DE102015117501A1 - Anordnung und Verfahren zum Verbinden von Kunststoff-Bauteilen - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Anordnung zum Verbinden von aus Kunststoff gefertigten Bauteilen (2, 3) vorgeschlagen, wobei zumindest ein Behältnis (1) zum Bilden einer Inertgas-Umgebung (7) vorgesehen ist, in der die zu verbindenden Bauteile (2, 3) mittels zumindest einer Heizeinrichtung (4) erwärmbar und mittels zumindest einer Führungseinrichtung (5, 6) zusammenfügbar sind. Ferner wird ein Verfahren zum Verbinden von aus Kunststoff gefertigten Bauteilen vorgeschlagen, wobei die zu verbindenden Bauteile (2, 3) in einer Inertgas-Umgebung (7) mittels einer Heizeinrichtung (4) verbunden werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Verbinden von aus Kunststoff gefertigten Bauteilen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 11 genannten Gattung.
  • Allgemein bekannt ist, dass Bauteile mittels Kunststoffschweißen verbindbar sind. Hierbei können die zu verbindenden Bauteile mittels Infrarotschweißen erhitzt und zusammengefügt werden. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass durch an den Verbindungsstellen auftretender Oxidation die Nahtfestigkeit reduziert wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, mit denen kostengünstig eine sichere Verbindung der aus Kunststoff gefertigten Bauteile realisiert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 11 gelöst, wobei sich vorteilhafte Weiterbildungen aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie der Zeichnung ergeben.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird eine Anordnung zum Verbinden von aus Kunststoff gefertigten Bauteilen gelöst, bei der zumindest ein Behältnis zum Bilden einer Inertgas-Umgebung vorgesehen ist, in der die zu verbindenden Bauteile mit mittels zumindest einer Heizeinrichtung erwärmbar und mittels zumindest einer Führungseinrichtung zusammenfügbar sind.
  • Auf diese Weise wird ein oxidationsfreies Kunststoffschweißen bzw. Verbinden von Kunststoff-Bauteilen realisiert, so dass die zu verbindenden Bauteile ohne Oxidation an den Verbindungsbereichen besonders kostengünstig zu verbinden sind. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die zu verbindenden Bauteile sich in einer Inertgas-Umgebung beim Verbinden befinden, welche die Sauerstoffatmosphäre verdrängt, so dass eine Oxidation ausgeschlossen ist.
  • Als Behältnis zum Bilden der Inertgas-Umgebung sind verschiedene Bauteile verwendbar. Beispielsweise kann eine Wanne oder dergleichen als Behältnis eingesetzt werden, da Inertgas, wie zum Beispiel Stickstoff, schwerer als Sauerstoff bzw. Luft ist, sammelt sich Stickstoff in der Wanne. Eine zum Beispiel oben offen ausgeführte Wanne bietet den Vorteil, dass ohne weiteres die Bauteile und die Heizeinrichtung von oben her in die Inertgas-Umgebung einführbar sind. Es ist jedoch auch möglich, dass geschlossene Gefäße mit entsprechend betätigbaren Durchführungen eingesetzt werden, um einen Verlust Inertgas weiter zu minimieren.
  • Um eine ausreichende Inertgas-Konzentration in dem Behältnis sicherzustellen, kann im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Behältnis einen Sensor oder dergleichen zum Erfassen der Inertgas-Konzentration in dem Behältnis umfasst. Dieser Sensor kann wiederum mit einer Inertgas-Befülleinrichtung verbunden sein bzw. gekoppelt sein, so dass bei Erreichen einer kritischen Konzentration Inertgas über die Befülleinrichtung in das Behältnis zugeführt werden kann.
  • Als Heizeinrichtung zum Erwärmen der zu verbindenden Bauteile können verschiedene Wärme abgegebenen Elemente eingesetzt werden. Beispielsweise können Laserschweißeinrichtungen oder dergleichen eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist jedoch ein Infrarotstrahler der optimal die einander zugewandten Verbindungsbereiche der Bauteile erwärmt, um diese anschließend zusammenzufügen.
  • Jedes Bauteil ist an einer Führungseinrichtung zum Absenken und Anheben sowie zum Zusammenfügen vorgesehen. Als Führungseinrichtung können Teleskopiereinrichtung, wie zum Beispiel hydraulisch, mechanisch, elektrisch, pneumatisch betätigte Zylinder oder dergleichen eingesetzt werden. Da die Heizeinrichtung, insbesondere der Infrarotstrahler ebenfalls in die Inertgas-Umgebung des Behältnisses abgesenkt und angehoben werden muss, umfasst die Heizeinrichtung ebenfalls eine Führungseinrichtung, die ebenfalls teleskopierbar ausgeführt ist.
  • Bevorzugt werden mit der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung Bauteile aus der Kunststoffgruppe der Thermoplaste verbunden. Es können vorzugsweise gleiche bzw. eng verwandte Kunststoffe verbunden werden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Polyamiden, da hier die Oxidation bei der Verwendung von bekannten Verbindungsverfahren besonders hoch ist.
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Verbinden von aus Kunststoff gefertigten Bauteilen gelöst, wobei die zu verbindenden Bauteile in einer Inertgas-Umgebung mittels einer Heizeinrichtung verbunden werden. Somit wird auch ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem kostengünstig eine oxidationsfreie Verbindung von Kunststoffbauteilen realisiert wird.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Die einzige Figur der Erfindung zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Verbinden von aus Kunststoff gefertigten Bauteilen. Anhand der erfindungsgemäßen Anordnung wird nachfolgend auch das vorgeschlagene Verfahren zum Verbinden der Bauteile beschrieben.
  • Die vorgeschlagene Anordnung umfasst ein Behältnis 1 zum Bilden einer Inertgas-Umgebung 7, in der die zu verbindenden Bauteile 2, 3 mittels einer Heizeinrichtung 4 erwärmt werden und mittels von Führungseinrichtungen 5, 6 zusammenfügbar sind. Das Behältnis 1 ist als Wanne ausgeführt, die mit Inertgas, zum Beispiel Stickstoff gefüllt ist. Oberhalb des Behältnisses 1 ist eine erste Führungseinrichtung 5 vorgesehen, an der ein erstes Bauteil 2 geführt ist. Ferner ist ein zweites Bauteil 3 an einer zweiten Führungseinrichtung 6 vorgesehen. Zwischen der ersten Führungseinrichtung 5 und der zweiten Führungseinrichtung 6 ist die Heizeinrichtung 4 an einer weiteren Führungseinrichtung 10 angeordnet. Die Heizeinrichtung 4 ist beispielsweise als Infrarotstrahler ausgeführt ist.
  • Wie aus der Figur ersichtlich ist, weist jede Führungseinrichtung 5, 6 eine erste Verstelleinrichtung zum vertikalen Absenken und Anheben des zugeordneten Bauteils 2, 3 und eine zweite Verstelleinrichtung zum horizontalen Zusammenfügen der erhitzten Bauteile 2, 3 auf. Das vertikale Absenken und Anheben sowie das horizontale zusammenfügen ist jeweils durch entsprechende Pfeile in der Figur angedeutet. Die Heizeinrichtung 4 umfasst die Verstelleinrichtung 10 zum vertikalen Absenken und Anheben des Infrarotstrahlers, welches ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet ist.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden der aus Kunststoff gefertigten Bauteile 2, 3 ist vorgesehen, dass die zu verbindenden Bauteile 2, 3 in der Inertgas-Umgebung 7 mittels der Heizeinrichtung 4 verbunden werden. Hierzu wird jedes Bauteil 2, 3 in das Behältnis 1 in die Inertgas-Umgebung 7 abgesenkt, so dass die zu verbindenden Oberflächen der Bauteile 2, 3 einander zugewandt sind und mit Inertgas umgeben sind, sodass dort kein Sauerstoff vorhanden ist.
  • Zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Bauteile 2, 3 wird die Heizeinrichtung 4 abgesenkt, sodass die Oberflächen erwärmt werden. Nach dem Aufheizen der zu verbindenden Oberfläche der Bauteile 2, 3 wird die Heizeinrichtung 4 durch entsprechendes Anheben entfernt und die zu verbindenden Oberflächen der Bauteile 2, 3 werden durch die Verstelleinrichtungen horizontal zusammengefügt, ohne das eine Oxidation aufgrund der Inertgas-Umgebung 7 stattfindet. Nach dem Zusammenfügen der Bauteile 2, 3 werden diese aus dem Behältnis 1 entfernt.
  • An dem Behältnis 1 ist ein Sensor 8 zum Erfassen der in Inertgas-Konzentration vorgesehen, der mit einer in Inertgas-Befülleinrichtung 9 gekoppelt ist. Auf diese Weise wird eine ausreichende Inertgas-Konzentration in dem Behältnis 1 sichergestellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Behältnis
    2
    erstes Bauteil
    3
    zweites Bauteil
    4
    Heizeinrichtung
    5
    erste Führungseinrichtung
    6
    zweite Führungseinrichtung
    7
    Inertgas-Umgebung
    8
    Sensor
    9
    Inertgas-Befülleinrichtung
    10
    Führungseinrichtung für die Heizeinrichtung

Claims (13)

  1. Anordnung zum Verbinden von aus Kunststoff gefertigten Bauteilen (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Behältnis (1) zum Bilden einer Inertgas-Umgebung (7) vorgesehen ist, in der die zu verbindenden Bauteile (2, 3) mittels zumindest einer Heizeinrichtung (4) erwärmbar und mittels zumindest einer Führungseinrichtung (5, 6) zusammenfügbar sind.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Behältnis (1) eine mit Inertgas gefüllte Wanne vorgesehen ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (1) einen Sensor (8) zum Erfassen der Inertgas-Konzentration umfasst, der mit einer Inertgas-Befülleinrichtung (9) gekoppelt ist.
  4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizeinrichtung (4) ein Infrarotstrahler vorgesehen ist.
  5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bauteil (2, 3) an einer Führungseinrichtung (5, 6) zum Absenken und Anheben sowie zum Zusammenfügen vorgesehen ist.
  6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Bauteil (2) an einer ersten Führungseinrichtung (5) vorgesehen ist und dass ein zweites Bauteil (3) an einer zweiten Führungseinrichtung (6) vorgesehen ist, wobei die erste Führungseinrichtung (5) und die zweite Führungseinrichtung (6) oberhalb des Behältnisses (1) angeordnet sind, wobei zwischen der ersten Führungseinrichtung (5) und der zweiten Führungseinrichtung (6) die Heizeinrichtung (4) angeordnet ist.
  7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Führungseinrichtung (5, 6) eine erste Verstelleinrichtung zum Absenken und Anheben des jeweiligen Bauteils (2, 3) und eine zweite Verstelleinrichtung zum Zusammenfügen der erhitzten Bauteile (2, 3) aufweist.
  8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) eine Führungseinrichtung (10) zum Anheben und Absenken des Infrarotstrahlers zwischen die beiden zu verbindenden Bauteile (2, 3) aufweist.
  9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2, 3) aus einem Thermoplast gefertigt sind.
  10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Inertgas Stickstoff vorgesehen ist.
  11. Verfahren zum Verbinden von aus Kunststoff gefertigten Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Bauteile (2, 3) in einer Inertgas-Umgebung (7) mittels einer Heizeinrichtung (4) verbunden werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bauteil (2, 3) in die Inertgas-Umgebung (7) abgesenkt wird, sodass die zu verbindenden Oberflächen der Bauteile (2, 3) einander zugewandt sind, dass zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Bauteile (2, 3) die Heizeinrichtung (4) abgesenkt wird, dass nach dem Aufheizen der zu verbindenden Oberflächen der Bauteile (2, 3) die Heizeinrichtung (4) wieder entfernt wird und die zu verbindenden Oberflächen der Bauteile (2, 3) in der Inertgas-Umgebung (7) zusammengefügt werden, und dass die Bauteile nach dem Zusammenfügen aus der in der Inertgas-Umgebung (7) entfernt werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Inertgas Stickstoff und als Kunststoff für die Bauteile (2, 3) Thermoplast verwendet wird.
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