DE10100210C1 - Vorrichtung zum thermischen Verschweißen von thermoplastischen Fußbodenbelägen - Google Patents

Vorrichtung zum thermischen Verschweißen von thermoplastischen Fußbodenbelägen

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum thermischen Verschweißen von thermoplastischen Fußbodenbelägen unter Verwendung einer Nut im Belag und einer thermoplastischen Schnur zur Verbindung der Fußbodenbeläge durch Erwärmung. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum thermischen Verschweißen von thermoplastischen Fußbodenbelägen zu entwickeln, mit denen die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und mit denen eine gleichmäßig gute Qualität der Verbindungsnaht ohne Verbrennungsgefahr für den Ausführenden und mit minimalem Erwärmungsgrad der weiteren Umgebung mit wenigen Arbeitsgängen gewährleistet wird, wird durch eine Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Ultraschallwandler (1) mit einer Sonotrode (2), deren Spitze (3) in der unteren Kontur der Geometrie einer in den zu verschweißenden Belag (4) eingebrachten Nut und in der oberen Kontur der Schnurgeometrie angepasst ist, mit einer Andruckvorrichtung (6) und der thermoplastischen Schnur (8) so verbunden ist, dass die thermoplastische Schnur (8) in die Nut und mit der Unterseite an die Spitze (3) der Sonotrode (2) gedrückt ist, sodass sowohl die Oberflächenkontur der Nut im Belag als auch die Unterseitenkontur der thermoplastischen Schnur (8) thermisch erwärmt und miteinander dicht verschmolzen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Verschweißen von thermoplastischen Fußbodenbelägen wie Fußbodenbeläge aus Linoleum, PVC, Kautschuk unter Verwendung einer thermoplastischen Hilfsschnur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist allgemein bekannt, zum Verschweißen von Fußbodenbelägen ein Heißluftgebläse zu verwenden (Prospekt der Firma R. Westermann: "Fußbodentechnik 2000", Seiten 67-69). Durch das Heißluftgebläse wird automatisch oder manuell geführt eine thermoplastische Hilfsschnur erwärmt und in eine in den Bodenbelag eingefräste Nut gedrückt. Dabei wird der Fußbodenbelag insgesamt erwärmt. Es kommt häufig, insbesondere in Arbeitspausen, zu einem Aufschmelzen des Belages und zu Verbrennungen. Die Arbeitsgeschwindigkeit ist gering, die notwendigen Abkühlzeiten sind lang. Es ist ein unbefriedigend hoher Energieeinsatz notwendig, die Effizienz der Verschweißvorgänge ist gering. Die bekannten Handgeräte sind infolge ihres hohen Gewichtes schwer zu bedienen. Es sind des weiteren mehrere Arbeitsschritte notwendig, die Verschweißqualität ist oft unzureichend. Bestimmte Materialkombinationen wie Gummibeläge können nicht miteinander verschweißt werden.
Aus der DE 199 07 615 A1 ist ein Verfahren zum Stumpfschweißen von Kunststoffbahnen oder -folien bekannt, welches Ultraschall verwendet, um die vorher geschnittenen und über einen Heizkeil erwärmten Materialbahnen zu fügen. Dieses Verfahren ist nicht zum thermischen Verschweißen von bereits verlegten und verklebten Fußbodenbelägen geeignet, weil die Schweißwerkzeuge Formkeil und Ultraschallamboss nicht wie vorgesehen unter den Fußbodenverlag gebracht werden können.
Aus der DE 41 03 740 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Plastifizieren von Kunststoff mittels Ultraschall bekannt.
Die US 5 855 706 A beschreibt Verfahren, nach denen bei der Behandlung von thermoplastischen Werkstücken die Amplitude und die Einstrahlungsintensität der Ultraschallenergie zeitabhängig in Abhängigkeit von den Parametern des Werkstückes variiert werden. Auch diese Verfahren können nicht bei bereits verlegten und verklebten Fußbodenbelägen angewendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum thermischen Verschweißen von thermoplastischen Fußbodenbelägen zu entwickeln, mit der die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und mit der eine gleichmäßig gute Qualität der Verbindungsnaht ohne Verbrennungsgefahr für den Ausführenden und mit minimalem Erwärmungsgrad der weiteren Umgebung mit wenigen Arbeitsgängen energieeffizient gewährleistet wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallwandler mit einer Sonotrode, deren Spitze in der unteren Kontur der Geometrie einer in den zu verschweißenden Belag eingebrachten Nut und in der oberen Kontur der Schnurgeometrie angepasst ist, mit einer Andruckvorrichtung und der thermoplastischen Schnür so verbunden ist, dass die thermoplastische Schnur in die Nut und mit der Unterseite an die Spitze der Sonotrode gedrückt ist, sodass sowohl die Oberflächenkontur der Nut im Belag als auch die Unterseitenkontur der thermoplastischen Schnur thermisch erwärmt und miteinander dicht verschmolzen werden.
Mit der Vorrichtung nach der Erfindung wird gewährleistet, dass nur die Flächen, die miteinander verbunden werden sollen, erwärmt und geschmolzen werden. Über die Regelung der Größe der Ultraschall- Amplitude und der Vorschubgeschwindigkeit ist der Prozess der Erwärmung und Verschweißung sehr genau einstellbar (Leistungseintrag der Ultraschallenergie pro cm Vorschub).
Es wird eine wesentlich geringere Wärmeeintragsenergie als bei den bekannten Verfahren benötigt. Der Eintrag der Wärmeenergie erfolgt mit einem Arbeitsgang, ohne dass ein Einfallen der Schweißnaht befürchtet werden muss.
Die Verbindungsnaht ist von gleichbleibender Qualität und wasserdicht. Es können alle thermoplastischen Materialien wie Linoleum, Kautschuk, PVC miteinander verschweißt werden.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs­ beispiel einer Vorrichtung zum thermischen Verschwei­ ßen von Bodenbelägen näher erläutert. In der einzigen Figur ist in einer schematischen Darstellung die Vor­ richtung mit den wesentlichen Baugruppen dargestellt.
Danach besteht die Vorrichtung nach der Erfindung im wesentlichen aus einem Ultraschall-Wandler 1 mit einer Sonotrode 2, deren Spitze 3 in der unteren Kontur der äußeren Nutform im Belag 4 und in der oberen Kontur der Schnurgeometrie angepasst ist, einem Führungsrad 5, ei­ ner Andruckvorrichtung 6, welche hier aus einem An­ druckrohr 10, einer über eine Welle 12 beweglichen Win­ kelkonstruktion 13, 14 mit Andruckelement 15 gebildet ist, einem Vorrat 7 einer thermoplastischen Schnur 8.
Die Vorrichtung wird zum Beispiel durch den Anpress­ druck eingeschaltet, der entsteht, wenn die Sonotrode 2 mit der thermoplastischen Schnur 8 in die Nut des Belages 4 am Anfang einer Verbindungsnaht eingebracht und fixiert wird. Durch Anheben der Vorrichtung kann die Vorrichtung wieder ausgeschaltet werden. Es kann aber auch ein Schaltelement vorgesehen sein.
In den zu verschweißenden Belag 4 wird in bekannter Weise eine Nut in der gewünschten Form eingebracht, z. B. eingefräst.
Die Schnur 8 wird am Beginn der Verbindungsnaht manuell oder automatisch in die Nut eingelegt und dort fixiert.
Der Ultraschall-Wandler 1 mit der Sonotrode 2 wird mit der Sonotrodenspitze in die Nut eingedrückt und in der Nut zusammen mit der Schnur 8 so geführt, dass die Schnur 8 sich unter dem Andruckrohr 10 mit der Führungszunge 11 der Andruckvorrichtung 6 an die schwingende Sonotrode 2 drückt und sich dabei durch die Ultraschalleinwirkung (Reibungswärme) an der Unterseite bis zur Schmelztemperatur der Schnur 8 erwärmt.
Gleichzeitig wird die schwingende Sonotrode 2 so in die Nut gedrückt, dass sich die Oberflächenkontur der Nut bis zur Schmelztemperatur des Belages 4 erwärmt.
Die Andruckvorrichtung 6 drückt dabei sowohl die Schnur 8 an die Sonotrode 2 als auch in die Nut.
Die Unterseite der Schnur 8 wird mit der Oberfläche der Nut dicht verschmolzen.
Zum Beseitigen von eventuell überstehendem Material kann ein Glättschnitt vorgesehen werden.
Die Oberseite der Schnur 8 bleibt dabei kalt. Es werden nur die Flächenbereiche bis zur Schmelztemperatur erwärmt, die miteinander verbunden werden.
Das Führungsrad 5 dient zum Abstützen und Führen der Vorrichtung, wobei Griffe 9 eine leichte und genaue Handhabung der Vorrichtung gewährleisten.
In Abhängigkeit von der Art des Belages 4 ist ein Lei­ stungseintrag zwischen 5 und 150 Watt, die Einstellung einer Ultraschall-Amplitude von 10 bis 150 µm und die Anwendung einer Arbeitsgeschwindigkeit von 2 cm/Sekunde zweckmäßig.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum thermischen Verschweißen von thermoplastischen Fußbodenbelägen unter Verwen­ dung einer Nut im Belag und einer thermoplasti­ schen Schnur zur Verbindung der Fußbodenbeläge durch Erwärmung mittels Ultraschall, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallwand­ ler (1) mit einer Sonotrode (2), deren Spitze (3) in der unteren Kontur der Geometrie einer in den zu verschweißenden Belag (4) eingebrachten Nut und in der oberen Kontur der Schnurgeometrie ange­ passt ist, mit einer Andruckvorrichtung (6) und der thermoplastischen Schnur (8) so verbunden ist, dass die thermoplastische Schnur (8) in die Nut und mit der Unterseite an die Spitze (3) der Sono­ trode (2) gedrückt ist, sodass sowohl die Ober­ flächenkontur der Nut im Belag als auch die Unter­ seitenkontur der thermoplastischen Schnur (8) thermisch erwärmt und miteinander dicht verschmolzen werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Andruckvorrichtung (6) aus einem Andruckrohr (10) mit einer Führungszunge (11) für die thermoplastische Schnur (8) und aus einer über eine Welle (12) beweglichen Winkel­ konstruktion (13, 14) und einem einstellbaren Andruckelement (15) gebildet ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschall- Leistungseintrag in Abhängigkeit vom zu verschwei­ ßenden Material im Bereich von 5 bis 150 W und in einem Amplitudenbereich von 10 bis 150 µm erfolgt.
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