Claims (1)
Erfindungsanspruch: ,Claim of the invention:
Verfahren zum Extrusionsschweißen thermoplastischer Halbzeuge, insbesondere von Polyolefinen ohne Vorwärmung des Halbzeugstoßes, gekennzeichnet dadurch, daß ein Zusatzwerkstoff durch einen beheizten Führungskanal zur Schweißdüse gedruckt wird, wobei der Zusatzwerkstoff eine Zone mit hoher Oberflächentemperatur passiert, die mindestens doppelt so hoch ist wie die Kristallitschmelztemperatur und deren Länge variierbar ist.A process for the extrusion welding of thermoplastic semi-finished products, in particular polyolefins without preheating the semi-finished product, characterized in that a filler material is printed by a heated guide channel to the welding nozzle, wherein the filler material passes a zone with high surface temperature, which is at least twice as high as the crystallite melting temperature and the Length is variable.
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrusionsschweißen thermoplastischer Halbzeuge, insbesondere Polyolefinen ohne Vorwärmung des Halbzeugstoßes, für alle Bereiche der Plastverarbeitungstechnik, vorzugsweise im Behälter-, Rohrleitungsund Apparatebau aus Plastwerkstoffen.The invention relates to a process for the extrusion welding of thermoplastic semi-finished products, in particular polyolefins without preheating the semi-finished product, for all areas of plastics processing technology, preferably in container, piping and apparatus construction of plastic materials.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, daß beim Extrusionsschweißen von Materialdicken über 2mm zum Vorwärmen der Nahtflanken Vorwärmelemente verwendet werden, die die zum Schweißen notwendige Wärme entweder durch einen Warmgasstrom, eine Infrarotstrahlenerwärmung oder durch direkten Kontakt mit metallischen, beheizten Formkörpern in den Grundwerkstoff einbringen. Die Erwärmung mittels Warmgas setzt an der Schweißanlage eine zusätzliche Warmgaserzeugung voraus, wobei die Temperatur des Warmgasstroms beim Auftreffen auf die Nahtflanken durch unterschiedlichen Abstand der Warmgasdüse von den Nahtflanken ungleichmäßig ist und zu lokalen Verbrennungen führen kann, wie in DE-AS 04535 ausgeführt wird. Der geschilderte Nachteil ist auch nicht durch das Verwenden von Infrarotstrahlungsquellen zu beseitigen, da hier außerdem noch das unterschiedliche Absorptions- und Reflexionsvermögen auf die gleichmäßige Flankenerwärmung Einfluß hat. Nach der DD-PS 149787 wird ein Verfahren beschrieben, mit dessen Hilfe die Nahtvorwärmung durch ein Vorwärmelement erfolgt, welches unterschiedlich beheizt und in direktem Kontakt mit den Nahtflanken steht. Nachteilig an diesem Verfahren und an allen anderen Vorwärmverfahren ist, daß alle diese Elemente, wie Düsen, Strahler usw., vor der eigentlichen Schweißdüse angeordnet sind, um die Nahtflanken auf Schweißtemperatur vorzuwärmen, damit das austretende Schweißgut eine Schweißverbindung mit dem Grundwerkstoff eingehen kann. Damit wird eine Vorlaufstrecke in der Schweißnaht benötigt, die beim Schweißen von geschlossenen Nähten, z. B. Rundnähten, Stumpf- und Kehlnähten, die ein- oder beidseitig begrenzt sind, hinderlich ist.It is known that preheating elements are used in the extrusion welding of material thicknesses above 2mm for preheating the seam flanks, which introduce the necessary heat for welding either by a hot gas flow, infrared radiation or by direct contact with metallic, heated moldings in the base material. Warming by means of hot gas requires additional hot gas generation at the welding plant, the temperature of the hot gas stream being uneven when hitting the seam flanks as a result of different distances of the hot gas nozzle from the seam flanks and can lead to local burns, as described in DE-AS 04535. The described disadvantage is also not to eliminate by the use of infrared radiation sources, since here also has the different absorption and reflectivity on the uniform edge heating influence. According to DD-PS 149787 a method is described by means of which the seam preheating is effected by a preheating element, which is heated differently and is in direct contact with the seam flanks. A disadvantage of this method and of all other preheating is that all these elements, such as nozzles, radiators, etc., are arranged in front of the actual welding nozzle to preheat the seam flanks to welding temperature, so that the exiting weld metal can enter into a welded joint with the base material. Thus, a flow path in the weld is required, the welding of closed seams, z. As round seams, butt and fillet welds, which are limited on one or both sides, is a hindrance.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, ohne zusätzliche Vorwärmung das Extrusionsschweißen von Querschnitten über 2 mm und Schweißnähten, die in sich geschlossen oder begrenzt sind, mit hoher Schweißgeschwindigkeit und guter Nahtqualität an thermoplastischen Bauteilen zu ermöglichen.The present invention aims to allow, without additional preheating, the extrusion welding of cross sections over 2 mm and welds that are self-contained or confined, with high welding speed and good seam quality on thermoplastic components.
Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Extrusionsschweißen thermoplastischer Halbzeuge zu entwickeln, das das Einbringen einer großen Wärmemenge je Zeiteinheit erlaubt, und daß durch die Temperatur des Zusatzwerkstoffs eine Grenzflächentemperatur erreicht wird, die über dem Kristallitschmelzpunkt des Grundwerkstoffs im Bereich der Nahtflanken liegt.The invention has for its object to develop a process for extrusion welding of thermoplastic semi-finished products, which allows the introduction of a large amount of heat per unit time, and that an interface temperature is reached by the temperature of the filler, which is above the crystallite melting point of the base material in the region of the seam flanks.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Zusatzwerkstoff durch einen beheizten Führungskanal zur Schweißdüse gedrückt wird, wobei der Zusatzwerkstoff eine Zone mit hoher Oberflächentemperatur passiert, die mindestens doppelt so hoch ist wie die Kristallitschmelztemperatur und deren Länge variierbar ist. Kennzeichnend ist, daß die Nahtflanken durch den eintretenden Zusatzwerkstoff, der mit Hilfe einer zusätzlichen Wärmequelle am Ende der Schweißdüse oberflächlich so hoch erhitzt wird, sich beim Berühren des an der Oberfläche auf mindestens 320cC erwärmten Zusatzwerkstoffes und den auf Normaltemperatur befindlichen zu schweißenden Bauteilen an den Nahtflanken eine Grenzflächentemperatur einstellt, die über der des Kristallitschmelzpunktes des jeweiligen Grundwerkstoffes liegt. Der aus dem Extruder mit der Massetemperatur, die sich aus dem Theologischen Prozeß im Extruder ergibt, austretende Zusatzwerkstoff wird in seiner Fließrichtung durch einen entsprechenden Führungskanal stabilisiert. Am Ende des Führungskanals befindet sich eine zusätzliche Erwärmungsstrecke, deren Oberflächentemperatur auf mindestens der zweifachen Kristallitschmelztemperatur eingestellt ist und deren Länge mindestens so bemessen ist, daß bei den unterschiedlichen Austrittsgeschwindigkeiten eine Verweilzeit von minimal 5s erreicht wird. Durch die kurze schockartige Einwirkzeit der hohen Temperatur auf den Zusatzwerkstoff entsteht noch keine Zersetzung an der Oberfläche, aber eine ausreichend hohe Oberflächentemperatur mit einer Eindringtiefe von mindestens 0,5mm.According to the invention this object is achieved in that a filler material is pressed through a heated guide channel to the welding nozzle, wherein the filler material passes a zone with high surface temperature, which is at least twice as high as the crystallite melting temperature and its length is variable. It is characteristic that the seam flanks by the incoming filler, which is superficially heated so high at the end of the welding nozzle with the help of an additional heat source, when touching the surface heated to at least 320 c C additional material and the normal temperature located to be welded components set the interface flanks an interface temperature that is higher than the crystallite melting point of the respective base material. The filler material emerging from the extruder at the melt temperature resulting from the theological process in the extruder is stabilized in its flow direction by a corresponding guide channel. At the end of the guide channel is an additional heating section whose surface temperature is set to at least twice the crystallite melting temperature and whose length is at least such that at the different exit velocities, a residence time of a minimum of 5s is achieved. Due to the short, shock-like exposure time of the high temperature to the filler material, there is no decomposition at the surface, but a sufficiently high surface temperature with a penetration depth of at least 0.5 mm.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es werden Kehlnähte an Tafeln aus Polyethylen und Polypropylen mit einer Materialdicke von 10 mm geschweißt. Der in Schweißrichtung laufende Schweißextruder drückt den Zusatzwerkstoff (Extrudat) durch den beheizten Führungskanal zurThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. Fillet welds are welded to polyethylene and polypropylene sheets with a material thickness of 10 mm. The welding extruder running in the welding direction presses the filler material (extrudate) through the heated guide channel