CH439910A - Verfahren zur Herstellung einer Siegelvorrichtung für das Siegeln von thermoplastischem Material - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung einer Siegelvorrichtung für das Siegeln von thermoplastischem Material
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Siegelvorrichtung für das Siegeln von thermoplastischem Material durch Anordnung bandförmiger Metallteile mit guter mechanischer Haftung an einer an der Oberfläche geschliffenen Unterlage, die aus keramischem Material mit elektrisch isolierenden und wärmeisolierenden Eigenschaften besteht.



   In der heutigen Technik tritt manchmal das Problem auf, Metallgegenstände in einer solchen Weise zu befestigen, dass sie von einem tragenden Rahmen isoliert sind. Dies ist beispielsweise der Fall bei sogenannten Heisssiegelbacken, d. h.   Siegelvorrichtungen,    die dazu bestimmt sind, thermoplastische Materialien mit Hilfe von Wärme und Druck zu siegeln.



   Eine Siegelvorrichtung des oben erwähnten Typs besteht im allgemeinen aus einem Paar von zusammenarbeitenden Siegelbacken, die gegeneinander gepresst werden können und von denen mindestens eine mit sogenannten Heizbändern, d. h. dünnen metallischen Bändern von elektrischem Widerstandsmaterial, versehen ist, die durchLeiten eines elektrischen Stromes durch die Bänder erhitzt werden. Da es aus verschiedenen Gründen erwünscht ist, dass die Heizbänder der Siegelbacken eine kleine Wärmekapazität haben, sollten sie dünn sein, so dass die Wärme sich leicht verteilen kann.



  Da jedoch dünne Heizbänder weitgehend keine eigene Starrheit besitzen, müssen sie auf eine ebene Unterlage oder einen ebenen Träger angeordnet werden, gegen den die Bänder ruhen können, wenn sie während der Siegeloperation gegen das zum Siegeln bestimmte thermoplastische Material gepresst werden.



   Die Heisssiegelbacken, die zurzeit am häufigsten auftreten, bestehen im wesentlichen aus einem Metallrahmen, der als Unterlage für die Heizbänder dient und auf dem eine isolierende Platte aus beispielsweise Steatit in einer solchen Weise angeordnet ist, dass die Heizbänder von dem Metallrahmen isoliert sind. Demgemäss sind die Heizbänder nicht an der Steatitplatte befestigt, sondern sind lediglich über sie ausgestreckt und sind an isolierten Befestigungspunkten an den Enden der Heizbänder sicher befestigt.



   Der Nachteil dieser Heisssiegelbacken besteht darin, dass die Heizbänder gedehnt werden, wenn sie erhitzt werden, und aus diesem Grund kann kein Stromimpuls durch die Heizbänder geschickt werden, wenn die Backe nicht gegen einen zu siegelnden Gegenstand oder gegen eine Unterlage oder einen Träger einer anderen Art gepresst sind.



   In der Praxis hat es sich gezeigt, dass die Heizbänder, selbst wenn die Siegelbacke gegen ein zu siegelndes Objekt gepresst ist, sich örtlich von der Unterlage erheben kann und in einer solchen Weise thermisch isoliert werden kann, dass das Band an dieser Stelle abgebrannt werden kann. Ferner können wiederholte Biegebewegungen des Bandes Ermüdungsbrüche hervorrufen.



   Diese Nachteile werden insbesondere wichtig, weil gemäss der modernen Technik hergestellte Siegelungen oft mit Hilfe von schnellen Wärmeimpulsen hergestellt werden, die hinsichtlich sowohl Dauer als auch Intensität sorgfältig ausgewogen werden müssen. Heisssiegelbacken mit lose montierten Heizbändern erhalten jedoch nicht genügend   wohldefinierte    thermische Eigenschaften für das Impuls siegeln, da die Wärmezerstreuung der Heizbänder sowohl von der Kraft, mit der die Heizbänder gegen die Unterlage gepresst werden, als auch von isolierenden oder Wärme zerstreuenden Verunreinigungen, falls vorhanden, die zwischen die Heizbänder und die dauernde liegende isolierende Schicht treten können, abhängt.



   Um eine gute Haftung zwischen Metallteilen, wie z. B. Heizbänder, und einer isolierenden Oberfläche, z. B. einem gesinterten Metalloxyd, herbeizuführen, wird nach dem Verfahren gemäss der Erfindung vorgeschlagen, dass die genannten Metallteile in einer gewünschten Anordnung auf der Oberfläche der geschliffenen Unterlage angeordnet und mit beträchtlicher Kraft gegen diese Oberfläche gepresst werden, während  gleichzeitig ein elektrischer Strom mit hoher Intensität durch die Metallbänder geschickt wird, die dadurch auf eine hohe Temperatur erhitzt werden.



   Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der beiliegenden Zeichnung hervor, die eine als Beispiel gewählte Ausführungsform der Erfindung zeigen und in denen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Heisssiegelbacke und
Fig. 2 einen Schnitt durch die gleiche Heisssiegelbakke zeigen.



   Da die vorstehend erwähnten Heisssiegelbacken ein wichtiges Gebiet darstellen, innerhalb dessen die Erfindung vorteilhafterweise verwendet werden kann, wird die Erfindung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem die bandförmigen Metallteile, die an der isolierenden Unterlage befestigt werden sollen, aus Heizbändern aus Widerstandsmaterial bestehen und das gewünschte Endprodukt eine Heisssiegelbacke ist.



   Fig. 1 zeigt einen an der Oberfläche geschliffenen Metallrahmen 1 aus Stahl, dem eine gewünschte Form verliehen ist und der mit den erforderlichen Kühldurchlässen 6 versehen ist, worauf der Metallrahmen 1 in einer bekannten Weise durch Flammspritzen mit einer isolierenden, vorzugsweise keramischen Materialschicht 2, z. B. gesinterten Chromoxyd, überzogen ist, das unter dem Handelsnamen  Rokide C  auf den Markt gebracht wird. Die oberste Oberfläche der  Rokide-C  Schicht 2 wird dann geschliffen, so dass sie eine ebene und dichte Oberfläche bildet, auf der dünne Bänder eines metallischen Widerstandsmaterials angeordnet sind.



   Wenn die Heizbänder 4, die aus Metall bestehen, in der gewünschten Stellung auf den mit gesintertem Chromoxyd überzogenen Rahmen angeordnet worden sind, wird der Rahmen in eine Presse montiert. Die Heizbänder 4, die aus Widerstandsmaterial bestehen, werden an ihren Enden 7 mit einer Stromquelle verbunden, die dazu eingerichtet ist, kurze Stromimpulse von hoher Intensität abzugeben. Zwischen den Heizbändern und den Backen der Presse werden einerseits eine Glimmerscheibe, um die Heizbänder 4 elektrisch von der Presse zu isolieren, und andererseits eine mit Gummi überzogene Stahlplatte angeordnet, deren Zweck darin besteht, die Presskraft gleichmässig über die Oberfläche der Heizbänder zu verteilen.



   Die Heizbänder 4 werden gegen den Überzug 2, der aus den Metallrahmen 1 aufgebracht ist, mit einem Druck von etwa 3000 kg/cm2 gepresst, während gleichzeitig ein kraftvoller Stromimpuls durch die Heizbänder 4 geleitet wird, die dadurch kurz erhitzt werden und weich werden und infolge des hohen Berührungsdruckes gegen den Chromoxydüberzug in einer Berührungszone 5 chemisch an den Überzug gebunden werden oder damit legiert werden. Durch Variieren der Zusammensetzung des Metalloxydes und der Temperatur der Heizbänder ist es natürlich möglich, gute Verankerungsergebnisse mit einem variierenden Druck von z. B. 500 bis 5000 kg/cm2 zu erhalten, aber die oben angegebene Zahl 3000 kg/cm2 hat sich in den in dieser Ausführungsform erwähnten Materialkombinationen als vorteilhaft erwiesen.



   Wenn diese Heisssiegelbacke (gezeigt in Fig. 2) hergestellt wird, wird einem an der Oberfläche geschliffenen Stahlrahmen 1 die gewünschte Form gegeben, und er wird mit Kühldurchlässen 6 versehen, worauf der Metallrahmen 1 durch Flammspritzen mit einer isolierenden keramischen Materialschicht 2, z. B. gesintertem Aluminiumoxyd, das unter dem Handelsnamen  Rokide A  auf den Markt gebracht wird, überzogen wird. Die Oberfläche der Aluminiumoxydschicht 2 wird danach geschliffen.



   Wenn die Heizbänder 4 in der gewünschten Stellung auf der metallüberzogenen Oxydschicht 2 angeordnet worden sind, wird der Rahmen 1 in eine Presse montiert. Die Heizbänder 4, die aus Widerstandsmaterial bestehen, werden an ihren Enden 7 an eine Stromquelle angeschlossen, die dazu geeignet ist, kurze Stromimpulse mit hoher Intensität abzugeben. Zwischen den Heizbändern und den Backen der Presse werden einerseits eine Glimmerscheibe, um die Heizbänder 4 elektrisch von der Presse zu isolieren, und andererseits eine mit Gummi überzogene Stahlplatte angeordnet, deren Zweck darin besteht, die Presskraft gleichmässig über die Oberfläche der Heizbänder zu verteilen.



   Die Heizbänder 4 werden gegen die Oxydschicht 2, die auf dem Metallrahmen 1 aufgebracht ist, mit einem Druck von etwa 1000 bis 3000 kg/cm2 gepresst, während gleichzeitig ein kraftvoller Stromimpuls durch die Heizbänder 4 geschickt wird, die dadurch kurz erhitzt werden und infolge des hohen Berührungsdruckes gegen die Oxydschicht weich werden, wodurch sie verschweisst werden, wobei weniger davon in einer Zone 5 damit legiert wird.



   Die Heisssiegelbacke ist nach der erwähnten Operation bereit für die Verwendung als Heisssiegelbacke.



   Die   erflndungsgemäss    hergestellte Heisssiegelbacke hat grosse Vorteile im Vergleich mit bekannten Siegelbacken, da sie wohldefinierte thermische Eigenschaften und derart gute Haftung zwischen den Heizbändern und der Unterlage aufweist, dass ein Stromimpuls durch die Heizbänder geschickt werden kann, ohne dass die letzteren gegen irgendeine Unterlage gepresst werden.



  Diese letztere Möglichkeit ist von Bedeutung in den Fällen, in denen die Heisssiegelbacke nach der Siegeloperation an dem zu siegelnden Gegenstand haftet und ihr ein kurzer ablösender Impuls zugeführt wird, wenn sie von dem zu siegelnden Gegenstand entfernt wird, um die Haftung zwischen dem zu siegelnden Gegenstand und der siegelnden Backe durch örtliche Oberflächenerhitzung zu beseitigen. Ein weiterer Vorzug des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass der Metallkörper der Heissiegelbacke während des Befestigens der Heizbänder nicht in einem erheblichen Ausmass erhitzt wird, wodurch Wärmespannungen in dem Metallkörper vermieden werden und die Bildung von Oxyd auf der Metalloberfläche verhindert wird.



   Die hier dargestellte und beschriebene Ausführungsform dient lediglich dazu, die Erfindung und ein spezielles Anwendungsgebiet dafür zu veranschaulichen.



  Natürlich kann die Erfindung viele andere Anwendungszwecke haben, als die Herstellung von Heisssiegelbacken, z. B. elektrische Berührungsmittel oder einen gedruckten Stromkreis für hohe Stromintensitäten, wo ein Leitungsmuster mit guter Haftung auf einer isolierenden Unterlage aufgebracht werden soll.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Herstellung einer Siegelvorrichtung für das Siegeln von thermoplastischem Material durch Anordnung bandförmiger Metallteile mit guter mechanischer Haftung an einer an der Oberfläche geschliffenen Unterlage, die aus einem keramischen Material mit elektrisch isolierenden und wärmeisolierenden Eigenschaften besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Metallteile in gewünschter Anordnung auf der Oberfläche der geschliffenen Unterlage angeordnet werden, und mit beträchtlicher Kraft gegen die genannte Oberfläche gepresst werden, während gleichzeitig ein elektrischer Strom von hoher Intensität durch die Metallbänder geschickt wird, wodurch die Bänder auf eine hohe Temperatur erhitzt werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbänder aus schmalen und dünnen Bändern von elektrischem Widerstandsmaterial, z. B. Invar, bestehen.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material aus einem gesinterten Metalloxyd, z. B. Chromoxyd, besteht.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile mit einem praktisch gleichmässig verteilten Druck von 500 bis 5000 kg/cm2 gegen die Oberfläche der geschliffenen Unterlage gepresst werden.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile mit Hilfe eines kurzen Stromimpulses, der durch sie geschickt wird, auf ihren Schmelzpunkt erhitzt werden.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material aus gesintertem Aluminiumoxyd besteht.

   6. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platte von elastischem Material, z. B. Gummi, zwischen den Metallteilen und den Mitteln, die die Presskraft erzeugen, angeordnet wird, um eine gleichmässige Presskraft über die ganze Oberfläche der Metallteile zu schaffen.

   7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Unterlage, vorzugsweise aus gesintertem Metalloxyd, mit Hilfe des Flammspritzens auf dem Metallrahmen angeordnet wird.

   PATENTANSPRUCH II Siegelvorrichtung für das Siegeln von thermoplastischem Material, hergestellt gemäss dem Verfahren nach Patentanspruch I, die aus einem Metallrahmen besteht, der mit einer keramischen Materialschicht überzogen ist, auf der metallische Bänder von Widerstandsmaterial angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Bänder mit guter Haftung an den Üb er- zug des Metallrahmens in einer solchen Weise befestigt sind, dass die Metallbänder elektrisch und thermisch von dem Metallrahmen isoliert sind.