DE102012110658A1

DE102012110658A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbindung von Dichtungsprofilen

Info

Publication number: DE102012110658A1
Application number: DE102012110658A
Authority: DE
Inventors: Herbert Tschurtschenthaler
Original assignee: FUX MASCHB und KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH; FUX Maschinenbau und Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: FUX MASCHB und KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH; FUX Maschinenbau und Kunststofftechnik GmbH
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2013-05-08
Also published as: AT512088A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Enden (3, 4) von Dichtungen (1) aus Gummi (NR, SBR, IIR, EPDM, EPM, CR, CSM, NBR, HNBR, PUR, SI/MVQ, FVMQ, FPM/FKM) für ein Fenster, eine Tür, ein Fassadenelement oder ein sonstiges technisches Konstruktionsprofil, umfassend die Schritte – Einbringen der Dichtungen (1) in zwei Aufnahmeprofilabschnitte (7, 8) – Positionieren von zwei Dichtungsendflächen (5, 6) relativ zueinander, wobei zu verbindende Dichtungsendflächen (5, 6) zueinander einen Abstand (13) aufweisen, – Aktivieren einer auf die Dichtungsendflächen (5, 6) wirkenden Heizvorrichtung (18) – Erwärmen der Dichtungsendflächen (5, 6) auf eine über 100°C und unterhalb der Zersetzungstemperatur der Dichtung (1) liegende Temperatur – Einbringen einer thermoplastischen Verbindungsfolie (22) zwischen die Dichtungsendflächen (5, 6) – Zusammenpressen der beiden Dichtungsenden (3, 4) und dabei Abkühlen und beidseitiges stoffschlüssiges Verbinden der beiden Dichtungsendflächen (5, 6) mit der Verbindungsfolie (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Enden von Dichtungen aus einem gummiartigen, schwach vernetzten und nichtthermoplastischen Elastomer gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 12.
Bei Fenstern, Türen und Fassadenelementen sind Dichtungen ein wichtiges Funktionselement, hauptsächlich um unerwünschte Luftbewegungen durch ein derartiges Bauelement zu reduzieren oder zu verhindern. Funktionierende Dichtungen sind daher eine wichtige Maßnahme zur Energieeinsparung um unerwünschte Luftwechsel und damit verbundene Wärmeverluste zu einzudämmen. Ein wichtiges Kriterium für Dichtungsmaterialien ist die Einsatztemperatur, bei der noch ausreichende elastische Eigenschaften der Dichtung gegeben sind. Zurzeit werden bei Fenstern, Türen und Fassadenelementen häufig Dichtungen aus thermoplastischem Elastomer (TPE) eingesetzt, da diese leicht herstellbar sind und auch bei der Verarbeitung vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. So können derartige Dichtungen aus thermoplastischem Elastomer durch Schweißen miteinander verbunden werden, und so für die Verwendung in derartigen Bauelementen vorbereitet werden. Ein Nachteil der thermoplastischen Elastomere ist jedoch, dass diese bei tiefen Temperaturen in ihrer Elastizität häufig stark nachlassen und dadurch speziell bei Anwendungssituationen, in denen es auf eine gute Dichtwirkung ankommt, diese ebenfalls stark nachlässt.
Eine hervorragende Dichtwirkung auch bei tiefen Temperaturen ist bei Dichtungen aus Gummimaterial, das heißt aus schwach vernetzten Elastomeren auf Basis von Naturkautschuk oder Synthesekautschuk vorhanden, jedoch lassen sich diese mit herkömmlichen Verfahren nur schlecht miteinander verbinden.
Zur Herstellung von Endverbindungen bei Gummidichtungen kommt beispielsweise häufig ein Klebstoff aus der Gruppe der Cyan-Acrylate zum Einsatz, mit dem relativ hohe mechanische Festigkeit von Verbindungen erzielt werden kann. Ein Nachteil dieser Klebeverbindung ist jedoch, dass diese sehr spröde sind und die Applikation des Klebstoffes in vielen Fällen mit unerwünschten Verschmutzungen der Produktionsmaschinen und auch der Dichtungen selbst verbunden ist.
Eine weitere bekannte Methode zur Herstellung von Eckverbindungen bei Gummidichtungen besteht darin, die Ecken als eigene Spritzgussteile herzustellen und diese in Folge unter Verwendung eines Cyan-Acrylat-Klebstoffes mit stumpfen Endflächen der Dichtungsabschnitte zu verbinden. Derartige Eckverbindungen weisen zwar eine größere mechanische Festigkeit auf, als eine direkte Verklebung der in Gehrungsflächen in der Ecke, sind jedoch in der Herstellung wesentlich aufwändiger und teurer.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. mit der Dichtungen aus Gummi an ihren Enden zuverlässig und auf wirtschaftliche Weise miteinander verbunden werden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Maßnahmen des Anspruches 1 beziehungsweise eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 12 gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine mechanisch hoch belastbare Verbindung der Dichtungsendflächen erzielt, die wesentlich flexibler ist, als eine Verklebung mit Cyan-Acrylat-Klebstoff und ist weiters die Applikation einer Verbindungsfolie weniger problematisch in Hinblick auf Verschmutzung der Klebestellen sowie schwankenden Kleberauftrag. Die bei Raumtemperatur nicht klebrige thermoplastische Verbindungsfolie wird durch die erhitzten Dichtungsendflächen des Gummimaterials aktiviert und in einen klebenden Zustand gebracht, in dem sich eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Gummimaterial ergibt. Insbesondere kann der klebende Zustand der thermoplastischen Verbindungsfolie durch ein Schmelzen derselben aufgrund der von den Dichtungsendflächen abgegebenen Wärme hergestellt werden. Dadurch, dass die Dichtungsendflächen auf eine Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur erwärmt werden, besteht keine Gefahr, dass das Gummimaterial der Dichtung bei Anwendung des Verfahrens zerstört werden kann, auch wenn die Einwirkzeit der Heizvorrichtung länger sein sollte als vorgesehen. Der bei Raumtemperatur nicht klebrige Zustand der Verbindungsfolie erleichtert gegenüber herkömmlichen Klebefolien die Applikation, insbesondere die Herstellung von Zuschnitten und die Zuführung zwischen die Dichtungsendflächen. Die Herstellung der Verbindung ähnelt durch das Erwärmen der Dichtungsendflächen der Verarbeitung von thermoplastischem Elastomer, beim gegenständlichen Verfahren werden jedoch nicht die Dichtungsendflächen in einen schmelzflüssigen Zustand gebracht, sondern die dazwischen liegende Verbindungsfolie durch die in die Dichtungsenden eingebrachte Wärmeenergie aktiviert.
Das Verfahren kann vorteilhaft derart ausgeführt werden, dass die Dichtungen in Längsrichtung oder quer dazu in die Aufnahmeprofilabschnitte eingeführt wird und mittels einer Klemmeinrichtung fixiert werden. Die Klemmeinrichtung ermöglicht dabei ein einfaches Vorpositionieren der Dichtung innerhalb der Aufnahmeprofilabschnitte und stellt die zuverlässige Fixierung der Dichtung für die nachfolgenden Verfahrensschritte sicher.
Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Aufnahmeprofilabschnitte für die Dichtungen durch Profilabschnitte eines Fensterprofils, Türprofils, Fassadenelementprofils oder eines sonstigen technischen Profils gebildet sind und die Profilabschnitte zusammen mit den eingebrachten Dichtungen zur Durchführung des Verfahrens positioniert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Dichtungen zusammen mit den Profilabschnitten in einem einzigen Verfahrensschritt miteinander verbunden werden können, wodurch die Produktionszeit derartiger Bauelemente reduziert werden kann. Zusätzlich kann dadurch die manuelle Handhabung von Dichtungsmaterial reduziert werden oder entfallen, falls die Dichtung in vorgelagerten Fertigungsschritten vor dem Zuschnitt der Profilabschnitte manuell oder insbesondere maschinell eingebracht wird.
Das Verfahren kann auch dahingehend ergänzt werden, dass die Dichtungsendflächen nach Einbringen der Dichtungen in die Aufnahmeprofilabschnitte beschnitten werden, insbesondere auf Gehrung oder rechtwinkelig stumpf, geschnitten werden. Der Schnitt kann dabei mit kalten oder heißen Schneidmessern erfolgen, wobei die heißen Schneidmesser bei größeren Dichtungsquerschnitten zum Einsatz kommen um einen sauberen Schnitt zu erzielen. Die Schneidmesser können dazu z.B. bis auf eine Temperatur von 250°C erwärmt werden, wobei jede geeignete Wärmequelle zum Einsatz kommen kann. Die Dichtungsendflächen können dadurch beim Ablängen der Profilabschnitte hergestellt werden und besitzen dadurch automatisch den richtigen Gehrungswinkel zur Bildung einer vollflächigen Verbindung der Dichtungsendflächen.
Insbesondere kann das Verfahren innerhalb einer Bearbeitungsstation zum Herstellen von Profileckverbindungen aus Kunststoff-Profilen ausgeführt werden, wodurch eine eigene Vorfertigung von Dichtungsabschnitten mit Eckverbindungen entfallen kann. Weiters kann eine in einer derartigen Vorrichtung ohnehin enthaltene Heizvorrichtung zum Erwärmen der Profilabschnitt-Enden auch zur Erwärmung der Dichtungsendflächen eingesetzt werden.
Um für die Aktivierung der Klebefähigkeit der Verbindungsfolie eine ausreichende Temperatur an den Fügestellen zu erreichen und um thermische Zersetzung der Dichtungsendflächen zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn die Dichtungsendflächen auf eine Temperatur aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 100 °C, vorzugsweise 200 °C, insbesondere 240 °C und ei ner oberen Grenze von 300 °C, vorzugsweise 280 °C, insbesondere 260 °C erwärm t werden. Die höheren Temperaturbereiche ergeben dabei kürzere Aufheizzeiten, wodurch die Ausbringungsleistung des Verfahrens erhöht werden kann. Die obere Temperaturgrenze wird selbstverständlich auch in Abhängigkeit des verwendeten Gummimaterials gewählt, da je nach Material unterschiedliche Zersetzungstemperaturen vorliegen. Insbesondere ein Temperaturbereich zwischen 240 °C und 260 °C ist für die Anwendung des Verfahrens vorteilhaft, da dieser Temperaturbereich etwa mit dem zur Verschweißung von PVC-Profilen verwendeten Temperaturbereich übereinstimmt, und daher die Integration des Verfahrens in dafür bestimmte Bearbeitungsstationen einfacher möglich ist.
Eine mechanisch hoch belastbare stoffschlüssige Verbindung, insbesondere bei Gummidichtungen aus EPMD, kann erzielt werden, wenn als Verbindungsfolie eine thermoplastische Folie auf Basis von Polyolefinen, insbesondere Polyethylen oder Polypropylen verwendet wird.
Derartige Folien können im erweichten bzw. geschmolzenen Zustand eine innige Verbindung mit Oberflächen von Gummimaterialien eingehen, obwohl sich derartige Materialien häufig sehr schlecht geben lassen.
Eine ausgewogene Kombination aus ausreichender Schichtdicke der Verbindungsfolie innerhalb der fertigen Verbindung sowie einer schnellen Durchwärmung der Verbindungsfolie aufgrund der von den Dichtungsendflächen abgegebenen Wärme ist gegeben, wenn die Verbindungsfolie ein Flächengewicht aus einem Bereich zwischen 50 g/m² und 300 g/m² aufweist. Sehr gute Verbindungsergebnisse wurden dabei mit einem Flächengewicht von etwa 150 g/m² erzielt. Die Dicke derartiger Verbindungsfolien kann dementsprechend vorzugsweise in einem Bereich zwischen etwa 0,05 und 0,3 mm liegen.
Eine zuverlässige Aktivierung der Klebefähigkeit der Verbindungsfolie wird erzielt, wenn diese eine Schmelztemperatur aus einem Bereich zwischen 100 °C und 200 °C aufweist. Dieser Temperaturbereich liegt bei ric htiger Wahl der Materialkombination von Dichtung und Verbindungsfolie deutlich unterhalb der Temperatur der Dichtungsendflächen nach der Erwärmung, wodurch ein schneller Wärmeübergang in die Verbindungsfolie erfolgt und diese innerhalb kurzer Zeit ihre Klebefähigkeit erreicht.
Weiters ist es möglich, die Verbindungsfolie vor dem Zusammenpressen auf eine über 80 °C und unterhalb ihrer Schmelztemperatur li egende Vorwärmtemperatur zu erwärmen. Das Erreichen der Klebefähigkeit der Verbindungsfolie kann dadurch weiter beschleunigt werden oder aber auch unabhängig von der Wärmeübertragung aus den zu verbindenden Dichtungsendflächen erreicht werden. Durch dieses Vorwärmen der Verbindungsfolie reicht beim Zusammenpressen ein geringer Wärmeeintrag aus den Dichtungsendflächen aus, um die Verbindungsfolie im Verbindungsbereich aufzuschmelzen und die stoffschlüssige Verklebung zu bewirken, wodurch die Dichtungsendflächen auf eine niedrigere Temperatur vorgewärmt werden können, was in dementsprechend kürzerer Zeit erfolgen kann.
Um einen schnellen und gleichmäßigen Verfahrensablauf zu erzielen und von einem Benutzer bedingte Verfahrensabweichungen zu vermeiden, ist es von Vorteil wenn das Verfahren automatisiert und programmgesteuert ausgeführt wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird, wie bereits erwähnt, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 12 gelöst, wonach der Fügezone eine Zuführvorrichtung zum Einbringen der thermoplastischen Verbindungsfolie zwischen die beabstandeten Dichtungsendflächen zugeordnet ist. Die Verbindungsfolie kann dabei in Form von Zuschnitten oder aber auch von einer Rolle bereitgestellt werden.
Da die zu verbindenden Dichtungsenden in den Aufnahmeprofilabschnitten sicher gehalten werden, kann eine derartige Vorrichtung durch eine Schneidevorrichtung zum Beschneiden der Dichtungsenden vorteilhaft ergänzt werden. Gesonderte Schneidestationen zum Durchführen von Gehrungsschnitten an den Dichtungen können dadurch entfallen.
Weiters ist es möglich, dass die Aufnahmeprofilabschnitte aus Profilabschnitten eines Fensters, einer Tür oder eines Fassadenelements gebildet sind. Hierbei erfolgt eine Verbindung der Dichtungsenden im montierten Zustand, wodurch eine gesonderte Vorfertigung und Handhabung von verbundenen Dichtungsabschnitten entfällt. Durch die mechanische Verbindung der Dichtungsendflächen der montierten Dichtung, ist es in diesem Fall auch unproblematisch, falls die Dichtung nicht spannungsfrei im Profilabschnitt eingezogen ist, da ein nachträgliches Zusammenziehen zuverlässig unterbunden ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung kann darin bestehen, dass sich die Heizvorrichtung oder deren Wirkbereich über die Profilendflächen eines Kunststoff-Profilabschnittes und die Dichtungsendflächen erstreckt. Dadurch kann mit einer einzigen Heizvorrichtung und in einem einzigen Verfahrensschritt sowohl eine Verbindung der Dichtungsendflächen als auch der Kunststoff-Profilabschnitte erfolgen.
Vorteilhafte Ausführungsformen für die Heizvorrichtung können durch einen Schweißspiegel, ein Infrarot-Strahlerelement oder ein Heißluftgebläse gebildet sein. Der Vorteil eines Schweißspiegels besteht in der schnellen Wärmeeinbringung in die Dichtungsendflächen, ein Infrarot-Strahlerelement besitzt eine Toleranz in den Abständen zu den Dichtungsendflächen und ein Heißluftgebläse stellt eine kostengünstige Lösung für eine Heizvorrichtung dar.
Um die Erwärmung der Dichtungsendflächen und/oder der Kunststoffprofilendflächen und/oder der Verbindungsfolie überwachen und optimal regeln zu können, ist es von Vorteil wenn in der Fügezone Temperaturmesssensoren angeordnet sind. Insbesondere können diese auch auf einem berührungslosen Messprinzip basieren.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
1 das Verfahren zum Verbinden zweier Dichtungen beim Positionieren zweier Dichtungsenden mittels einer Vorrichtung zum Verbinden von Dichtungsenden;
2 den Verfahrensschritt des Erwärmens der Dichtungsendflächen;
3 den Verfahrensschritt des Einbringens der Verbindungsfolie zwischen die erwärmten Dichtungsendflächen;
4 das Zusammenpressen und Verbinden der beiden Dichtungsendflächen mit der Verbindungsfolie;
5 eine mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung zum Verbinden zweier Verbindungsenden;
6 die Ansicht einer Endfläche eines Profilabschnittes mit montierter Dichtung und die Positionierung der Verbindungsfolie bei einer Ausführungsform des Verfahrens.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
In den 1 bis 4 sind die Verfahrensschritte zum Verbinden zweier Dichtungen 1 sowie einzelne Teile einer dabei verwendbaren Vorrichtung 2 zum Verbinden zweier Dichtungsenden dargestellt.
1 zeigt zwei Dichtungen 1 die innerhalb einer Vorrichtung 2 an ihren Enden 3 und 4 an entsprechenden Dichtungsendflächen 5 und 6 miteinander verbunden werden sollen. Die Dichtungen 1, 2 bestehen aus einem Gummi in Form von schwach vernetztem Elastomer und aus einzelnen oder Mischungen aus folgenden Werkstoffen: Naturkautschuk (NR), Synthesekautschuke wie Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butylkautschuk (IIR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Chloroprenkautschuk (CR), Chlor-sulfonyl-Polyethylen-Kautschuk (CSM), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Polyurethan (PUR), Silikonkautschuk (SI/MVQ), Fluor-Silikon-Kautschuk (FVMQ), Fluor-Kautschuk (FPM/FKM). Diese Werkstoffe zeichnen sich durch einen sehr großen Bereich der Gebrauchstemperatur aus und sind auch bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt mit guten elastischen Eigenschaften ausgestattet. Dies unterscheidet die Dichtungswerkstoffe von den ebenfalls häufig verwendeten thermoplastischen Elastomeren, die bei niedrigen Temperaturen häufig eine sehr schlechte Elastizität besitzen und für Dichtungszwecke deshalb keine so guten Eigenschaften aufweisen.
In den Ausführungsbeispielen sind Eckverbindungen der Dichtungen 1, 2 gezeigt, bei denen auf Gehrung geschnittene Dichtungsendflächen 5, 6 miteinander verbunden werden, selbstverständlich ist auch eine Verbindung von Dichtungsendflächen 5, 6 möglich, die rechtwinkelig zur Längsrichtung der Dichtungen 1, 2 verlaufen, also stumpfe Verbindungen darstellen.
Die Dichtungsenden 3 und 4 werden für die Durchführung des Verfahrens in Aufnahmeprofilabschnitten 7 und 8 eingebracht, die relativ zueinander verstellbar sind und dadurch auch Dichtungsendflächen 5, 6 relativ zueinander verstellbar sind und in gegenseitigen Kontakt gebracht werden können. In 1 sind mit strichlierten Pfeilen erste Verstellrichtungen 9 für die Aufnahmeprofilabschnitte 7, 8 gekennzeichnet, die mit den Längsrichtungen der Dichtungen 1 parallel sind und weiters auch mit strichpunktiertem Pfeil dargestellte zweite mögliche Verstellrichtungen 10 dargestellt, die etwa rechtwinkelig zu den Dichtungsendflächen 5, 6 verlaufen. Selbstverständlich sind auch davon abweichende und kombinierte Verstellrichtungen zur gegenseitigen Verstellung und Annäherung der Dichtungsendflächen 5, 6 möglich. Die jeweils von den Aufnahmeprofilabschnitten 7, 8 eingenommene Position kann durch geeignete Fixierelemente, z.B. in den Verstellführungen wirksame Bolzen gesichert werden.
Die Aufnahmeprofilabschnitte 7, 8 besitzen im Ausführungsbeispiel gemäß 1 Ausnehmungen, die ein Einbringen der Dichtungen 1 in der Längsrichtung oder auch quer dazu ermöglicht und können diese mittels Klemmvorrichtungen 11 die verstellbare Klemmelemente 12 umfassen in dem Aufnahmeprofilabschnitt 7, 8 fixiert werden. Bei größeren Dichtungsquerschnitten kann eine solche Klemmvorrichtung entfallen, da solche Dichtungen 1 in den Aufnahmeprofilabschnitten 7, 8 ausreichend gegen unerwünschte Bewegungen gesichert sind. Die Aufnahmeprofilabschnitte 7, 8 können mittels nicht dargestellter Verstelleinrichtungen die entsprechende Führungen und Verstellantriebe umfassen relativ zueinander bewegt werden und dadurch die Dichtungsendflächen 5, 6 relativ zueinander positioniert werden.
Zur Durchführung des Verfahrens werden die Dichtungsendflächen 5, 6 in einem Abstand 13 zueinander positioniert und kann der Bereich zwischen den Dichtungsendflächen 5, 6 als Fügezone 14 bezeichnet werden, in der in Folge die Dichtungsendflächen 5, 6 verbunden werden. Die Vorrichtung 2 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel weiters eine Schneidevorrichtung 15, mit der die Enden 3 und 4 der Dichtungen 1 geschnitten werden können und dadurch die Dichtungsendflächen 5, 6 hergestellt werden. Die Schneidevorrichtung umfasst beispielsweise zwei Schneidmesser 16, die eine Schnittbewegung 17 ausführen können. Die Schneidmesser 16 können dabei starre Messer oder aber auch rotierende Scheibenmesser sein. Die Schnittrichtung der Schneidmesser 16 hängt dabei von den vorhandenen Platzverhältnissen ab, wird insbesondere auf den zu schneidenden Dichtungsquerschnitt abgestimmt, um ein sauberes Schnittergebnis mit glatten Dichtungsendflächen 5, 6 zu erhalten. Die Schneidmesser können insbesondere mit einer Messerheizvorrichtung 30 vor dem Schnitt erhitzt werden.
2 zeigt als nächsten Verfahrensschritt das Erwärmen der Dichtungsendflächen 5, 6, wozu in der Fügezone 14 eine auf die Dichtungsendflächen 5, 6 wirkendes Heizvorrichtung 18 aktiviert wird. Die Heizvorrichtung 18 kann, wie in 1 dargestellt, beispielsweise durch einen Schweißspiegel 19 gebildet sein, der die beiden Dichtungsendflächen 5, 6 kontaktiert, wodurch Wärmeleitung über die Dichtungsendflächen 5, 6 in die Dichtungsenden 3, 4 stattfindet. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Wärme mittels Wärmestrahlung und/oder Konvektion eingebracht wird, wozu beispielsweise die Heizvorrichtung 18 in Form eines Infrarot-Strahlerelements, eines Heißluftgebläses oder eines Keramikheizelements ausgebildet sein kann.
Die Temperatur der Heizvorrichtung 18 ist vorzugsweise mittels einer Temperaturregelvorrichtung 20 geregelt und wird so gewählt, dass eine zügige Erwärmung der Dichtungsendflächen 5, 6 und der darunter liegenden Materialbereiche stattfindet, jedoch eine Zersetzung des gummiartigen Dichtungsmaterials nicht stattfindet. Als vorteilhaft erweisen sich hier Temperaturen aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 100°C, vorzugsweise 200°C und in sbesondere 240°C und einer oberen Grenze von 300°C, vorzugsweise 280°C, insbesondere 260°C. Die höheren Temperaturen ermöglichen dabei eine schnellere Erwärmung und können die Dichtungsendflächen 5, 6 für den später beschriebenen Verbindungsvorgang schneller konditioniert werden. Als Einwirkdauer für die Erwärmung der Dichtungsenden 3, 4 haben sich Bereiche von 10 sec. bis 180 sec. als vorteilhaft erwiesen, um für den Verbindungsvorgang eine ausreichende Wärmemenge zur Verfügung stellen zu können, jedoch keine allzu langen Auskühlzeiten notwendig zu machen. Die Temperatur der Dichtungsendflächen 5, 6 wird weiters auch in Abhängigkeit des zu verbindenden Materials gewählt, und ist vorzugsweise mit einem geringem Abstand zur Zersetzungstemperatur des jeweiligen Materials gewählt. Die Einwirkdauer wird in Abhängigkeit des Dichtungsquerschnittes gewählt, wobei für größere Querschnitte längere Einwirkdauern gewählt werden.
2 zeigt weiters einen Temperaturmesssensor 21 mit dem beispielsweise die Temperatur des Schweißspiegels 19 erfasst werden kann, es ist jedoch auch möglich, mittels eines derartigen Temperaturmesssensors 21 auch die Wirktemperatur der Heizvorrichtung 18 oder auch die Temperatur der Dichtungsendflächen 5, 6 zu messen und in Folge auch mittels der Temperaturregelvorrichtung 20 zu regeln. Der Temperaturmesssensor 21 kann dabei das Messobjekt kontaktieren oder aber auch ein berührungsloses Messprinzip benutzen.
3 zeigt den nächsten Verfahrensschritt zum Verbinden der Dichtungsenden 3 und 4, bei dem zwischen die Dichtungsendflächen 5, 6 eine thermoplastische Verbindungsfolie 22 eingebracht wird, mit der die stoffschlüssige Verbindung der Dichtungsenden 3, 4 erreicht wird.
Wie in 3 dargestellt, kann die Verbindungsfolie 22 mittels einer Zuführvorrichtung 23 automatisiert eingebracht werden, es ist jedoch auch möglich, die Verbindungsfolie 22 manuell zwischen die Dichtungsendflächen 5, 6 zu positionieren. Die Verbindungsfolie 22 kann beispielsweise in Form eines Zuschnittes 24 bereitgestellt werden. Es ist jedoch alternativ auch möglich, die Verbindungsfolie 22 von einer Rolle abzuziehen und erst nach Einbringen zwischen die Dichtungsendflächen 5, 6 den erforderlichen Folienteil vom Rest der Rolle abzutrennen.
Die thermoplastische Verbindungsfolie 22 ist vorzugsweise auf Basis von Polyolefinen aufgebaut, wobei als Basismaterial hauptsächlich Polyäthylen oder Polypropylen eingesetzt wird.
Die Verbindungsfolie 22 besitzt dabei vorzugsweise ein Flächengewicht aus einem Bereich zwischen 50 g/m² und 300 g/m², wobei mit einem Flächengewicht von 150 g/m² sehr vorteilhafte und mechanische belastbare Verbindungen hergestellt werden können. Die Dicke der Verbindungsfolie 22 liegt entsprechend den vorgenannten Flächengewichten etwa in einem Bereich zwischen 50 µm und 300 µm.
Eine besonders hohe, mechanische Festigkeit der Verbindung wird erzielt, wenn die Verbindungsfolie 22 eine Schmelztemperatur zwischen 100°C und 150°C aufweist, da in Verbindung mit den zuvor genannten, vorteilhaften Temperaturen für die Vorwärmung der Dichtungsendflächen 5, 6 die Verbindungsfolie 22 beim nachfolgend beschriebenen Verbindungsvorgang zumindest abschnittsweise in einen schmelzflüssigen Zustand übergehen kann und dadurch eine innige Verbindung mit den beiden Dichtungsendflächen 5, 6 erzielt wird.
Die Verbindungsfolie 22 wird vorzugsweise so groß zugeschnitten, dass die Dichtungsendflächen 5, 6 zur Gänze von der Verbindungsfolie 22 überdeckt werden, wodurch eine dichte Verbindung der Enden 3, 4 erzielt werden kann. Um lediglich eine mechanisch belastbare Verbindung der Enden 3, 4 zu erzielen, ist es auch möglich, dass die Verbindungsfolie 22 die Dichtungsendflächen 5, 6 nur abschnittsweise, also nicht vollständig bedeckt und daher die Dichtungsendflächen 5, 6 nur abschnittsweise verbunden werden.
In 4 ist das darauffolgende Zusammenpressen der beiden Dichtungsenden 3, 4 dargestellt, wodurch die beiden Dichtungsflächen 5, 6 stoffschlüssig mit der Verbindungsfolie 22 verbunden werden. Dazu werden die Aufnahmeprofilabschnitte 7 und 8 (siehe 1) derart aufeinander zubewegt, dass die beiden Dichtungsendflächen 5, 6 möglichst exakt aufeinander zu liegen kommen. In 4 wird dies beispielsweise durch die Verstellbewegung 9 oder 10 erreicht, wodurch der zuvor bestehende Abstand 13 zwischen den Dichtungsendflächen 5, 6 beseitigt wird. Dieses Zusammenpressen der Dichtungsenden 3, 4 erfolgt möglichst zeitnah zum Erwärmen der Dichtungsendflächen 5, 6 mittels der Heizvorrichtung 18, weshalb auch das Einbringen der Verbindungsfolie 22 in möglichst kurzer Zeit erfolgen sollte. Die Dichtungsendflächen 5, 6 besitzen in diesem Fall eine so hohe Temperatur, dass eine Verklebung mit der thermoplastischen Verbindungsfolie 22 stattfindet und diese beidseitig eine stoffschlüssige Verbindung mit den Dichtungsendflächen 5, 6 eingeht. Insbesondere wird die Verbindungsfolie 22 durch das Temperaturniveau der Dichtungsenden 3, 4 zumindest teilweise aufgeschmolzen, wodurch diese wie ein Kleber zwischen den beiden Dichtungsendflächen 5 und 6 wirksam werden kann. Die Dichtungsenden 3, 4 werden in Folge noch eine gewisse Zeit in zusammengepresster Position gehalten, bis die Verbindung eine ausreichende, mechanische Festigkeit erreicht hat. Dazu reichen im Allgemeinen Zeiträume von wenigen Sekunden bis zu ca. 120 Sekunden, wobei die längeren Abkühlzeiten bei größeren Dichtungsquerschnitten vorgesehen sind.
An der fertigen Verbindung kann die Verbindungsfolie 22 in Form eines Überstandes 31 über die Dichtung 1 hinausragen, was aufgrund der geringen Dicke der Verbindungsfolie im Allgemeinen nicht störend ist. Es ist jedoch weiters möglich, dass diese Überstände 31 in Folge mechanisch entfernt werden. Ein vorteilhafter Weg einen Überstand 31 zu entfernen besteht darin, diesen mittels einer optionalen, der Fügezone 14 zugeordneten Heizeinrichtung 32 zu erwärmen und dadurch einem Schrumpfungsprozess oder Schmelzprozess zu unterwerfen, in dem sich das überschüssige Material der Verbindungsfolie 22 an die Klebefuge anlegt.
Weiters ist es möglich, dass die Verbindungsfolie 22 in einem Zuschnitt 24 eingebracht wird, der exakt der Dichtungsendfläche 5 bzw. 6 entspricht und dadurch kein Überstand an der Verbindung entsteht.
5 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des Verfahrens bzw. der Vorrichtung 2 zum Verbinden zweier Dichtungen 1 in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Die Aufnahmeprofilabschnitte 7, 8 für die Dichtungen 1 sind in dieser Ausführungsform durch Profilabschnitte 25 eines Fensterprofils, Türprofils, Fassadenprofils oder eines sonstigen technischen Konstruktionsprofils gebildet und werden die Dichtungen 1 zur Ausführung des Verfahrens in diese Profilabschnitte 25 montiert. Die Positionierung der Dichtungsenden 3, 4 erfolgt in diesem Fall zusammen mit den Profilabschnitten 25 im montiertem Zustand.
Die Profilabschnitte 25 können dabei aus allen gängigen Profiltypen für Fenster, Türen, Fassadenelemente oder sonst. technischen Konsttruktionsprofilen bestehen, und beispielsweise aus Holz, Aluminium, Kunststoff oder sonstigen Konstruktionsmaterialien oder auch Verbunde ausdiesen Materialien hergestellt sein.
In 5 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Vorrichtung 2 zur Herstellung der Verbindung Bestandteil einer Bearbeitungsstation 26 zum Herstellen von Profileckverbindungen aus Kunststoffprofilen 27 ist. 5 zeigt eine mögliche Ausführungsform, mit der ein Profilabschnitt 25 z.B. in Form eines Querteiles eines Rahmens mittels zweier Vorrichtungen 2 mit seinen beiden Enden mit zwei weiteren Profilabschnitten 25 z.B. in Form von Längsteilen des Rahmens verbunden werden kann. Bei thermoplastischen Kunststoffprofilen 27, wie beispielsweise PVC, erfolgt diese Verbindung durch Anschmelzen der Kunststoff-Profilendflächen 28 mittels einer Heizvorrichtung 18, insbesondere eines Schweißspiegels 19 und anschließendes Zusammenpressen der aufgeschmolzenen Kunststoff-Profilendflächen 28.
Vorteilhafterweise ist die Heizvorrichtung zur Erwärmung der Kunststoff-Profilendflächen 28 durch die Heizvorrichtung 18 für die Erwärmung der Dichtungsendflächen 5, 6 identisch, wodurch eine derartige Bearbeitungsstation 26 baulich einfach gehalten werden kann. 5 zeigt weiters vereinfacht die Zuführvorrichtung 23 für die Verbindungsfolie 22, die im Wesentlichen nur im Bereich der Dichtungen 1 eingebracht wird. Mit einer derartigen Bearbeitungsstation 26 ist es möglich, Profilabschnitte 25 mit eingezogener Dichtung 1 zu verbinden, wobei die Erwärmung der Dichtungsendflächen 5, 6 innerhalb der Bearbeitungsstation 26 erfolgt und nachfolgend mittels der Zuführvorrichtung 23 die Verbindungsfolie 22 im Bereich der Dichtungsendflächen 5, 6 eingebracht wird. Die Kunststoff-Profilendflächen 28 und die Dichtungsenden 3, 4 werden im selben Bearbeitungsschritt gleichzeitig durch Zusammenpressen verbunden. Die gegenseitige Positionierung der Fügeflächen, also der Dichtungsendflächen 5, 6 zusammen mit den Kunststoff-Profilendflächen 28 erfolgt dabei mittels einer Positioniereinrichtung 29, die der bereits anhand von 1 beschriebenen Verstelleinrichtung mit entsprechenden Führungen und einem Verstellantrieb entspricht. Die Bearbeitungsstation mit der Heizvorrichtung 18 sowie der Positioniereinrichtung 29 kann dabei im Wesentlichen den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen für die Herstellung von Eckverbindungen ohne eingezogenen Dichtungen entsprechen.
6 zeigt die Ansicht eines Profilabschnittes 25 mit darin eingebrachter Dichtung 1, wie sie bei der zuvor beschriebenen Verfahrensvariante bearbeitet werden kann. Hierbei ist gezeigt, dass ein Profilabschnitt 25, insbesondere ein Kunststoffprofil 27 gleichzeitig die Aufnahmeprofilabschnitte 7 und 8, in denen die beiden zu verbindenden Dichtungen 1 angebracht sind, bilden können. Wie 6 in strichlierten Linien weiters zeigt, kann sich die Verbindungsfolie 22 bzw. ein Zuschnitt 24 daraus im Wesentlichen auf die Dichtungsendfläche 5, 6 beschränken, während der restliche Bereich der Kunststoffprofilendfläche 28 nicht von der Verbindungsfolie 22 bzw. dem Zuschnitt 24 bedeckt wird.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Verfahrens bzw. der Vorrichtung, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten desselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Vorrichtung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den 1; 2; 3; 4; 5; 6 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Bezugszeichenliste

1: Dichtung
2: Vorrichtung
3: Ende
4: Ende
5: Dichtungsendfläche
6: Dichtungsendfläche
7: Aufnahmeprofilabschnitt
8: Aufnahmeprofilabschnitt
9: Verstellrichtung
10: Verstellrichtung
11: Klemmvorrichtung
12: Klemmelement
13: Abstand
14: Fügezone
15: Schneidevorrichtung
16: Schneidmesser
17: Schnittbewegung
18: Heizvorrichtung
19: Schweißspiegel
20: Temperaturregelvorrichtung
21: Temperaturmesssensor
22: Verbindungsfolie
23: Zuführvorrichtung
24: Zuschnitt
25: Profilabschnitt
26: Bearbeitungsstation
27: Kunststoff-Profil
28: Kunststoff-Profilendfläche
29: Positioniereinrichtung
30: Messerheizvorrichtung
31: Überstand
32: Heizeinrichtung

Claims

Verfahren zum Verbinden zweier Enden (3, 4) von Dichtungen (1) aus Gummi (NR, SBR, IIR, EPDM, EPM, CR, CSM, NBR, HNBR, PUR, SI/MVQ, FVMQ, FPM/FKM) für ein Fenster, eine Tür, ein Fassadenelement oder ein sonstiges technisches Konstruktionsprofil, umfassend die Schritte – Einbringen der Dichtungen (1) in zwei Aufnahmeprofilabschnitte (7, 8) – Positionieren von zwei Dichtungsendflächen (5, 6) relativ zueinander, wobei zu verbindende Dichtungsendflächen (5, 6) zueinander einen Abstand (13) aufweisen, – Aktivieren einer auf die Dichtungsendflächen (5, 6) wirkenden Heizvorrichtung (18) – Erwärmen der Dichtungsendflächen (5, 6) auf eine über 100°C und unterhalb der Zersetzungstemperatur der Dichtung (1) liegende Temperatur – Einbringen einer thermoplastischen Verbindungsfolie (22) zwischen die Dichtungsendflächen (5, 6) – Zusammenpressen der beiden Dichtungsenden (3, 4) und dabei Abkühlen und beidseitiges stoffschlüssiges Verbinden der beiden Dichtungsendflächen (5, 6) mit der Verbindungsfolie (22).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (1) in Längsrichtung oder quer in die Aufnahmeprofilabschnitte (7, 8) eingeführt und mittels einer Klemmeinrichtung (11) fixiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeprofilabschnitte (7, 8) für die Dichtungen (1) durch Profilabschnitte (25) eines Fensterprofils, Türprofils, Fassadenelementprofils oder sonstigen technischen Konstruktionsprofiles gebildet sind und die Profilabschnitte (25) zusammen mit eingebrachten Dichtungen (1) positioniert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsendflächen (5, 6) nach Einbringen der Dichtungen (1) in die Aufnahmeprofilabschnitte (7, 8) beschnitten werden, insbesondere auf Gehrung oder rechtwinkelig stumpf geschnitten werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschneiden mit einem über 100°C erhitzten Schneidmes ser (16) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren innerhalb einer Bearbeitungsstation (26) zum Herstellen von Profileckverbindungen aus Kunststoff-Profilen (27) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsendflächen (5, 6) auf eine Temperatur aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 100°C, vorzugswe ise 200°C, insbesondere 240°C und einer oberen Grenze von 300°C, vorzugsweise 280 °C, insbesondere 260°C erwärmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsfolie (22) eine thermoplastische Folie auf Basis von Polyolefinen, insbesondere Polyethylen oder Polypropylen, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsfolie (22) ein Flächengewicht aus einem Bereich zwischen 50 g/m² und 300 g/m², vorzugsweise mit etwa 150 g/m² aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsfolie (22) eine Schmelztemperatur aus einem Bereich zwischen 100°C und 200°C aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsfolie (22) vor dem Zusammenpressen auf eine über 80°C und unterhalb ihrer Schmelztemperatur liegende Vorwärmtemperatur erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überstand der Verbindungsfolie (22) über die miteinander verbundenen Dichtungsendflächen (5, 6) durch Wärmeeinwirkung einem Schrumpfungsprozess oder Schmelzprozess unterworfen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren automatisiert und programmgesteuert ausgeführt wird.
Vorrichtung (2) zum Verbinden zweier Enden von Dichtungen (1) aus Gummi (NR, SBR, IIR, EPDM, EPM, CR, CSM, NBR, HNBR, PUR, SI/MVQ, FVMQ, FPM/FKM) für ein Fenster, eine Tür, ein Fassadenelement oder ein sonstiges technisches Konstruktionsprofil, an ihren Dichtungsendflächen (5, 6), umfassend zumindest zwei Aufnahmeprofilabschnitte (7, 8) zur Aufnahme der Dichtungen (1), eine Positioniereinrichtung (29) zur gegenseitigen Positionierung der Aufnahmeprofilabschnitte (7, 8) mit den Dichtungsendflächen (5, 6) in einer Fügezone (14), wobei die Dichtungsendflächen (5, 6) durch Verstellung der Aufnahmeprofilabschnitte (7, 8) in ihrem Abstand (13) zueinander verstellbar und sind, eine Heizvorrichtung (18) mit Temperaturregelvorrichtung (20) zur Erwärmung der Dichtungsendflächen (5, 6), dadurch gekennzeichnet, dass der Fügezone (14) eine Zuführvorrichtung (23) zum Einbringen einer thermoplastischen Verbindungsfolie (22) zwischen die beabstandeten Dichtungsendflächen (5, 6) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügezone (14) eine Schneidevorrichtung (15) zum Beschneiden der Dichtungsenden (3, 4), insbesondere auf Gehrung, zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidevorrichtung (15) eine Messerheizvorrichtung (30) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeprofilabschnitte (7, 8) aus Profilabschnitten (25) eines Fensters, einer Tür, eines Fassadenelements oder eines sonstigen technischen Konstruktionsprofiles gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Heizvorrichtung (18) oder deren Wirkbereich über die Profilendflächen (28) eines Kunststoff-Profilabschnittes (27) und die Dichtungsendflächen (5, 6) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (18) durch einen Schweißspiegel (19), ein Infrarotstrahlerelement, ein Heißluftgebläse oder ein Keramikheizelement gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fügezone (14) Temperaturmesssensoren (21) zur, insbesondere berührungslosen, Erfassung der Temperatur der Heizvorrichtung (18) und/oder der Dichtungsendflächen (5, 6) und/oder der Kunststoff-Profilendflächen (28) und/oder der Verbindungsfolie (22) angeordnet sind.