DE1058243B - Verfahren und Anordnungen zum Schweissen von Kunststoffen - Google Patents

Verfahren und Anordnungen zum Schweissen von Kunststoffen

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DE1058243B
DE1058243B DEB39880A DEB0039880A DE1058243B DE 1058243 B DE1058243 B DE 1058243B DE B39880 A DEB39880 A DE B39880A DE B0039880 A DEB0039880 A DE B0039880A DE 1058243 B DE1058243 B DE 1058243B
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DE
Germany
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welded
plastic
welding
parts
metal
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DEB39880A
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English (en)
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Dipl-Ing Kurt Berger
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von Kunststoffen, insbesondere Rohren, bei denen die zu verschweißenden Flächen direkt erwärmt werden.
Kunststoffe besitzen im allgemeinen eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Eine gleichmäßige Erwärmung der zu verschweißenden Flächen von außen her ist daher meistens schwer durchzuführen. Es ist erforderlich, die für die Verschweißung notwendige Wärme an den Schweißflächen selbst zu erzeugen. Es sind bereits Verfahren bekannt, welche die Erwärmung durch einen elektrisch beheizten Draht oder durch chemische Zündmassen bewirken, die zwischen die Schweißflächen eingelegt werden. Die Stoffe, welche die Wärme nach derartigen Verfahren erzeugen, können nach dem Verschweißen nicht wieder aus der Schweißnaht entfernt werden, wodurch die Verwendung derartig geschweißter Kunststoffteile stark beeinträchtigt wird. Sie sind z. B. für die Berührung mit chemischen Stoffen, wie Säuren u. dgl., ungeeignet. Bei diesen Verfahren ist es auch kaum möglich, eine genaue und gleichmäßige Temperatur über die ganze Schweißfläche einzuhalten. Gerade dies ist jedoch bei vielen Kunststoffen, z. B. bei Polyäthylen, für die Güte der Schweißung von ausschlaggebender Wichtigkeit.
Es wurde nun gefunden, daß alle diese Nachteile durch das nachstehend beschriebene Verfahren vermieden werden. Bei diesem wird in die Schweißfuge zwischen den zu verschweißenden Kunststoffteilen ein an den Schweißflächen anliegender Metallkörper, ζ. Β. ein Metallring, Metalldraht, Metallfolie od. dgl., in bekannter Weise eingelegt. Erfmdungsgemäß besitzt dieser Metallkörper einen Schmelzpunkt, der der Schweißtemperatur des Kunststoffes entspricht. Der Metallkörper wird, vorzugsweise elektrisch, bis zum Schmelzen erhitzt. Nach Erreichen der Schmelztemperatur werden die zu verbindenden Teile aneinandergepreßt, wodurch das geschmolzene Metall aus der Schweißfuge herausgequetscht wird.
Zu jedem Kunststoff läßt sich eine entsprechend schmelzende Metallegierung durch geeignete Wahl der Legierungsbestandteile zusammenstellen, so daß bei der Temperatur des schmelzenden Metalls der Kunststoff an den Schweißflächen auf Schweißtemperatur erhitzt, aber nicht geschädigt wird. Dabei ist der Umstand von besonderem Vorteil, daß beim Schmelzen von Metallen die Temperatur einen Haltepunkt aufweist, d. h. so lange nicht weitersteigt, bis das gesamte Metall geschmolzen ist. Es wird also eine lokale, schädliche Temperaturüberhöhung unbedingt vermieden.
Die Abbildungen stellen Beispiele für die Ausführungsformen von Verschweißungen und An-Verfahren und Anordnungen
zum Schweißen von Kunststoffen
Anmelder:
Badisctie Anilin- & Soda-Fabrik
Aktienges ellsctiaft,
Ludwigshafen/Rhein
Dipl.-Ing. Kurt Berger, Ludwigshafen/Rhein-Oppau,
ist als Erfinder genannt worden
Ordnungen zur Ausführung des Verfahrens dar. An ihnen werden die weiteren Merkmale der Erfindung näher erläutert:
Abb. 1 zeigt die zu verschweißenden Rohrenden 1 und 2 im Schnitt. Zwischen die zu verschweißenden Flächen ist ein Metallring 3 eingelegt. Dieser Metallring, der aus einer Legierung besteht, die bei der für denKunststoff günstigstenSchweiß temperatur schmilzt, wird durch die Induktionsspule 4 elektrisch erhitzt und geschmolzen. Nach Erreichen der Schmelztemperatur werden die Kunststoffteile 1 und 2 gegeneinander gepreßt. Dadurch wird das geschmolzene Metall herausgedrückt, und die Kunststoffteile 1 und 2, die inzwischen an den Schweißflächen die Schweißtemperatur angenommen haben,, werden fest miteinander verbunden. Der Ring 3 kann, wie gezeichnet, einen rechteckigen Querschnitt haben; er kann aber auch z. B. rund oder linsenförmig geformt sein.
Die Induktionsspule 4 ist je nach den technischen Erfordernissen einteilig oder mehrteilig ausgeführt. Durch sie wird Wechselstrom niedriger, mittlerer oder höherer Frequenz geleitet, der in bekannter Weise den Ring 3 induktiv erwärmt und ihn zum Schmelzen bringt. Der Eintritt des Schmelzens läßt sich von außen erkennen, wenn z. B. in der Induktionsspule 4 ein Fenster angebracht ist. Auch die elektrische
909 528/Ϊ32

Claims (10)

Energie-Aufnahme der Spule bzw. die Veränderung ihrer Induktivität gibt ein Maß dafür, ob der Ring 3, geschmolzen ist. Möglicherweise kann diese Veränderung auch einen automatischen Kontakt auslösen, durch den das Zusammenpressen der Kunststoffteile bewirkt und der Heizstrom abgeschaltet wird. In Abb. 2 ist der Metallring 3 mit einem linsenförmigen Querschnitt gezeichnet. Auch die zu verschweißenden Flächen der Kunststoffteile 1 und 2 sind konkav abgerundet, so daß sie am Ring 3 fest anliegen. Dadurch wird verhindert, daß der Metallring schon bei teilweisem Schmelzen wegfließt und die Heizwirkung vorzeitig unterbrochen wird. Die Ausbildung der Innen- und Außenränder der Rohre an der Schweißstelle kann verschieden vorgenommen werden, z. B. kann die Innenlippe breiter als die Außenlippe ausgeführt sein. Um ein ungleichmäßiges Schmelzen und Wegfließen des Schmelzringes 3 zu verhindern, kann dieser auch mit einer mehr oder weniger geschlossenen Hülle aus einem Kunststoff umgeben sein, der einen anderen Erweichungspunkt als die zu verschweißenden Flächen aufweist. Diese Hülle kann auch den Zweck eines zusätzlichen Bindemittels zwischen den zu verschweißenden Teilen haben, wenn hierfür Kunststoffe mit entsprechenden Eigenschaften verwendet werden. Mit Hilfe derartiger Kunststoffüberzüge können unter Umständen auch Kunststoffe verbunden werden, die nicht thermoplastisch sind oder sich durch Aneinanderpressen nicht oder nur schlecht verschweißen lassen. Abb. 3 zeigt eine Rohrschweißverbindung, bei der in die Rohre eine Büchse 5 aus Kunststoff eingelegt ist. Diese Büchse kann aus dem gleichen Kunststoff bestehen oder aus einem anderen, z. B. einem mit höherem Erweichungspunkt als die zu verbindenden Rohrteile. In diesem Fall brauchen die zu verschweißenden Rohre nur am äußeren Rand Schweißlippen zu tragen. Die Schweißnaht kann daher etwa, wie gezeichnet, V-förmig ausgeführt sein. Damit durch die Büchse innen keine Querschnittverengung entsteht, die den glatten Durchfluß eines Mediums behindern würde, können die zu verschweißenden Rohre auch muffenförmig aufgeweitet werden, bevor die Büchse 5 eingelegt wird. Eine derartige Konstruktion ist in Abb. 4 dargestellt. Auch außen kann eine Büchse aufgeschoben werden, wie dies nach Abb. 5, Position 6, geschehen ist. Die äußere Büchse kann entweder Löcher 7 aufweisen, durch die das geschmolzene Metall abfließt, oder sie kann eine Mulde 8 enthalten, in der sich das geschmolzene Metall sammelt. Abb. 6 stellt mehrere der beschriebenen Rohrverbindungen an einem Fitting dar. Es handelt sich um ein T-Stück 9, an das die Rohre 1, 12 und 13 mit Hilfe der Ringe 3, 10 und 11 angeschweißt sind. Es ist hier die einfachste Form des Ringes nach Abb. 1 gezeichnet worden; jedoch können diese Verbindungen mit jeder der anderen besprochenen Ausführungsformen hergestellt werden. Um die Wirkung der Induktion der Spule 4 zu erhöhen, kann, wie Abb. 7 zeigt, in das Rohr an der Schweißstelle ein magnetischer Kern 14 eingelegt werden. Dieser Kern wird dann vorteilhafterweise mit einer Kerbe zur Aufnahme des geschmolzenen Metalls ausgerüstet und kann Schneidkanten 15 besitzen, die zur Entfernung des Schweißbartes dienen. Die erwähnten Beispiele stellen Schweißverbindungen von Kunststoffrohren dar. Wie auch zwei Kunststoffplatten miteinander nach dem vorliegenden Verfahren verschweißt werden können, zeigen die Abb. 8 und 9, wobei Abb. 8 die Verbindung im Schnitt und Abb. 9 die gleiche Verbindung in Ansicht wiedergibt. Zwischen die Kunststoffplatten 16 und 17 wird ein Metallband 18 eingelegt, das aus einem Material mit der entsprechenden Schmelztemperatur besteht. Die Induktionsspule 19 wird langsam über die zu verschweißenden Teile gezogen, so daß das Band 18 schmilzt. Hinter der Spule 19 bewegt sich eine Vorrichtung, z. B. eine Rolle 20, die die Kunststoffplatten gegen die Unterlage 21 preßt und bewirkt, daß das geschmolzene Metall aus der Schweißfuge herausgequetscht wird. Auch hier können die im Vorhergehenden an Hand des Schweißens von Rohren beschriebenen Zusatzvorrichtungen in sinngemäßer Abwandlung angewendet werden. Patentansprüche:
1. Verfahren zum Schweißen von Kunststoffteilen mit Hilfe eines zwischen die zu verschweißenden Flächen gelegten und an diesen anliegenden Metallkörpers, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Metallkörpers, der einen der Schweißtemperatur des Kunststoffs entsprechenden Schmelzpunkt besitzt und unter gleichzeitigem Erhitzen der Schweißflächen auf Schweißtemperatur geschmolzen wird, worauf die zu verbindenden Teile unter gleichzeitigem Herausquetschen des geschmolzenen Metalls aneinandergepreßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem eingelegten Metallkörper die erforderliche Wärme elektroinduktiv zugeführt wird.
3. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein in der Induktionsspule (4) angeordnetes Fenster, durch das der Eintritt des Schmelzens des zwischen die zu verschweißenden Flächen gelegten Metallkörpers (3) beobachtet wird.
4. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt des Schmelzens durch Beobachtung der Induktivitätsänderung bzw. der Änderung der Leistungsaufnahme der Heizspule (4) festgestellt wird.
5. Anordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verschweißenden Flächen Schweißlippen erhalten, die den eingelegten Metallkörper (3) bis zum vollständigen Schmelzen einschließen.
6. Anordnung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eingelegte Metallkörper (3) mit einer Hülle aus Kunststoff umgeben ist, die den gleichen oder einen verschiedenen Erweichungspunkt wie die zu verschweißenden Teile aufweist.
7. Anordnung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schweißen von Rohren innen und/oder außen Büchsen (5) aus Kunststoff angebracht sind, die den eingelegten Metallkörper umschließen und diese Büchsen Löcher oder Mulden aufweisen, die das geschmolzene Metall durchlassen bzw. aufnehmen.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Erweichungspunkt der Büchse (5) verschieden von dem der zu verbindenden Teile (1 und 2) ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der zu verbinden-
den Teile (1 und 2) in an sich bekannter Weise ein Kern (14) aus magnetischem Material zur Erhöhung der Induktivität eingelegt ist und daß dieser Kern eine derartige Form hat, daß er das geschmolzene Metall aufnehmen kann.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (14) aus magnetischem Material Schneidkanten (15) besitzt, die beim Ausziehen des Kerns Reste von geschmolzenem Metall aus dem Innern des Rohres entfernen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
©909· 528/382 5.59
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1565581B1 (de) * 1965-10-21 1972-05-31 Heller William Charles Jun Vorrichtung zum induktiven Verschweissen von Kunststoffteilen
WO1997028951A1 (de) * 1996-02-09 1997-08-14 Heinz Stampfer Verfahren zum herstellen von schweissnähten an kunststoffteilen, insbesondere rohrschweissverfahren, rohrleitungs-system mit rohrverbindungen hergestellt nach diesem verfahren, sowie die verwendung eines hf-generators zur durchführung dieses verfahrens

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1565581B1 (de) * 1965-10-21 1972-05-31 Heller William Charles Jun Vorrichtung zum induktiven Verschweissen von Kunststoffteilen
WO1997028951A1 (de) * 1996-02-09 1997-08-14 Heinz Stampfer Verfahren zum herstellen von schweissnähten an kunststoffteilen, insbesondere rohrschweissverfahren, rohrleitungs-system mit rohrverbindungen hergestellt nach diesem verfahren, sowie die verwendung eines hf-generators zur durchführung dieses verfahrens

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