DE102008029007A1

DE102008029007A1 - Handschweißgerät

Info

Publication number: DE102008029007A1
Application number: DE102008029007A
Authority: DE
Inventors: Hermann Van Laak
Original assignee: Plasticon Germany GmbH
Current assignee: Plasticon Germany GmbH
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2009-12-24
Also published as: EP2293922A2; WO2009152817A2; WO2009152817A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Handschweißgerät 100, insbesondere zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen Kunststoffmaterialien, die an einer Wandung 107 zu befestigen sind, umfassend zumindest ein Andruckelement 104 und wenigstens einen elektromagnetischen Strahlungskopf 103, wobei unter Verwendung eines Schweißmittels 102 eine Verbindung herstellbar ist. Durch das Handschweißgerät 100 können insbesondere in vorteilhafter Weise Kunststoffmaterialien, beispielsweise Inlinerfolien mit Hilfe eines Schweißmittels 102 aufgeschweißt werden, wobei nur ein geringer Energieeintrag erforderlich ist und eine Plastifizierung der Inlinerfolie und das Schweißmittel 102 nur über einen begrenzten Bereich des Querschnitts erfolgt. Erfindungsgemäß ist zur Arbeitserleichterung vorgesehen, dass der Vortrieb des Handschweißgerätes 100 über das Schweißmittel 102 erfolgt, welches durch ein Antriebsmittel 101 zuführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Handschweißgerät, insbesondere zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen Kunststoffmaterialien untereinander oder mit einer Wandung, umfassend zumindest ein Andruckelement und wenigstens einen elektromagnetischen Strahlungskopf, wobei unter Verwendung eines Schweißmittels eine Verbindung herstellbar ist.
Gattungsgemäße Schweißvorrichtungen werden vorzugsweise dort eingesetzt, wo Bauteile wie Container, Gaskanäle, Wärmetauscher oder dergleichen mit einer Folie ausgekleidet werden müssen. Hierbei bestehen die Bauteile in der Regel aus einem Material, welches den statischen Anforderungen entspricht, jedoch korrosiven Medien ungeschützt ausgesetzt ist. Die Bauteilauskleidungen werden beispielsweise dort eingesetzt, wo metallische oder aus preiswerteren Kunststoffmaterialien bestehende Bauteile verwendet werden, die korrosive Gase oder Flüssigkeiten aufnehmen sollen. Die korrosiven Gase oder Flüssigkeiten stammen in der Regel von Chemikalienproduzenten und -distributoren sowie Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen und zahlreichen industriellen Prozessanlagen. Aufgrund der Größe der auszukleidenden Bauteile und der hohen Anforderungen an die Gas- und Flüssigkeitsdichtigkeit werden an die vorzusehenden Schweißnähte extrem hohe Anforderungen gestellt.
Beispielsweise wird zum Verbinden der Folienränder das Warmgasziehschweißen oder das elektrische Widerstandsschweißen oder das Heizelementkontaktschweißen mit relativ großen Schmelzquerschnitten eingesetzt, welche zu einer zeit- und kostenintensiven Verarbeitung führen. Durch die großen Schmelzquerschnitte sind hierbei exakte Schweißnahtvorbereitungen und eine lange Schweißnahtfixierung zum Schweißen und während der Abkühlung erforderlich, sodass derartige Schweißverfahren für das Folienschweißen wirtschaftlich weniger interessant sind.
Ein für Standardthermoplaste handelsübliches Heizelementkontaktschweißen ist hingegen als Stumpfschweißung bei vollfluorierten Thermoplasten, wie zum Beispiel PFA, FEP, MFA, bei geringer Foliendicken infolge niedriger Viskosität der Schmelze in der Regel nicht anwendbar. Das vorgenannte Schweißverfahren kann prinzipiell auch auf modifiziertes PTFE übertragen werden, da es in der Regel mit bezüglich der chemischen Struktur ähnlichen PFA verschweißt wird. Es bestehen jedoch Nachteile durch das Kleben der Schmelze auf den Materialoberflächen und der korrosive Angriff durch das Fluor. Daher sind teuere hochlegierte Werkzeuge für die Herstellung notwendig und erhöhen die Fertigungskosten. Die bei vollfluorierten Thermoplasten hohen Schweißtemperaturen bewirken bei völliger Plastifizierung des Folienquerschnitts ferner eine extrem hohe Wärmeausdehnung der zu verschweißenden Folienränder. Alle vorgenannten Schweißverfahren weisen daher den Nachteil auf, dass eine aufwändige Fixierung der zu verbindenden Teil notwendig ist, um eine Faltenbildung beim Schweißen und ein Verzug in der Abkühlphase zu vermeiden. Aus diesem Grunde sind aufgrund der großen Schmelzvolumen relativ große Zykluszeiten zum Aufheizen, Verbinden und Abkühlen notwendig, um beispielsweise Folien ab cirka 1,5 mm Dicke zu verschweißen. Ferner sind einige der vorgenannten Schweißtechniken für extrem dünne Folien nicht einsetzbar, da die Folien sehr leicht beschädigt werden können. Mit Hilfe eines handelsüblichen Heißluftschweißgerätes ist daher extrem sorgfältiges Arbeiten erforderlich, wobei aufgrund der ebenfalls großen Schmelze mit einem hohen Wärmeeintrag die zu verbindenden Folien wesentlich länger fixiert werden müssen und damit die Verarbeitungsgeschwindigkeit herabgesetzt wird.
Ebenfalls zur Anwendung kommt das Wärmekontaktschweißen im Heizkeilverfahren jedoch kann dies nur zum Verbinden zweiter nicht befestigter Folien verwendet werden, weil die bekannten Schweißgeräte entlang der Folienränder geführt werden und zum Vortrieb die Folienränder umgreifen müssen. Eine Verwendung der Schweißgeräte bei Stahl oder aus GFK bestehenden Behältern mit einer Haftschicht, beispielsweise einer Klebeschicht, und einer Kunststoffbeschichtung ist daher nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Handschweißgerät zur Verfügung zu stellen, welches die Nachteile aus dem Stand der Technik beseitigt und darüber hinaus in besonders einfacher Art und Weise die Herstellung einer Schweißnaht für die Kunststoffmaterialien ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass der Vortrieb des Handschweißgerätes über das Schweißmittel erfolgt, welches durch ein Antriebsmittel zuführbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Handschweißgerätes kann der Schweißvorgang wesentlich vereinfacht werden, weil der Vortrieb unmittelbar über das Schweißmittel erfolgt. Das Schweißmittel wird kontinuierlich über ein Antriebsmittel zugeführt, sodass hierdurch ein Vortrieb erzielt wird. Hierdurch ist keine manuelle Vortriebskraft durch den Schweißer erforderlich, wodurch die Arbeit wesentlich erleichtert wird.
Durch die Verwendung von elektromagnetischer Strahlung zum Verbinden der Kunststoffmaterialien werden ferner wesentlich weniger Gase durch die Verschweißung freigesetzt, sodass dieses Verfahren als besonders umweltfreundliche anzusehen ist und darüber hinaus keine besonderen Sicherheitsvorkehrungen für das Bedienungspersonal erfordert.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schweißmittel eine geringe Elastizität aufweist und somit kann über die Antriebsmittel, welche Bestandteil des Handschweißgerätes sind, das Schweißmittel kontinuierlich zugeführt werden, wobei durch eine endseitige Fixierung des Schweißmittels, beispielsweise durch Anschweißen ein kontinuierlicher Transport des Handschweißgerätes mit Hilfe der Antriebsmittel entlang des Schweißmittels erfolgt. Vorzugsweise können starre Schweißmittel zum Einsatz kommen, welche zwar aufwickelbar sind, aber in Längsrichtung eine hohe Verformungsstabilität aufweisen.
Um den Vortrieb unabhängig von der Elastizität des Schweißmittels und damit von einer möglichen Verformung zu gestalten, ist ferner vorgesehen, dass das Schweißmittel über erste Führungsmittel dem Antriebsmittel zuführbar ist. Ferner wird das Schweißmittel über zweite Führungselemente zwischen dem Antriebsmittel und einer Schweiß zone, welche auch als Fügebereich bezeichnet wird, geführt, sodass beispielsweise über leicht gekrümmte Führungselemente eine kontinuierliche Zuführung des Schweißmittels in den Fügebereich erfolgt. Somit wird mit der erfindungsgemäßen Ausführung des Handschweißgerätes sichergestellt, dass das Schweißmittel kontinuierlich und funktionsgerecht zugeführt wird und eine Verschweißung im Endlosverfahren durchgeführt werden kann. Soweit ein Endlosverfahren angesprochen wird, handelt es sich um die übliche Länge der zu verschweißenden Bahnen von mehreren Metern.
Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Schweißgerät die Möglichkeit eines vielfältigen Einsatzes, beispielsweise kann das Schweißgerät stationär verwendet werden und die Kunststoffmaterialien werden ebenso wie das Schweißmittel kontinuierlich dem Handschweißgerät zugeführt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass Handschweißgerät mobil einzusetzen und entlang der zu schweißenden Kunststoffmaterialien, beispielsweise im Kantenbereich zu führen, sodass mit Hilfe des Schweißmittels eine Verschweißung der Kantenbereiche zweier benachbarter Kunststoffmaterialien erfolgen kann. Ebenso kann eine Verschweißung mit einer Wandung im mittleren Bereich der Kunststoffmaterialien erfolgen, soweit beispielsweise lichttransparente Kunststoffmaterialien eingesetzt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebsmittel aus einem gegenläufigen Andruckrollenpaar bestehen, zwischen denen das Schweißmittel geführt wird, wobei das Andruckrollenpaar elektromotorisch oder manuell antreibbar ist. Beispielsweise kann der Antrieb manuell über eine Handkurbel erfolgen. Das Andruckrollenpaar ermöglicht eine straffe Zuführung des Schweißmittels und durch einen elektromotorischen Antrieb wird somit einerseits die Zuführung des Schweißmittels gewährleistet und andererseits muss keine zusätzliche Kraft seitens des Schweißers aufgebracht werden, um den Vortrieb des Handschweißgerätes im mobilen Einsatz zu übernehmen. Bei dem erfindungsgemäßen Handschweißgerät ist somit das Andruckelement, ein elektromagnetischer Strahlungskopf und das Antriebsmittel, beispielsweise in Form des Andruckrollenpaares, zu einer Baueinheit zusammen gefasst, sodass diese entlang der zu verschweißenden Kunststoffmaterialien geführt wird, wobei der Vortrieb erfindungsgemäß durch das starre Schweißmittel und die Zuführung über die elektromotorisch antreibbaren Andruckrollen erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Anpressdruck auf den Fügebereich des Schweißmittels und der Kunststoffmaterialien manuell erzeugbar ist. Zusätzlich besteht hierbei die Möglichkeit den Anpressdruck durch Drucksensoren zu überwachen, welche insbesondere ein Unterschreiten oder Überschreiten des notwendigen Anpressdruckes akustisch und/oder optisch anzeigen. Hierdurch weiß der Schweißer jederzeit, ob er einen ausreichenden Anpressdruck auf das Handschweißgerät ausübt und ob dieser Druck gegebenenfalls unter- oder überschritten wird. Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht hierbei darin, dass der Schweißer lediglich den manuellen Anpressdruck erzeugen muss, während demgegenüber der Vortrieb des Handschweißgerätes über das Antriebsmittel erfolgt, welches die Schweißmittel zuführt. Zur Steuerung des Handschweißgerätes kann ferner vorgesehen sein, dass das Antriebsmittel über Drucksensoren steuerbar ist, wobei ebenso der elektromagnetische Strahlungskopf über die Drucksensoren steuerbar ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann bei nicht ausreichendem Anpressdruck das Antriebsmittel und der Strahlungskopf ausgeschaltet werden, um ein Verbrennen der Kunststoffmaterialien zu verhindern. Dies bedeutet, sobald der Anpressdruck unterschritten wird, können der Vortrieb über die Antriebsmittel und Energieeintrag durch einen Strahlungskopf unterbrochen werden. Nur bei einem ausreichenden Anpressdruck wird der elektromotorische Antrieb des Antriebsmittels und der Strahlungskopf in Gang gesetzt, um den Vortrieb des Handschweißgerätes und den Schweißvorgang zu ermöglichen.
In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Handschweißgerät ein- oder mehrstufig ausgebildet ist. Mit Hilfe eines einstufigen Handschweißgerätes kann eine einzelne Handscheißnaht gezogen werden, während bei einem mehrstufigen Handschweißgerät gegebenenfalls zwei Schweißnähte, die auch übereinanderliegend angeordnet sein können, gezogen werden können. Ferner kann mit Hilfe eines mehrstufigen Handschweißgerätes das Schweißmittel insoweit zunächst vorbereitet werden, sodass dieses dem Fügebereich zugeführt wird. Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass das aus einem Trägermaterial und einer absorbierenden Beschichtung bestehende Schweißmittel zunächst miteinander verbunden wird, bevor das fertig gestellte Schweißmittel zur Verschweißung der Kunststoffmaterialien eingesetzt wird.
Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass bei einem zweistufigen Handschweißgerät der Anpressdruck gleichmäßig auf beide Andruckelemente übertragbar ist, wobei die Andruckelemente dazu verwendet werden, einerseits das Trägermaterial mit der absorbierenden Beschichtung zusammenzupressen und andererseits das Schweißmittel mit dem zu verschweißenden Kunststoffmaterial.
In weiterer besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Handschweißgerät mit Temperatursensoren ausgestattet ist, welche die Temperatur des Schweißmittels direkt oder indirekt über das Andruckelement erfassen. Somit besteht die Möglichkeit den Fügebereich zusätzlich zu überwachen und im Falle eines Unterschreiten oder Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur des Fügebereiches ein akustisches und/oder optisches Signal auszugeben. Die Temperaturerfassung kann hierbei entweder direkt an der Führung des Schweißmittels erfolgen oder indirekt über das Andruckelement, wobei die erste Variante eine genauere Bestimmung der Temperatur ermöglicht. Alternativ kann mit Hilfe von Temperatursensoren eine nachlaufende Temperaturmessung erfolgen.
Darüber hinaus kann das Handschweißgerät mit optischen Sensoren zur Kontrolle der Vorschubrichtung, beispielsweise über einen aufklebbaren Barcode auf den Kunststoffmaterialien oder dem Schweißmittel, ausgestattet sein. Die optischen Sensoren dienen dazu, um die Führung des Handschweißgerätes entlang der Kunststoffmaterialien zu überwachen und somit Abweichungen von einer vorzunehmenden Schweißnaht anzuzeigen, um korrigierend einwirken zu können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Andruckelement aus einem Niederhalter, vorzugsweise aus einer für elektromagnetische Strahlung transparenten Andruckscheibe besteht. Mit Hilfe des Andruckelementes wird das Kunststoffmaterial und das Schweißmittel im Fügebereich zusammengepresst, wobei unter Verwendung eines elektromagnetischen Strahlungskopf eine Verschwei ßung erfolgt. Zu diesem Zweck kann das Andruckelement transparent ausgebildet sein. Speziell für den Einsatz eines zweistufigen Handschweißgerätes mit der Herstellung einer Verbindung zwischen dem Trägermaterial und einer absorbierenden Beschichtung für das Schweißmittel kann zusätzlich ein Andruckelement mit einem Gegenhalter ausgestattet sein, damit ein Anpressdruck zwischen der absorbierenden Beschichtung und dem Trägermaterial erzielbar ist, bevor das Schweißmittel in einem weiteren Schweißvorgang auf das Kunststoffmaterial aufgeschweißt wird. Im Normalfall dient die Wandung als Gegenhalter, wenn mit Hilfe des Handschweißgerätes das Auskleidungsmaterial an der Wandung befestigt wird oder zwei Auskleidungsmaterialien miteinander verschweißt werden.
Um den Anforderungen der Berufsgenossenschaft Rechnung zu tragen, ist in weiterer Ausgestaltung des Handschweißgerätes vorgesehen, dass die elektromagnetische Strahlung des Strahlungskopfes innerhalb einer geschlossenen Wandung oder über einen Lichtleiter dem Fügebereich, welcher durch das Schweißmittel und die Kunststoffmaterialien gebildet wird, zuführbar ist. Diese Vorkehrung ist beispielsweise dann erforderlich, wenn als elektromagnetische Strahlungsquelle ein Laser zum Einsatz kommt.
Als mögliche elektromagnetische Strahlungsquelle, kommt ein Festkörperlaser, ein Gaslaser, Halbleiterlaser oder eine Infrarotquelle, beispielsweise eine Xenon-Kurzbogenlampe in Frage oder es wird ein CO₂-Laser verwendet. Sämtliche der vorgenannten Geräte erzeugen elektromagnetische Strahlung, die dazu genutzt werden können, um den Fügebereich der Schweißmittel und der Kunststoffmaterialien oder auch den Fügebereich zwischen dem Trägermaterial und der absorbierenden Beschichtung insoweit zu plastifizieren, das eine sichere Verbindung geschaffen wird. Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung der eingesetzten Geräte und der Schweißmittel besteht darin, dass die Kunststoffmaterialien und Schweißmitteln nur über einen begrenzten Bereich des Querschnittes plastifiziert werden, wobei sich dieser Bereich im Wesentlichen auf die Oberfläche des Schweißmittels und der Kunststoffmaterialien erstreckt. Hierdurch ist der erforderliche Energieeintrag zur Erwärmung der verwendeten Kunststoffmaterialien und des Schweißmittels wesentlich geringer als bei herkömmlichen Schweißverfahren, wobei die zu bearbeitenden Kunststoffmaterialien aufgrund der geringen Plastifizierung nicht dauerhaft verformt werden und somit eine Beschädigung der Kunststoffmaterialien, beispielsweise in Form von Inlinerfolien, ausgeschlossen werden kann. Darüber hinaus kann das Handschweißgerät entlang des Schweißmittels auf diesem aufliegend oder gegebenenfalls auf den Kunststoffmaterialien aufliegend verwendet werden, ohne dass Beschädigung des Schweißmittels oder der Kunststoffmaterialien eintreten. Der hierbei erforderliche Anpressdruck kann somit ohne Weiteres über die Kunststoffmaterialien oder das Schweißmittel auf die tiefer liegenden Schichten übertragen werden, welche als Gegenhalter dienen. Darüber hinaus wird durch die nur begrenzte Plastifizierung der vorgenannten Materialien der Anpressdruck nur für einen geringen Zeitraum benötigt, da sich sowohl das Schweißmittel als auch die Kunststoffmaterialien durch schnelles Abkühlen relativ schnell verbinden lassen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Handschweißgerätes besteht darin, dass der geringe erforderliche Energieeintrag zu keiner Verformung der Kunststoffmaterialien führt und insbesondere die Bildung von Schwachstellen aufgrund von Querschnittsreduzierungen vermieden werden kann. Der Energieeintrag kann mit dem erfindungsgemäßen Handschweißgerät so gering wie möglich gehalten werden, wobei durch die Verwendung eines elektromagnetischen Strahlungskopfes eine genaue Dosierung erfolgen kann und die aufzubringende Energie unmittelbar in eine absorbierende Beschichtung eingebracht wird, welche Teil des Schweißmittels ist. Ferner kann der Anpressdruck so gering wie möglich gehalten werden, wobei eine manuelle Andruckkraft von Hand ausreichend ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass der Anpressdruck und der Energieeintrag von einer Vortriebsgeschwindigkeit entkoppelt wird und somit manuell oder mit elektromotorischer Unterstützung das Handschweißgerät über die zu verbindende Schweißfläche geführt werden kann.
Das für den Einsatz vorgesehene Handschweißgerät kann sowohl für den mobilen als auch für den stationären Einsatz verwendet werden. Ein mobiler Einsatz erfolgt vor Ort auf der Baustelle zum Verschweißen der Kunststoffmaterialien über die Schweißmittel, welche in begrenzten Bahnbreiten zur Verfügung stehen, wobei aufgrund der vorliegenden Behälterdimensionen lange Schweißnähte angefertigt werden müssen. Ein stationärer Einsatz kommt hingegen dort zur Anwendung, wo die Folien beispiels weise vor dem Einbringen in die Behälter in Vorbereitung auf die spätere Montage miteinander aufgrund einer besonderen Formgebungen der Behälterform zugeschnitten und verschweißt werden, sodass die Kunststoffmaterialien bereits zugeschnitten sind und somit nur noch an die Behälterwandung angebracht werden müssen. Darüber hinaus kann das Handschweißgerät im Falle eines stationären Einsatzes dazu verwendet werden, mehrlagige Kunststoffmaterialien oder Schweißmittel miteinander zu verbinden. Beispielsweise kann das Schweißmittel, bestehend aus einem Trägermaterial und einer absorbierenden Beschichtung im stationären Einsatz mit Hilfe des Handschweißgerätes miteinander verbunden werden. Alternativ kann dem Handschweißgerät das Trägermaterial als auch die absorbierende Beschichtung in einer ersten Stufe getrennt zugeführt werden, wobei das Handschweißgerät dazu verwendet wird, das Trägermaterial mit der absorbierenden Beschichtung zunächst zu verschweißen und anschließend zum Verschweißen der Kunststoffmaterialien einzusetzen, sodass beispielsweise ein zweistufiges Handschweißgerät zum Einsatz kommt. Soweit die Schweißmittel bereits aus Trägermaterial mit absorbierender Beschichtung bestehen, reicht hingegen eine einstufige Ausbildung des Handschweißgerätes. Je nach Ausführung des Handschweißgerätes wird hierbei sichergestellt, dass die Andruckkraft gleichmäßig auf die beiden Andruckelemente bei einem zweistufigen Handschweißgerät übertragen wird. Die aufzubringende Andruckkraft erfolgt in der Regel manuell durch Körpereinsatz.
Bei den hierbei vorgesehenen Kunststoffmaterialien handelt es sich in der Regel um Folien, welche als Inlinerfolien zum Auskleiden der Behälterwandungen verwendet werden. Diese Folien können mehrere Millimeter dick sein und müssen aufgrund des Eigengewichts mit der Behälterwandung mehrfach, und nicht nur im Randbereich verschweißt werden, sodass nach Beendigung des Schweißvorganges der gesamte Behälterinnenraum mit den Inlinerfolien ausgekleidet ist.
Die Vorgehensweise zur Befestigung der Inlinerfolien an einer Behälterwandung erfolgt beispielsweise in einem ersten Arbeitsschritt dadurch, dass zunächst das Schweißmittel über die absorbierende Beschichtung mit der Wandung verschweißt wird, sofern die Wandung aus einem verschweißbaren Kunststoff besteht oder mit einem solchen beschichtet ist, wobei das Schweißmittel und die absorbierende Beschichtung miteinander verbunden dem Handschweißgerät zugeführt werden können und somit unmittelbar zum Verschweißen mit Hilfe eines einstufigen Handschweißgerätes vorgesehen sind. Alternativ kann ein Trägermaterial aus Kunststoff und die absorbierende Beschichtung getrennt zugeführt werden und bei einer zweistufigen Ausführung des Handschweißgerätes zunächst die Verbindung zwischen dem Trägermaterial und der absorbierende Beschichtung hergestellt werden und anschließend eine Verbindung mit der Wandung. Diese Möglichkeit der ein- oder zweistufigen Ausführung eines Handschweißgerätes ist besonders vorteilhaft, weil mehrere Millimeter dicke Streifen als Schweißmittel zum Einsatz gelangen, welche zunächst mit einem geringeren Energieeintrag mit der absorbierenden Beschichtung verbunden werden können, um anschließend nach dem Auflegen auf die Wandung und einem erneuten Energieeintrag unmittelbar zur Verschweißung mit der Wandung führen. Im Anschluss daran kann die Inlinerfolie mit dem bereits befestigten Schweißmittel verschweißt werden, wobei auf das Schweißmittel eine zweite absorbierende Beschichtung aufgeschweißt wird, welche der Inlinerfolie zugewandt ist. Diese zweite absorbierende Beschichtung kann ebenfalls mit einem zweistufigen Handschweißgerät aufgeschweißt werden, wobei die erste Stufe des Handschweißgerätes zur Verbindung der zweiten absorbierenden Beschichtung mit dem Trägermaterial und die zweite Stufe zum unmittelbaren Verschweißen der Inlinerfolie vorgesehen ist.
Soweit eine einzelne Inlinerfolie für die vorgesehene Konstruktion nicht ausreichend ist, kann in einem nachfolgenden Arbeitsschritt ein zweites Schweißmittel auf die erste Inlinerfolie aufgeschweißt werden und anschließend analog dem vorgenannten Schweißverfahren eine zweite Inlinerfolie mit dem Schweißmittel verbunden werden. Auch hier gelangt das ein- oder zweistufige Handschweißgerät zum Einsatz, wobei es darauf ankommt, ob das verwendete zweite Schweißmittel in einstückiger Form bereits vorliegt oder gegebenenfalls in einem weiteren Arbeitsschritt zuvor das Trägermaterial mit der absorbierende Beschichtung versehen wird, um anschließend mit der ersten Inlinerfolie verschweißt zu werden. Die Anbringung einer zweiten Inlinerfolie dient hierbei dem Zweck zwischen den beiden Inlinerfolien einen Zwischenraum zu schaffen, welcher eventuell austretende Gase oder Flüssigkeiten aufnehmen kann, die über geeignete bekannte Verfahren aus dem Zwischenraum abgesaugt werden können.
Die Befestigung der Inlinerfolien erfolgt vorzugsweise streifenförmig in definierten Abständen, beispielsweise in Abständen von einem halben Meter, sodass das Gewicht der Inlinerfolien aufgefangen werden kann und darüber hinaus spezielle Formgebungen der Behälter nicht zu einem Durchhängen der Inlinerfolien führen. Eine besondere Vorgehensweise ist im Nahtbereich erforderlich, da die verwendeten Kunststoffmaterialien nicht in endloser Breite zur Verfügung stehen und somit mehrere Folienstreifen miteinander verschweißt werden müssen. Hierbei ist vorgesehen, dass die Inlinerfolien auf Stoß oder mit einer Fuge miteinander mit Hilfe der Schweißmittel verbunden werden. Soweit eine Fuge ausgebildet ist kann diese beispielsweise dazu verwendet werden, um leitfähige Materialien aufzunehmen, die eine spätere Kontrolle der vorhandenen Schweißnaht im Fugenbereich ermöglichen. Die besondere Anordnung des Schweißmittels im Kantenbereich der Inlinerfolien führt darüber hinaus dazu, dass die Schweißmittel zur gleichzeitigen Befestigung einer oder zweier Inlinerfolien bei entsprechender Breite mit Überlappung eingesetzt werden können.
Im Randbereich der Inlinerfolien kommt es auf die Gasdichtigkeit und Flüssigkeitsdichte an. Aus diesem Grunde sind die hier erforderlichen Schweißnähte besonders sorgfältig auszuführen und bedürfen des Weiteren einer abschließenden Kontrolle auf Dichtigkeit. Zu diesem Zweck können zwischen den Folienkanten elektrisch leitfähige Materialien eingelegt werden, beispielsweise in Form von Kordeln, Bändern oder Netzen oder es kann eine zusätzliche leitfähige Beschichtung vorgesehen sein. Nach Beendigung des Schweißvorganges kann somit mit Hilfe eines Hochspannungsgerätes überprüft werden, ob Funkendurchschläge aufgrund mangelhaft ausgeführter Schweißverbindungen entstehen, sodass jederzeit eine Nachkontrolle der vorhandenen Schweißnaht erfolgen kann.
Die verwendeten Schweißmittel bestehen aus einem kunststoffkompatiblen Trägermaterial, welches vorzugsweise lichttransparent ausgeführt ist und eine einseitig absorbierende Beschichtung aufweist. Die Beschichtung kann gegebenenfalls auch zweiseitig ausgebildet sein oder kann in einem Zwischenschritt durch beispielsweise ein zweistufiges Handschweißgerät aufgeschweißt werden, sodass ein Schweißmittel beispielsweise zur Befestigung einer oder zweier Inlinerfolien verwendet werden kann. Die absorbierende Beschichtung dient hierbei dazu, dass mit Hilfe der einzubringenden elektromagnetischen Strahlung eine Erwärmung erfolgt und dieser Energieeintrag auf das Trägermaterial beziehungsweise die zu verbindenden Kunststoffmaterialien übertragen wird, sodass infolge der stattfindenden Plastifizierung eine Verbindung zwischen Trägermaterial des Schweißmittels und der Inlinerfolien zustande kommt, wobei das Trägermaterial im Wellenlängenbereich von 300 bis 2.500 nm nicht absorbierend ausgebildet ist und die absorbierende Beschichtung im Wellenlängenbereich von 150 bis 2.500 nm, vorzugsweise 500 bis 1.500 nm, besonders bevorzugt von 800 bis 1.000 nm absorbiert und wobei das Trägermaterial eine Dicke von 1,0 bis 5,0 mm aufweist, während die absorbierende Beschichtung eine Schichtdicke von 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,4 mm und besonders bevorzugt von 0,2 bis 0,3 mm aufweist. Damit die Inlinerfolien einen Abstand zueinander einhalten weist das Trägermaterial eine Dicke von 1,0 bis 5,0 mm, vorzugsweise 1,5 bis 4,0 mm, besonders bevorzugt 2,0 bis 3,0 mm auf, sodass nach dem Aufbringen einer zweiten Inlinerfolie der bereits genannte Zwischenraum im Millimeterbereich entsteht.
Die Behälterwandungen können für den vorgesehenen Verwendungszweck aus Metall oder GFK mit einem Kunststoffüberzug bestehen, sodass die Schweißmittel unmittelbar auf diesem Kunststoffüberzug aufgeschweißt werden können. Als weitere Alternative kommen für die Wandungen Kunststoffmaterialien infrage, wenn diese bei entsprechender Dimensionierung die statischen Anforderungen erfüllen, sodass zu den Inlinerfolien kompatible Kunststoffmaterialien zum Einsatz gelangen und eine unmittelbare Verschweißung erfolgen kann.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren nochmals beschrieben.
Es zeigt
1 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Handschweißgerät,
2 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht des Handschweißgerätes gemäß 1,
3 in einer geschnittenen Seitenansicht eine mit dem Handschweißgerät erfolgte Schweißverbindung,
4 in einer geschnittenen schematischen Seitenansicht ein Handschweißgerät mit einer Zuführung des Schweißmittels zur Verbindung des Schweißmittels mit einer teilweise aus Kunststoff bestehenden Wandung,
5 in einer weiteren geschnittenen Seitenansicht gemäß 4, die Verschweißung des Schweißmittels mit der Wandung,
6 in einer geschnittenen Seitenansicht ein mit dem Handschweißgerät hergestelltes Schweißmittel,
7 in einer geschnittenen schematischen Seitenansicht ein Handschweißgerät zur Herstellung des Schweißmittels gemäß 6,
8 in einer weiteren geschnittenen Seitenansicht gemäß 7 die Verschweißung des Schweißmittels,
9 in einer geschnittenen Seitenansicht die Verwendung des Schweißmittels gemäß 6 zur Verbindung zweier Inlinerfolien,
10 in einer geschnittenen schematische Seitenansicht ein Handschweißgerät in einer zweistufigen Ausführungsform sowie die Zuführung der Schweißmittel zur Verschweißung der Inlinerfolien,
11 in zwei weiteren geschnittenen Seitenansichten gemäß 10 die Verschweißung des Schweißmittels gemäß 6,
12 in einer geschnittenen Seitenansicht die Verwendung eines Schweißmittels zur Befestigung einer Inlinerfolie,
13 in einer geschnittenen schematischen Seitenansicht ein Handschweißgerät, welches dazu verwendet wird ein Schweißmittel in Form eines Trägermaterials und einer absorbierenden Beschichtung mit einer Kunststoffbeschichtung zu verschweißen,
14 in einer geschnittenen schematischen Seitenansicht ein Handschweißgerät, welches dazu verwendet wird eine zweite absorbierende Beschichtung mit Hilfe eines unverschweißbaren Teflonbands aufzuschweißen, damit eine Verschweißung mit einer zweiten Inlinerfolie erfolgen kann,
15 in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht die Anbringung einer zweiten Inlinerfolie nach erfolgter Aufschweißung einer absorbierenden Beschichtung mit Hilfe des Handschweißgerätes gemäß 14,
16 in einer geschnittenen Seitenansicht, die aus 12 vorgesehene Verwendung eines Schweißmittels,
17 in einer geschnittenen schematischen Seitenansicht ein zweistufiges Handschweißgerät, welches dazu verwendet wird, ein Trägermaterial mit einer absorbierenden Beschichtung auf einer Kunststoffbeschichtung aufzuschweißen und anschließend das Trägermaterial nochmals mit einer absorbierenden Beschichtung auf der Oberseite zu verschweißen.
18 in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht die Anbringung einer zweiten Inlinerfolie mit Hilfe eines zweistufigen Handschweißgerätes gemäß 17,
19 in einer Seitenansicht ein Schweißmittel, bestehend aus Trägermaterial und absorbierender Beschichtung,
20 die Herstellung des Schweißmittels in einer teilweise geschnittenen schematischen Seitenansicht und
21 eine weitere schematische Seitenansicht gemäß 20.
1 zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Handschweißgerät 100, welches im Wesentlichen aus einem Antriebsmittel 101 für das Schweißmittel 102, einem elektromagnetischen Strahlungskopf 103 und einem Andruckelement 104 und eine Handauflage 105 besteht.
Das erfindungsgemäße Handscheißgerät 100 dient dazu, dass Schweißmittel 102 auf einer Kunststoffbeschichtung 106 mittels eines Schweißvorganges zu befestigen. Die Kunststoffbeschichtung 106 ruht auf einer tragenden Wandung 107, welche sowohl vertikal als auch horizontal angeordnet sein kann. Die vorhandene Kunststoffbeschichtung 106 ist hierbei in der Regel hinsichtlich des verwendeten Materials an das Trägermaterial 108 der Schweißmittel 102 angepasst. Unterhalb des Trägermaterials 108 ist eine absorbierende Beschichtung 109 bei dem Schweißmittel 102 vorhanden, welche zur Plastifizierung des Trägermaterials 108 und der Kunststoffbeschichtung 106 vorgesehen ist und elektromagnetische Strahlung, welche ausgehend von dem Strahlungskopf 103 in den Fügebereich 110 gelangt, zum Plastifizieren zu verwenden und nach Erkaltung eine Schweißverbindung herzustellen. Das Schweißmittel 102 wird durch erste Führungselemente 111 einem Andruckrollenpaar 112 zugeführt und durch zweite Führungselemente 113 in dem Fügebereich 110 weitergeleitet. Das Andruckrollenpaar 112 wird durch einen Motor 114 elektromotorisch angetrieben, sodass eine kontinuierliche Zuführung der Schweißmittel 102 mit Hilfe des Andruckrollenpaares 112 erfolgt. Dadurch, dass das Handschweißgerät 100 eine kompakte Baueinheit, bestehend aus Andruckrollenpaar 112 mit elektrischem Antriebsmotor 114, ersten Führungselementen 111, zweiten Führungselementen 113 und dem Andruckelement 104 sowie dem Strahlungskopf 103 und eine Handauflage 105, bildet, wird somit der Vortrieb des Handschweißgerätes 100 entlang einer zu verschweißenden Kunststoffbeschichtung 106 gewährleistet. Über eine Handauflage 105 besteht darüber hinaus für den Bediener die Möglichkeit, die Führung des Handschweißgerätes 100 zu steuern, wobei er gleichzeitig einen Anpressdruck über die Handauflage 105 erzeugt, welcher über eine Feder 115 unmittelbar auf das Andruckelement 104 übertragen wird. Unterhalb der Feder 115, welche in einem Gehäuseteil 116 einliegt, befindet sich der Strahlungskopf 103 der elektromagnetische Strahlung 117 in den Fügebereich 110 aussendet. Zur Vermeidung einer Streustrahlung ist eine trichterförmige Gehäusewandung 118 vorgesehen, welche unmittelbar über dem Andruckelement 104 endet, sodass die Strahlung ausschließlich in den Fügebereich 110 gelangt. Das Andruckelement 104 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel Bestandteil des Handschweißgerätes 100 und besitzt einen Durchbruch 119 durch den elektromagnetische Strahlung 117 hindurch in den Fügebereich 110 gelangt. Alternativ besteht die Möglichkeit, das Andruckelement 104 für elektromagnetische Strahlung durchlässig zu gestalten, sodass es sich um ein geschlossenes Andruckelement 104 handeln kann. Die Handauflage 105 ist in der rechten Darstellung im entlasteten Zustand gezeigt, während in der linken Darstellung durch die manuelle Andruckkraft die Handauflage 105 gegen die Federkraft 115 nach unten gedrückt ist, wodurch die Kraft auf das Andruckelement 104 und damit auf den Fügebereich 110 übertragen wird. Über einen Handgriff 121 erfolgt die Führung des Handschweißgerätes 100.
2 zeigt in einer teilweise geschnittenen Ansicht das erfindungsgemäße Handschweißgerät 100 in einer Draufsicht, aus der die Kunststoffbeschichtung 106 ersichtlich ist sowie das Schweißmittel 102 nach dem Verschweißen mit der Kunststoffbeschichtung 106. Bestandteil des Handschweißgerätes 100 ist die Handauflage 105 sowie die glockenförmige Gehäusewandung 118, der Antriebsmotor 114 für das Andruckrollenpaar 112 und eine Gehäusewandung 120, welche die Komponenten des Handschweißgerätes 100 aufnimmt.
3 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht eine Wandung 1, bestehend aus einer Behälterwand 2 mit einer Kunststoffbeschichtung 3, auf die eine Inlinerfolie 4, 5 aufgeklebt oder aufgeschweißt ist. Der Nahtbereich 6 der Inlinerfolie 4, 5 wird mit Hilfe eines Schweißmittels 7 abdichtend verschweißt, wobei das Schweißmittel 7 aus einem Trägermaterial 8 und einer absorbierenden Beschichtung 9 besteht.
4 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht die schematische Darstellung eines Handschweißgerätes 10, welches zum Aufschweißen eines Schweißmittels 7 vorgesehen ist. Das Schweißmittel 7 wird mit Hilfe des Handschweißgerätes 10 auf einer Wandung 11 aufgeschweißt. Die Wandung 11 besteht aus einer Behälterwand 12 und einer Kunststoffbeschichtung 13, welche miteinander über eine Klebeschicht 14 verklebt sind. Auf die Kunststoffbeschichtung 13 wird das Schweißmittel 7 in Streifenform aufgeschweißt, sodass beispielsweise in einem nachfolgenden Arbeitsschritt eine zweite Inlinerfolie aufgeschweißt werden kann. Das Schweißmittel 7 besteht aus einem Trägermaterial 8 und einer absorbierenden Beschichtung 9, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel unabhängig voneinander von einer nicht dargestellten Vorratsrolle abgewickelt und dem Handschweißgerät 10 zugeführt werden. Zur Zuführung des Trägermaterials 8 ist ein Andruckrollenpaar 15 vorgesehen, welches einen gleichmäßigen Transport des Trägermaterials 8 gewährleistet. Das Handschweißgerät 10 besitzt einen nicht dargestellten Strahlungskopf, welcher elektromagnetische Strahlung in den Fügebereich einbringt und ein Andruckelement 16, welches unmittelbar auf dem Trägermaterial 8 aufliegt, um einen notwendigen Anpressdruck zu erzielen. Der Anpressdruck wird beispielsweise über eine Handauflage 17 erzielt, wobei die Handauflage 17 über eine Feder 18 den Anpressdruck auf das Andruckelement 16 überträgt, sodass der Anpressdruck zur Verbindung des Schweißmittels 7 mit der Kunststoffbeschichtung 13 für den Zeitpunkt der Plastifizierung ausreichend ist. Erfindungsgemäß wird unter Verwendung des Handschweißgerätes 10 elektromagnetische Strahlung unmittelbar in den Fügebereich eingebracht und sorgt für eine teilweise Plastifizierung sowohl des Trägermaterials 8, des Schweißmittels 7 als auch der Kunststoffbeschichtung 13. Die Besonderheit bei diesem Verfahren besteht darin, dass sowohl das Trägermaterial 8 als auch die Kunststoffbeschichtung 13 nur geringfügig im Oberflächenbereich der einander zugewandten Seiten plastifiziert wird, sodass weder die Kunststoffbeschichtung 13 noch das Trägermaterial 8 verformt wird. Die absorbierende Beschichtung 9, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel separat zugeführt wird, kann ebenso mit dem Trägermaterial 8 fest verbunden sein und absorbiert die elektromagnetische Strahlung, sodass ein ausreichender Energieeintrag in den Fügebereich, und zwar in die unmittelbar aufeinander liegenden Oberflächen des Trägermaterials 8 und der Kunststoffbeschichtung 13 eingebracht wird.
5 zeigt in einer weiteren geschnittenen schematischen Seitenansicht das aus 3 bekannte Handschweißgerät 10, welches zum Verschweißen des Schweißmittels 7, bestehend aus dem Trägermaterial 8 und der absorbierenden Beschichtung 9 gemäß 3 verwendet wird.
6 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht ein Schweißmittel 20, welches aus einem Trägermaterial 21 und einer absorbierenden Beschichtung 22 sowie einem elektrisch leitfähigem Material 23 besteht.
7 zeigt in einer geschnittenen schematischen Ansicht das aus 4 bekannte Handschweißgerät 10, welches zum Verschweißen des Schweißmittels 20, bestehend aus einem Trägermaterial 21 und einer absorbierenden Beschichtung 22, verwendet wird. Zusätzlich wird das leitfähige Material 23 unterhalb des Schweißmittels 20 zugeführt und mit dem Schweißmittel 20 verbunden. Zur Verbindung wird hierbei ein Gegenhalter 19 verwendet, um den Anpressdruck in den Fügebereich einzubringen.
8 zeigt in einer weiteren geschnittenen Seitenansicht die Anordnung des Handschweißgerätes 10 gemäß 7 gegenüber dem Gegenhalter 19.
9 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht die Anordnung des Schweißmittels 20 mit leitfähigem Material 23 in einer Stoßfuge 25 der Inlinermaterialien 26, 27.
10 zeigt in einer geschnittenen schematischen Ansicht ein zweistufiges Handschweißgerät 30 mit zwei Andruckelementen 31, 32 sowie einer Handauflage 33 und einer Feder 34 zur Übertragung der Andruckkraft auf die beiden Andruckelemente 31, 32. Des Weiteren besitzt das Handschweißgerät 30 zwei elektromagnetische Strahlungsköpfe die in dieser schematischen Ansicht jedoch nur durch die Blitzpfeile 35 angedeutet sind.
Das Schweißmittel 20 entspricht dem aus 6 bekannten Schweißmittel 20 mit einem Trägermaterial 21 und einer absorbierenden Beschichtung 22 sowie einem elektrisch leitfähigen Material 23. Sowohl das Trägermaterial 21 als auch die absorbierende Beschichtung 22 und das leitfähige Material 23 werden von nicht dargestellten Vorratsrollen abgewickelt und dem Handschweißgerät 30 einzeln zugeführt, wobei in einem ersten Schweißvorgang das Trägermaterial 21 mit der absorbierenden Beschichtung 22 verbunden wird. Unterhalb des Andruckelementes 31 befindet sich ein Gegenhalter 36. Nach der Verbindung des Trägermaterials 21 mit der absorbierenden Beschichtung 22 erfolgt die weitere Verbindung des leitfähigen Materials 23 mit dem Schweißmittel 20, wobei ein Gegenhalter 37 verwendet wird.
11 zeigt in zwei weiteren Seitenansichten das Handschweißgerät 30 oberhalb des Schweißmittels 20 und der Gegenhalter 36, 37.
12 zeigt in einer perspektivischen Seitenansicht eine besondere Anordnung der zu verschweißenden Materialien, und zwar wird auf einer Gehäusewandung 40 zunächst eine Inlinerfolie 41 mit Hilfe einer Verklebung 42 oder einer Verschweißung aufgebracht. Hierbei handelt es sich um Inlinerfolien 41, welche in mehreren Bahnen auf die Gehäusewandung 40 aufgebracht werden und im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Stoßfuge 43 aufweisen. Über der Stoßfuge 43 ist ein Schweißmittel 45 angeordnet, welches aus einem Trägermaterial 46 mit einer ersten absorbierenden Beschichtung 47 und einer zweiten absorbierenden Beschichtung 48 besteht. Die erste absorbierende Beschichtung 47 liegt auf den Inlinerfolien 41 auf und dient mit Hilfe der absorbierenden Beschichtung 47 zur Verschweißung des Trägermaterials 46 mit den Inlinerfolien 41. Die zweite absorbierende Beschichtung 48 dient hingegen zur Verbindung des Schweißmittels 45 mit einer zweiten Inlinerfolie 49.
13 zeigt in einer teilweise geschnittenen schematischen Seitenansicht ein Handschweißgerät 10, welches beispielsweise aus 4 bekannt ist. Dem Handschweißgerät 10 wird ein Trägermaterial 46 und eine absorbierende Beschichtung 47 zugeführt, welche zur Verschweißung mit einer Kunststoffbeschichtung 50 vorgesehen ist. Die Kunststoffbeschichtung 50 ist Bestandteil einer Wandfläche, welche aus einer tragenden Wandung 51 und der Kunststoffbeschichtung 50 besteht. Die Zuführung der absorbierenden Beschichtung 47 und des Trägermaterials 46 erfolgt jeweils getrennt, wobei ein Andruckrollenpaar 15 zum Transport des Trägermaterials 46 vorgesehen ist. Gegebenenfalls können weitere Andruckrollen auch zum Transport der absorbierenden Beschichtung 47 vorgesehen werden. Mit Hilfe des Handschweißgerätes 10 erfolgt eine Verschweißung des Schweißmittels 45 mit der Kunststoffbeschichtung 50 in einem ersten Arbeitsgang.
14 zeigt ebenfalls in einer geschnittenen schematischen Ansicht das Handschweißgerät 10 zum Aufschweißen einer absorbierenden Beschichtung 48 in einem zweiten Arbeitsgang mit Hilfe eines Teflonband 54, wobei das Teflonband 54 wieder entfernt wird und lediglich zum Aufbringen der zweiten absorbierenden Beschichtung 48 benötigt wird.
15 zeigt in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht das Handschweißgerät 10 woraus ersichtlicht wird, dass das Schweißmittel 45 mit einer zusätzlichen Beschichtung 48 versehen wird, die im Weiteren dazu dient ein Kunststoffmaterial, hier eine Inlinerfolie 49, auf das Schweißmittel 45 mit dem gleichen Handschweißgerät 10 aufzuschweißen.
16 zeigt die aus 12 bekannte Schweißverbindung, wobei zur Herstellung dieser Schweißverbindung ein zweistufiges Handschweißgerät 30 zum Einsatz gelangt.
17 zeigt in einer geschnittenen schematischen Ansicht das aus 8 bekannte zweistufige Handschweißgerät 30, welches zum Verschweißen gemäß 16 vorgesehen ist. Das Handschweißgerät 30 weist die beiden Andruckelemente 31, 32 auf, welche über eine Handauflage 33 und eine Feder 34 den notwendigen Anpressdruck erzielen, während der nicht dargestellte Strahlungskopf durch die Blitzpfeile 35 symbolisiert wird. Dem Handschweißgerät 30 wird das Schweißmittel 45 zugeführt, welches aus einem Trägermaterial 46 und einer ersten absorbierenden Beschichtung 47 besteht, sodass mit Hilfe des Andruckelementes 31 und des zugehörigen Strahlungskopfes eine erste Verschweißung des Trägermaterials 46 über die absorbierende Beschichtung 47 mit einer Kunststoffbeschichtung 50 erfolgt. Die Kunststoffbeschichtung 50 ist Teil einer Wandung 51, welche aus Metall oder GFK 52 bestehen kann, auf die die Kunststoffbeschichtung 50 mit Hilfe einer Klebe- oder Schweißschicht 53 befestigt ist. Die absorbierende Beschichtung 47 dient zur Verschweißung des Trägermaterials 46 mit der Kunststoffbeschichtung 50 in einem ersten Arbeitsschritt, während das Handschweißgerät 30 in einem zweiten Arbeitsschritt unmittelbar die zweite absorbierende Beschichtung 48 auf der zweiten Seite des Trägermaterials 46 aufschweißt. Nach erfolgter Verschweißung des Schweißmittels 45 auf der Kunststoffbeschichtung 50 und mit der zweiten absorbierenden Beschichtung 48 kann im Anschluss daran eine Inlinerfolie mit Hilfe des einstufigen Handschweißgerätes 30 unmittelbar auf dem Schweißmittel 45 aufgeschweißt werden.
18 zeigt in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht die Anordnung der Wandung 51 mit Schweißmittel 45, und zwar einerseits im Stoßbereich der ersten Kunststoffbeschichtung 50 sowie im Abstand hiervon ein zweites Schweißmittel 45 zur weiteren Befestigung einer zweiten Inlinerfolie 49, wobei jeweils zwischen der Kunststoffbeschichtung 50 und dem Schweißmittel 45 sowie der Inlinerfolie 49 die absorbierenden Beschichtungen 47, 48 angeordnet sind.
19 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht ein Schweißmittel 7, welches bereits aus 3 bekannt ist. Das Schweißmittel 7 besteht aus einem Trägermaterial 8 und einer absorbierenden Beschichtung 9.
Aus 20 ist die Herstellung des Schweißmittels 7 in einer geschnittenen schematischen Seitenansicht mit Hilfe eines Handschweißgerätes 10 ersichtlich. Hierzu wird das Handschweißgerät 10 mit dem bekannten Aufbau dazu verwendet, um das Trägermaterial 8 mit der absorbierenden Beschichtung 9 zu verschweißen. Zu diesem Zweck befindet sch unterhalb des Handschweißgerätes ein Gegenhalter 19 der lediglich den Anpressdruck aufnimmt und nicht zur Verschweißung vorgesehen ist. Aus diesem Grunde kann der Gegenhalter beispielsweise aus Teflon oder einem ähnlichem Material bestehen.
21 zeigt die aus 20 bekannte Anordnung in einer weiteren geschnittenen schematischen Seitenansicht, aus der der konstruktive Aufbau des Schweißmittels 7 nochmals gemäß 19 ersichtlicht ist, wobei die Verbindung zwischen dem Trägermaterial 8 und der absorbierenden Beschichtung 9 mit Hilfe des Handschweißgerätes 10 gemäß 20 erfolgt.

1: Wandung
2: Behälterwand
3: Kunststoffbeschichtung
4: Inlinerfolie
5: Inlinerfolie
6: Nahtbereich
7: Schweißmittel
8: Trägermaterial
9: Beschichtung
10: Handschweißgerät
11: Wandung
12: Behälterwand
13: Kunststoffbeschichtung
14: Klebeschicht
15: Andruckrollenpaar
16: Andruckelement
17: Handauflage
18: Feder
19: Gegenhalter
20: Schweißmittel
21: Trägermaterial
22: Beschichtung
23: leitfähiges Material
25: Stoßfuge
26: Inlinermaterial
27: Inlinermaterial
30: Handschweißgerät
31: Andruckelement
32: Andruckelement
33: Handauflage
34: Feder
35: Blitzpfeile
36: Gegenhalter
37: Gegenhalter
40: Gehäusewandung
41: Inlinerfolie
42: Verklebung
43: Stoßfuge
45: Schweißmittel
46: Trägermaterial
47: Beschichtung
48: Beschichtung
49: Inlinerfolie
50: Kunststoffbeschichtung
51: Wandung
52: GFK
53: Schweißschicht
54: Teflonband
100: Handschweißgerät
101: Antriebsmittel
102: Schweißmittel
103: Strahlungskopf
104: Andruckelement
105: Handauflage
106: Kunststoffbeschichtung
107: Wandung
108: Trägermaterial
109: Beschichtung
110: Fügebereich
111: Führungselement
112: Andruckrollenpaar
113: Führungselement
114: Motor
115: Feder
116: Gehäuseteil
117: Strahlung
118: Gehäusewandung
119: Durchbruch
120: Gehäusewandung
121: Handgriff

Claims

Handschweißgerät (10, 30, 100), insbesondere zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen Kunststoffmaterialien untereinander oder mit einer Wandung (1, 11, 51, 107), umfassend zumindest ein Andruckelement (16, 31, 32, 104) und wenigstens einen elektromagnetischen Strahlungskopf (103), wobei unter Verwendung eines Schweißmittels (7, 20, 45, 102) eine Verbindung herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortrieb des Handschweißgerätes (10, 30, 100) über das Schweißmittel (7, 20, 45, 102) erfolgt, welches durch ein Antriebsmittel (101) zuführbar ist.
Handschweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißmittel (7, 20, 45, 102) eine geringe Elastizität aufweist und das dass Schweißmittel (7, 20, 45, 102) über erste Führungselemente (111) dem Antriebsmittel (101) zuführbar ist.
Handschweißgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißmittel (7, 20, 45, 102) über zweite Führungselemente (113) zwischen dem Antriebsmittel (101) und einem Fügebereich (110) führbar ausgebildet ist.
Handschweißgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (101) aus einem gegenläufigen Andruckrollenpaar (15, 112) bestehen, zwischen denen das Schweißmittel (7, 20, 45, 102) geführt ist, wobei das Andruckrollenpaar (15, 112) elektromotorisch antreibbar ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement (16, 31, 32, 104), der elektromagnetische Strahlungskopf (103) und das Antriebsmittel (101) zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anpressdruck auf den Fügebereich des Schweißmittels (7, 20, 45, 102) und der Kunststoffmaterialien manuell erzeugbar ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck durch Drucksensoren überwachbar ist, welche insbesondere ein Unterschreiten oder Überschreiten des notwendigen Anpressdruckes akustisch und/oder optisch anzeigen.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (101) und der elektromagnetische Strahlungskopf über die Drucksensoren steuerbar ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Handschweißgerät (10, 30, 100) ein- oder mehrstufig ausgebildet ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zweistufigen Handschweißgerät (10, 30, 100) der Anspressdruck gleichmäßig auf beide Andruckelemente (16, 31, 32, 104) übertragbar ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Handschweißgerät (10, 30, 100) mit Temperatursensoren ausgestattet ist, welche die Temperatur des Schweißmittels (7, 20, 45, 102) direkt oder indirekt über das Andruckelement (16, 31, 32, 104) erfassen oder dass das Handschweißgerät (10, 30, 100) mit nachlaufenden Temperatursensoren ausgestattet ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Andruckelement (16, 31, 32, 104) aus einem Niederhalter, vorzugsweise einer elektromagnetisch transparenten Andruckschreibe, besteht.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Andruckelement (16, 31, 32, 104) ein Gegenhalter (36, 37) zugeordnet ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung des Strahlungskopfes (103) innerhalb einer geschlossenen Wandung (118, 120) oder über einen Lichtleiter dem Fügebereich (110) zuführbar ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als elektromagnetische Strahlungsquelle ein Festkörperlaser, Gaslaser, Halbleiterlaser oder eine Infrarotlichtquelle, beispielsweise eine Xenon-Kurzbogenlampe, verwendbar ist oder dass ein CO₂-Laser verwendbar ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Handschweißgerät (10, 30, 100) für den mobilen und stationären Einsatz vorgesehen ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Arbeitsschritt zunächst das Schweißmittel (7, 20, 45, 102) über die absorbierende Beschichtung (9, 22, 47, 48, 109) mit der Wandung (1, 11, 51, 107) verschweißt wird, wobei das Schweißmittel (7, 20, 45, 102) und die absorbierende Beschichtung (9, 22, 47, 48, 109) miteinander verbunden dem Handschweißgerät (10, 30, 100) zugeführt werden oder jeweils getrennt zugeführt werden, sodass mit Hilfe eines zweistufigen Handschweißgerätes (10, 30, 100) erst die Verbindung zwischen einem Trägermaterial und der absorbierenden Beschichtung (9, 22, 47, 48, 109) herstellbar ist und anschließend eine Verbindung mit der Wandung (1, 11, 51, 107) erfolgt.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schweißmittel (7, 20, 45, 102) zur Befestigung einer oder zweier Inlinerfolien (5, 14, 26, 27, 41, 49) verwendbar ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißmittel (7, 20, 45, 102) aus einem aus Kunststoff bestehendem Trägermaterial (8, 21, 46, 108) mit einer zumindest partiell ausgeführten absorbierenden Beschichtung (9, 22, 47, 48, 109) besteht, wobei das Trägermaterial (8, 21, 46, 108) im Wellenlängenbereich von 300 bis 2.500 nm nicht absorbierend ausgebildet ist und die absorbierende Beschichtung (9, 22, 47, 48, 109) im Wellenlängenbereich von 150 bis 2.500 nm, vorzugsweise 500 bis 1.500 nm, besonders bevorzugt von 800 bis 1.000 nm absorbiert.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (8, 21, 46, 108) eine Dicke von 1,0 bis 5,0 mm, vorzugsweise 1,5 bis 4,0 mm, besonders bevorzugt 2,0 bis 3,0 mm aufweist, sodass nach dem Aufbringen einer zweiten Inlinerfolie (5, 14, 26, 27, 41, 49) ein Zwischenraum zwischen den Inlinerfolien (5, 14, 26, 27, 41, 49) entsteht.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißmittel (7, 20, 45, 102) aus einem zu den Inlinerfolien (5, 14, 26, 27, 41, 49) kompatiblen Trägermaterial bestehen, welches vorzugsweise lichttransparent ausgeführt ist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die absorbierende Beschichtung (9, 22, 47, 48, 109) eine Schichtdicke von 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,4 mm und besonders bevorzugt von 0,2 bis 0,3 mm aufweist.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißmittel (7, 20, 45, 102) vorzugsweise auf der den Kunststoffmaterialien zugewandten Seite mit einer leitfähigen Beschichtung oder leitfähigen Materialien (23) beispielsweise in Form von Kordeln, Bändern oder Netzen versehen sind.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißmittel (7, 20, 45, 102) und die absorbierende Beschichtung (9, 22, 47, 48, 109) durch das Handschweißgerät (10, 30, 100) miteinander verbindbar sind.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißmittel (7, 20, 45, 102) als Aufheizfolie zur Verbindung laser- oder infrarottransparenter Inlinerfolien (5, 14, 26, 27, 41, 49) verwendbar sind.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmaterialien aus Inlinerfolie (5, 14, 26, 27, 41, 49) bestehen, welche zum Auskleiden von Behältern, Wandungen oder dergleichen vorgesehen sind und die Inlinerfolie (5, 14, 26, 27, 41, 49) ein-, oder mehrlagig übereinander angeordnet befestigt sind.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Kunststoffmaterialien beziehungsweise Inlinerfolien (5, 14, 26, 27, 41, 49) an den Wandungen (1, 11, 51, 107) streifenförmig in definierten Abständen erfolgt.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Kunststoffmaterialien beziehungsweise Inlinerfolien (5, 14, 26, 27, 41, 49) an den Wandungen (1, 11, 51, 107) vorzugsweise im Nahtbereich erfolgt.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Inlinerfolien (5, 14, 26, 27, 41, 49) auf Stoß oder mit einer Stoßfuge (25, 43) verschweißt werden.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung einer zweiten Inlinerfolie (5, 14, 26, 27, 41, 49) auf die bereits verschweißten Schweißmittel (7, 20, 45, 102) nochmals eine absorbierende Beschichtung (9, 22, 47, 48, 109) aufgeklebt oder aufgeschweißt wird.
Handschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen (1, 11, 51, 107) aus Metall oder GFK mit einer Kunststoffoberfläche, aus GFK oder aus einem zu den Inlinermaterialien kompatiblen Kunststoff besteht.