi ściany wewnętrznej ze ścianą zewnętrzną. Przy za-
185 224
3
stosowaniu tej techniki ściana wewnętrzna jest nałożona na zewnętrzną ścianę pojemnika cylindrycznego, przy czym obie te powierzchnie są ułożone płasko względem siebie. Dwie krawędzie
wzdłużne wewnętrznej ściany działowej są następnie łączone z wewnętrzną powierzchnia, zewnętrznej ściany pojemnika cylindrycznego. Po połączeniu wzdłużnych krawędzi ściany zewnętrznej ze sobą, utworzony zostaje pojemnik cylindryczny z dwiema komorami. Pojemnik ten
może być pojemnikiem cylindiycznym trój lub więcej komorowym jeśli tylko zastosowane zostaną dodatkowe ściany wewnętrzne.
Problem, który powstaje przy formowaniu takich pojemników cylindrycznych jest związany
z połączeniem wewnętrznych ścian działowych ze ścianą zewnętrzną. Połączenie to musi być
wytrzymałe, nieprzepuszczalne, a poza tym nie pozostawiające żadnych śladów lub zniekształceń na zewnętrznej powierzchni zewnętrznej ściany cylindrycznej. Jakiekolwiek odkształcenia spowodują zniekształcenie umieszczonego na zewnątrz wzoru dekoracyjnego.
Takie zniekształcenie jest niedopuszczalne ponieważ może niekorzystnie wpłynąć na wygląd produktu i wrażeniu, jakie wywiera on na potencjalnym nabywcy. Produkt wygląda na zniszczony.
Wypróbowano różne techniki próbując uzyskać trwałe połączenie wewnętrznych ścian
działowych z wewnętrzną powierzchnią zewnętrznej ściany pojemnika cylindrycznego. Konwencjonalne połączenie zgrzewane utworzone przez przyłożenie rozgrzanej płytki dociskowej do powierzchni wewnętrznej ściany działowej stwarza problem polegający na podatności
wewnętrznej ściany działowej na przyklejanie się do rozgrzanej powierzchni płytki dociskowej. Stwierdzono również, że łączenie za pomocą ultradźwięków nie jest skuteczne w przypadku tworzenia wytrzymałych połączeń, ponieważ cienka wewnętrzna ściana działowa jest
podatna na uszkodzenia wskutek działania ultradźwięków. Jedyną techniką, którą okazała się
przydatna przy wykonywaniu mocnych połączeń z opłacalną prędkością, bez zniekształcenia
zewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej jest technika zgrzewania taśmowego, w której
taśma stykająca się z zewnętrzną powierzchnią ściany zewnętrznej ma temperaturę niższą niż
taśma, która styka się z powierzchnią ściany działowej. W taki sposób wytwarza się mocne
połączenia nie zniekształcając zewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej.
Zgrzewarki taśmowe przeważnie posiadają dwie obracające się taśmy. Jedna taśma styka
się z zewnętrzną powierzchniąjednego z materiałów, który ma zostać połączony, a druga taśma
styka się z zewnętrzną powierzchnią drugiego materiału.
Urządzenie i sposób zgrzewania taśmowego folii przy wytwarzaniu opakowań,
opisano w poradniku: Saechtling, Tworzywa Sztuczne, wydanym przez WNT 2000 i Carl
Hansen Verlag, 1995.
W prezentowanym przypadku jednym z materiałów jest ściana działowa komory, a drugim materiałem jest zewnętrzna ściana pojemnika cylindrycznego. Taśmy mogą być metaliczne,
ceramiczne lub wykonane z tworzywa sztucznego. Taśmy wykonane z tkanych włókien szklanych
powlekanych politetraflouroetylenem (PTFE) okazały się bardzo skuteczne. PTFE zachowuje się
stabilnie w podwyższonych temperaturach i posiada bardzo śliską powierzchnię. Nie przykleja się
do materiałów z którymi się styka. W sposobie według wynalazku wykorzystuj e się zgrzewarkę taśmową której taśma stykająca się z zewnętrzną powierzchnią ściany zewnętrznej utrzymywana
jest w niższej temperaturze. Technika ta rozwiązuje problem wytwarzania wytrzymałych
połączeń z opłacalną prędkością, bez zniekształceń na zewnętrznej powierzchni zewnętrznej
ściany pojemnika.
Sposób wytwarzania wielokomorowego pojemnika cylindrycznego, w którym nakłada
się przynajmniej drugą folię na pierwszą folię, następnie zgrzewa się wzdłużne krawędzie drugiej folii z pierwszą folią, styka się ze sobą i zgrzewa wzdłużne krawędzie pierwszej folii
tworząc zewnętrzny, cylindryczny korpus pojemnika, po czym mocuje się do jednego z krańców
cylindrycznego korpusu dyszę wylotową według wynalazku charakteryzuje się tym, że
wzdłużne krawędzie drugiej folii zgrzewa się taśmowo z pierwszą folią stykając z pierwszą folią
taśmę, która ma niższą temperaturę niż taśma stykająca się drugą folią.
Korzystnie, z pierwszą folią styka się taśmę, która ma temperaturę od około 25°C do około
200°C, a najlepiej od około 50°C do około 150°C niższą, niż taśma stykająca się z drugą folią.
4
185 224
Pierwsza i druga folia mogą być wykonane z przynajmniej jednej warstwy poliolefiny.
Poliolefinę, korzystnie, wybiera się z grupy zawierającej polietylen, polipropyleny, polibutany, kopolimery etylanowo enenolowe, kopolimery etylenowo octanowinylowe, styreny akrylonitrylo-butadienu oraz poliestry i mieszanki powyższych.
Pierwsza folia, korzystnie, ma grubość wynoszącą od 0,2 mm do około 0,5 mm, a druga folia ma grubość wynoszącą od 0,015 mm do około 0,2 mm.
Podczas przynajmniej części czasu wykonywania zgrzeiny wzdłużnych krawędzi drugiej
folii z pierwszą folią korzystnie wywiera się nacisk na pierwszą folię i na drugą folię, powodujący mocniejsze połączenie obu folii ze sobą.
Nacisk może wynosić od około 0,1 kg/cm do około 7 kg/cm2.
W technice zgrzewania taśmowego jedna z taśm styka się z powierzchnią wewnętrznej ściany działowej, natomiast druga taśma styka się z zewnętrzną powierzchnią ściany zewnętrznej.
Taśma, która styka się z powierzchnią wewnętrznej ściany działowej ma temperaturę
w przybliżeniu równą lub wyższą od temperatury zgrzewania tworzywa sztucznego, z którego
wykonana jest wewnętrzna ściana działowa. Jest to temperatura wystarczająca do podniesienia
temperatury zgrzewanego tworzywa do temperatury w zakresie od około temperatury topnienia do około 15°C poniżej temperatury topnienia. Czas kontaktu wynosi około od 0,05 do 20 sekund, a korzystnie od 0,5 do 10 sekund. Nacisk w chwili kontaktu taśmy na folię z tworzywa
może w najkorzystniejszym wariancie wynosić około 0,25kg/cm2 do około 4 kg/cm2.
Dzięki temu, że taśma stykająca się z wewnętrzną ścianą działową ma temperaturę wyższą
od temperatury taśmy, która styka się z zewnętrzną powierzchnią ściany zewnętrznej/ taśma stykająca się ze ścianą zewnętrzną absorbuje energię cieplną, pochodzącą od drugiej taśmy,
utrzymując temperaturę zewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej poniżej temperatury,
która mogłaby spowodować zniekształcenie powierzchni. Po wykonaniu zgrzewy, jest on
chłodzony strumieniem powietrza lub przez zetknięcie z ochłodzoną taśmą.
Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia wewnętrzną ścianę działową nałożoną na ścianę zewnętrzną przed
zgrzaniem; fig. 2 schematycznie przestawia zgrzewarkę taśmową; fig. 3 przedstawia przekrój
poprzeczny pojemnika cylindrycznego wraz z wewnętrzną ścianą działową.
Celem wynalazku jest wytworzenie wytrzymałego połączenia przy zachowaniu dużej prędkości, bez powodowania powstania zniekształceń na zewnętrznej powierzchni tworzywa sztucznego, z którego wykonano ścianę zewnętrzną.
Na figurze 1 przedstawiono wewnętrzną ścianę działową wykonaną z drugiej folii 12,
nałożoną na ścianę zewnętrzną wykonaną z pierwszej folii 10. Wzdłużne krawędzie 18 i 20 wewnętrznej ściany działowej mocowane są do ściany zewnętrznej wzdłuż jej krawędzi podłużnych.
Operacja powyższa j est realizowana przy wykorzystaniu zgrzewarki taśmowej przedstawionej na
fig. 2. Zgrzewarka taśmowa zawiera taśmy 30_i 32. Taśma 30 nałożona jest na koła pasowe 34 i 36,
zaś taśma 32 na koła 38 i 40. Grzejnik 31 podgrzewa taśmę 30, a grzejnik 33 podgrzewa taśmę 32.
Grzejniki te są niezależnie sterowane, każdy podgrzewa odpowiednią taśmę. Każdy grzejnik styka się z odpowiednią taśmą i dociśnięty jest do niej z odpowiednią siłą którą jest regulowana.
Koła dociskowe 35(A) i 35(B) ściskają folię pomiędzy taśmami 30 i 32. Koła dociskowe są regulowane przez co siła jaką wywierają może być regulowana.
Bloki chłodzące 42 i 44 chłodzą taśmy 30 i 32 oraz obszary zgrzeiny, w miarę jak przechodzą one przez ten obszar zgrzewarki taśmowej. Każdy blok chłodzący styka się z odpowiednią taśmą przy zachowaniu odpowiedniej, regulowanej siły docisku. Wszystkie taśmy
stykają się z obszarem zgrzeiny, a nie z całą powierzchnią folii 10 i 12. Ściany, które m ają zostać
zgrzane, w miejscu zgrzeiny przechodzą przez zgrzewarkę taśmową. Grzejniki są regulowane
tak, aby zapewniały wytrzymałe połączenie, ale nie wywołały zniekształceń na zewnętrznej
powierzchni warstwy zewnętrznej. Jak widać, ściana zewnętrzna jest warstwą dolną, awewnętrzna ściana działowa jest ułożona na ścianie zewnętrznej. Grzejnik 31 jest nastawiony na
wyższą temperaturę, niż grzejnik 33. Nacisk stosowany przy zgrzewaniu regulowany jest
przez regulację siły z jaką dociskane są do siebie koła dociskowe 35 (A) i 35 (B) oraz grzejniki do
185 224
5
odpowiednich taśm. Grzejnik 31 ma taką temperaturę, że utrzymuje temperaturę taśmy 30 przynajmniej o 25°C do 200°C, a korzystnie o około 50°C do około 150°C powyżej temperatury taśmy 32,
która jest podgrzewana przez grzejnik 33. W jednym z korzystnych przykładów wykonania grzejnik 33 ma temperaturę otoczenia, to znaczy że grzejnik 33 jest wyłączony, a zgrzewanie jest realizowane wyłącznie przez grzejnik 31. Grzejnik 31 oddaje ciepło do wewnętrznej ściany działowej
przy wykorzystaniu podgrzewanej taśmy 30. W ten sposób ciepło nie jest przekazywane bezpośrednio do zewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej. Jednakże, taśma 33 będzie podgrzewana
przez kontakt z zewnętrzną stroną zewnętrznej ściany pojemnika cylindrycznego.
Koła dociskowe 35 (A) i 35(B) są ustawione tak, aby wywierały nacisk równy około
0,1 kg/cm2 do około 7 kg/cm2, a korzystnie około od 0,25 kg/cm2 do około 4 kg/cm2. Podobnie,
grzejniki 31, i 33, oraz bloki chłodzące 42 i 44, naciskają na odpowiednie taśmy z podobnymi
siłami co koła dociskowe. Nacisk grzejników, kół dociskowych oraz bloków chłodzących może
być jednakowy lub zróżnicowany. Zmiękczone warstwy tworzywa są więc do siebie dociskane, co sprzyja powstaniu mocnej zgrzeiny. W ostatnim etapie zgrzewania taśmowego, połączone folie przechodzą przez bloki chłodzące.
Figura 3 jest częściowym przekrojem poprzecznym pojemnika cylindrycznego posiadającego zewnętrzną ścianę z pierwszej folii 10 oraz wewnętrzną ścianę z drugiej folii 12. Ściana
wewnętrzna jest przymocowana do ściany zewnętrznej wzdłuż krawędzi 18 i krawędzi 20.
Zgrzeina ma od 1mm do około 5 mm szerokości, jest ciągła, ma dużą wytrzymałość, a zewnętrzna powierzchnia ściany zewnętrznej jest gładka i nie zawiera żadnych zniekształceń. Dolne zawijane zamknięcie 22 zamyka dół pojemnika. Górna część posiada przymocowaną dyszę wylotową.
Powyższy opis przedstawia korzystne przykłady wykonania procesów łączenia wewnętrznej ściany działowej ze ścianą zewnętrzną pojemnika cylindrycznego. Jakiekolwiek modyfikacje, które wykorzystają opisane powyżej sposoby wchodzą w zakres wynalazku.
185 224
FIG. 1
FIG. 3
FIG. 2
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.
Cena 2,00 zł.