DE102012110658A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbindung von Dichtungsprofilen - Google Patents
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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 bis4 sind die Verfahrensschritte zum Verbinden zweier Dichtungen1 sowie einzelne Teile einer dabei verwendbaren Vorrichtung2 zum Verbinden zweier Dichtungsenden dargestellt. -
1 zeigt zwei Dichtungen1 die innerhalb einer Vorrichtung2 an ihren Enden3 und4 an entsprechenden Dichtungsendflächen5 und6 miteinander verbunden werden sollen. Die Dichtungen1 ,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 Dichtungsendflächen5 ,6 miteinander verbunden werden, selbstverständlich ist auch eine Verbindung von Dichtungsendflächen5 ,6 möglich, die rechtwinkelig zur Längsrichtung der Dichtungen1 ,2 verlaufen, also stumpfe Verbindungen darstellen. - Die Dichtungsenden
3 und4 werden für die Durchführung des Verfahrens in Aufnahmeprofilabschnitten7 und8 eingebracht, die relativ zueinander verstellbar sind und dadurch auch Dichtungsendflächen5 ,6 relativ zueinander verstellbar sind und in gegenseitigen Kontakt gebracht werden können. In1 sind mit strichlierten Pfeilen erste Verstellrichtungen9 für die Aufnahmeprofilabschnitte7 ,8 gekennzeichnet, die mit den Längsrichtungen der Dichtungen1 parallel sind und weiters auch mit strichpunktiertem Pfeil dargestellte zweite mögliche Verstellrichtungen10 dargestellt, die etwa rechtwinkelig zu den Dichtungsendflächen5 ,6 verlaufen. Selbstverständlich sind auch davon abweichende und kombinierte Verstellrichtungen zur gegenseitigen Verstellung und Annäherung der Dichtungsendflächen5 ,6 möglich. Die jeweils von den Aufnahmeprofilabschnitten7 ,8 eingenommene Position kann durch geeignete Fixierelemente, z.B. in den Verstellführungen wirksame Bolzen gesichert werden. - Die Aufnahmeprofilabschnitte
7 ,8 besitzen im Ausführungsbeispiel gemäß1 Ausnehmungen, die ein Einbringen der Dichtungen1 in der Längsrichtung oder auch quer dazu ermöglicht und können diese mittels Klemmvorrichtungen11 die verstellbare Klemmelemente12 umfassen in dem Aufnahmeprofilabschnitt7 ,8 fixiert werden. Bei größeren Dichtungsquerschnitten kann eine solche Klemmvorrichtung entfallen, da solche Dichtungen1 in den Aufnahmeprofilabschnitten7 ,8 ausreichend gegen unerwünschte Bewegungen gesichert sind. Die Aufnahmeprofilabschnitte7 ,8 können mittels nicht dargestellter Verstelleinrichtungen die entsprechende Führungen und Verstellantriebe umfassen relativ zueinander bewegt werden und dadurch die Dichtungsendflächen5 ,6 relativ zueinander positioniert werden. - Zur Durchführung des Verfahrens werden die Dichtungsendflächen
5 ,6 in einem Abstand13 zueinander positioniert und kann der Bereich zwischen den Dichtungsendflächen5 ,6 als Fügezone14 bezeichnet werden, in der in Folge die Dichtungsendflächen5 ,6 verbunden werden. Die Vorrichtung2 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel weiters eine Schneidevorrichtung15 , mit der die Enden3 und4 der Dichtungen1 geschnitten werden können und dadurch die Dichtungsendflächen5 ,6 hergestellt werden. Die Schneidevorrichtung umfasst beispielsweise zwei Schneidmesser16 , die eine Schnittbewegung17 ausführen können. Die Schneidmesser16 können dabei starre Messer oder aber auch rotierende Scheibenmesser sein. Die Schnittrichtung der Schneidmesser16 hängt dabei von den vorhandenen Platzverhältnissen ab, wird insbesondere auf den zu schneidenden Dichtungsquerschnitt abgestimmt, um ein sauberes Schnittergebnis mit glatten Dichtungsendflächen5 ,6 zu erhalten. Die Schneidmesser können insbesondere mit einer Messerheizvorrichtung30 vor dem Schnitt erhitzt werden. -
2 zeigt als nächsten Verfahrensschritt das Erwärmen der Dichtungsendflächen5 ,6 , wozu in der Fügezone14 eine auf die Dichtungsendflächen5 ,6 wirkendes Heizvorrichtung18 aktiviert wird. Die Heizvorrichtung18 kann, wie in1 dargestellt, beispielsweise durch einen Schweißspiegel19 gebildet sein, der die beiden Dichtungsendflächen5 ,6 kontaktiert, wodurch Wärmeleitung über die Dichtungsendflächen5 ,6 in die Dichtungsenden3 ,4 stattfindet. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Wärme mittels Wärmestrahlung und/oder Konvektion eingebracht wird, wozu beispielsweise die Heizvorrichtung18 in Form eines Infrarot-Strahlerelements, eines Heißluftgebläses oder eines Keramikheizelements ausgebildet sein kann. - Die Temperatur der Heizvorrichtung
18 ist vorzugsweise mittels einer Temperaturregelvorrichtung20 geregelt und wird so gewählt, dass eine zügige Erwärmung der Dichtungsendflächen5 ,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 Dichtungsendflächen5 ,6 für den später beschriebenen Verbindungsvorgang schneller konditioniert werden. Als Einwirkdauer für die Erwärmung der Dichtungsenden3 ,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 Dichtungsendflächen5 ,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 Temperaturmesssensor21 mit dem beispielsweise die Temperatur des Schweißspiegels19 erfasst werden kann, es ist jedoch auch möglich, mittels eines derartigen Temperaturmesssensors21 auch die Wirktemperatur der Heizvorrichtung18 oder auch die Temperatur der Dichtungsendflächen5 ,6 zu messen und in Folge auch mittels der Temperaturregelvorrichtung20 zu regeln. Der Temperaturmesssensor21 kann dabei das Messobjekt kontaktieren oder aber auch ein berührungsloses Messprinzip benutzen. -
3 zeigt den nächsten Verfahrensschritt zum Verbinden der Dichtungsenden3 und4 , bei dem zwischen die Dichtungsendflächen5 ,6 eine thermoplastische Verbindungsfolie22 eingebracht wird, mit der die stoffschlüssige Verbindung der Dichtungsenden3 ,4 erreicht wird. - Wie in
3 dargestellt, kann die Verbindungsfolie22 mittels einer Zuführvorrichtung23 automatisiert eingebracht werden, es ist jedoch auch möglich, die Verbindungsfolie22 manuell zwischen die Dichtungsendflächen5 ,6 zu positionieren. Die Verbindungsfolie22 kann beispielsweise in Form eines Zuschnittes24 bereitgestellt werden. Es ist jedoch alternativ auch möglich, die Verbindungsfolie22 von einer Rolle abzuziehen und erst nach Einbringen zwischen die Dichtungsendflächen5 ,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 Verbindungsfolie22 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 Dichtungsendflächen5 ,6 die Verbindungsfolie22 beim nachfolgend beschriebenen Verbindungsvorgang zumindest abschnittsweise in einen schmelzflüssigen Zustand übergehen kann und dadurch eine innige Verbindung mit den beiden Dichtungsendflächen5 ,6 erzielt wird. - Die Verbindungsfolie
22 wird vorzugsweise so groß zugeschnitten, dass die Dichtungsendflächen5 ,6 zur Gänze von der Verbindungsfolie22 überdeckt werden, wodurch eine dichte Verbindung der Enden3 ,4 erzielt werden kann. Um lediglich eine mechanisch belastbare Verbindung der Enden3 ,4 zu erzielen, ist es auch möglich, dass die Verbindungsfolie22 die Dichtungsendflächen5 ,6 nur abschnittsweise, also nicht vollständig bedeckt und daher die Dichtungsendflächen5 ,6 nur abschnittsweise verbunden werden. - In
4 ist das darauffolgende Zusammenpressen der beiden Dichtungsenden3 ,4 dargestellt, wodurch die beiden Dichtungsflächen5 ,6 stoffschlüssig mit der Verbindungsfolie22 verbunden werden. Dazu werden die Aufnahmeprofilabschnitte7 und8 (siehe1 ) derart aufeinander zubewegt, dass die beiden Dichtungsendflächen5 ,6 möglichst exakt aufeinander zu liegen kommen. In4 wird dies beispielsweise durch die Verstellbewegung9 oder10 erreicht, wodurch der zuvor bestehende Abstand13 zwischen den Dichtungsendflächen5 ,6 beseitigt wird. Dieses Zusammenpressen der Dichtungsenden3 ,4 erfolgt möglichst zeitnah zum Erwärmen der Dichtungsendflächen5 ,6 mittels der Heizvorrichtung18 , weshalb auch das Einbringen der Verbindungsfolie22 in möglichst kurzer Zeit erfolgen sollte. Die Dichtungsendflächen5 ,6 besitzen in diesem Fall eine so hohe Temperatur, dass eine Verklebung mit der thermoplastischen Verbindungsfolie22 stattfindet und diese beidseitig eine stoffschlüssige Verbindung mit den Dichtungsendflächen5 ,6 eingeht. Insbesondere wird die Verbindungsfolie22 durch das Temperaturniveau der Dichtungsenden3 ,4 zumindest teilweise aufgeschmolzen, wodurch diese wie ein Kleber zwischen den beiden Dichtungsendflächen5 und6 wirksam werden kann. Die Dichtungsenden3 ,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 Überstandes31 über die Dichtung1 hinausragen, was aufgrund der geringen Dicke der Verbindungsfolie im Allgemeinen nicht störend ist. Es ist jedoch weiters möglich, dass diese Überstände31 in Folge mechanisch entfernt werden. Ein vorteilhafter Weg einen Überstand31 zu entfernen besteht darin, diesen mittels einer optionalen, der Fügezone14 zugeordneten Heizeinrichtung32 zu erwärmen und dadurch einem Schrumpfungsprozess oder Schmelzprozess zu unterwerfen, in dem sich das überschüssige Material der Verbindungsfolie22 an die Klebefuge anlegt. - Weiters ist es möglich, dass die Verbindungsfolie
22 in einem Zuschnitt24 eingebracht wird, der exakt der Dichtungsendfläche5 bzw.6 entspricht und dadurch kein Überstand an der Verbindung entsteht. -
5 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des Verfahrens bzw. der Vorrichtung2 zum Verbinden zweier Dichtungen1 in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Die Aufnahmeprofilabschnitte7 ,8 für die Dichtungen1 sind in dieser Ausführungsform durch Profilabschnitte25 eines Fensterprofils, Türprofils, Fassadenprofils oder eines sonstigen technischen Konstruktionsprofils gebildet und werden die Dichtungen1 zur Ausführung des Verfahrens in diese Profilabschnitte25 montiert. Die Positionierung der Dichtungsenden3 ,4 erfolgt in diesem Fall zusammen mit den Profilabschnitten25 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 Vorrichtung2 zur Herstellung der Verbindung Bestandteil einer Bearbeitungsstation26 zum Herstellen von Profileckverbindungen aus Kunststoffprofilen27 ist.5 zeigt eine mögliche Ausführungsform, mit der ein Profilabschnitt25 z.B. in Form eines Querteiles eines Rahmens mittels zweier Vorrichtungen2 mit seinen beiden Enden mit zwei weiteren Profilabschnitten25 z.B. in Form von Längsteilen des Rahmens verbunden werden kann. Bei thermoplastischen Kunststoffprofilen27 , wie beispielsweise PVC, erfolgt diese Verbindung durch Anschmelzen der Kunststoff-Profilendflächen28 mittels einer Heizvorrichtung18 , insbesondere eines Schweißspiegels19 und anschließendes Zusammenpressen der aufgeschmolzenen Kunststoff-Profilendflächen28 . - Vorteilhafterweise ist die Heizvorrichtung zur Erwärmung der Kunststoff-Profilendflächen
28 durch die Heizvorrichtung18 für die Erwärmung der Dichtungsendflächen5 ,6 identisch, wodurch eine derartige Bearbeitungsstation26 baulich einfach gehalten werden kann.5 zeigt weiters vereinfacht die Zuführvorrichtung23 für die Verbindungsfolie22 , die im Wesentlichen nur im Bereich der Dichtungen1 eingebracht wird. Mit einer derartigen Bearbeitungsstation26 ist es möglich, Profilabschnitte25 mit eingezogener Dichtung1 zu verbinden, wobei die Erwärmung der Dichtungsendflächen5 ,6 innerhalb der Bearbeitungsstation26 erfolgt und nachfolgend mittels der Zuführvorrichtung23 die Verbindungsfolie22 im Bereich der Dichtungsendflächen5 ,6 eingebracht wird. Die Kunststoff-Profilendflächen28 und die Dichtungsenden3 ,4 werden im selben Bearbeitungsschritt gleichzeitig durch Zusammenpressen verbunden. Die gegenseitige Positionierung der Fügeflächen, also der Dichtungsendflächen5 ,6 zusammen mit den Kunststoff-Profilendflächen28 erfolgt dabei mittels einer Positioniereinrichtung29 , die der bereits anhand von1 beschriebenen Verstelleinrichtung mit entsprechenden Führungen und einem Verstellantrieb entspricht. Die Bearbeitungsstation mit der Heizvorrichtung18 sowie der Positioniereinrichtung29 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 Profilabschnittes25 mit darin eingebrachter Dichtung1 , wie sie bei der zuvor beschriebenen Verfahrensvariante bearbeitet werden kann. Hierbei ist gezeigt, dass ein Profilabschnitt25 , insbesondere ein Kunststoffprofil27 gleichzeitig die Aufnahmeprofilabschnitte7 und8 , in denen die beiden zu verbindenden Dichtungen1 angebracht sind, bilden können. Wie6 in strichlierten Linien weiters zeigt, kann sich die Verbindungsfolie22 bzw. ein Zuschnitt24 daraus im Wesentlichen auf die Dichtungsendfläche5 ,6 beschränken, während der restliche Bereich der Kunststoffprofilendfläche28 nicht von der Verbindungsfolie22 bzw. dem Zuschnitt24 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 (20)
- 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.
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