DE1082042B

DE1082042B - Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen von Kunststoff

Info

Publication number: DE1082042B
Application number: DES59639A
Authority: DE
Inventors: Walter Imhof
Original assignee: SUPERMATIC KARL MAEGERLE
Current assignee: SUPERMATIC KARL MAEGERLE
Priority date: 1958-08-09
Filing date: 1958-08-29
Publication date: 1960-05-19
Also published as: US3056712A; GB891909A; CH362217A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen von Kunststoff, insbesondere zum Verschweißen von Kunststoff-Folien, längs gerader oder gekrümmter, insbesondere geschlossener Linien, unter Verwendung des einen Heizleiter durch ohmsche Erwärmung erhitzenden Wärmeimpulsverfahrens. Dieses Wärmeimpulsverfahren ist ein Verfahren, bei welchem der Kunststoff an der zu verschweißenden Stelle von einem Stempel gepreßt wird, welcher mit dem elektrisch beheizten Heizleiter versehen ist. Die Heizleiter werden während des Pressens durch einen kurzen starken Stromstoß (Impuls) derart erwärmt, daß der zu verschweißende Kunststoff bis zu seinem Fließbereich erwärmt wird. Mit diesem bekannten Verfahren war es bisher nur möglich, geradlinige Schweißnähte herzustellen, weil die Heizleiter wegen der Wärmeausdehnung mechanisch vorgespannt werden müssen. Es war bisher aber nicht möglich, geschlossene Figuren, wie z. B. Kreis, Viereck oder Oval, mit einem Impuls zu schweißen, weil bei einem geschlossenen Heizleiter eine gleichmäßige Erwärmung der beiden je die Hälfte des Stromes aufnehmenden Zweige (Heizleiterhälften) praktisch nicht zu erreichen ist. Beim Schweißen längs geschlossener Figuren ist es insbesondere auch schwierig, bei den Einspeisungspunkten eine einwandfreie Verschweißung zu erhalten, weil sich infolge Querschnittsänderung zu starke Unterschiede in der Wärmeentwicklung ergeben.

Von den bisher bekannten Verfahren unterscheidet sich das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung dadurch, daß der elektrische Heizleiter über verschiedene Stromzufuhrstellen in mindestens zwei sich teilweise überdeckende Stromkreise unterteilt wird und beim Schweißen durch Schaltvorrichtungen eine solche zeitliche Staffelung der Stromimpulse in die verschiedenen Stromkreise vorgenommen wird, daß von zwei sich überdeckenden Stromkreisen jeweils nur einer angeschlossen ist.

Die Zeichnungen zeigen ein Beispiel einer Ausführungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie verschiedene Einzelheiten zur Erklärung des Verfahrens. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema einer Einrichtung zur Herstellung einer kreisförmigen Schweißnaht,

Fig. 2 das Schema der Einspeisung und der Verzweigung der Stromimpulse,

Fig. 3 eine graphische Darstellung eines Stromimpulses mit vorgeschalteter Stufe zum Vorwärmen des Heizleiters,

Fig. 4 eine Variante eines winkelförmig angeordneten, geschlossenen Heizleiters,

Fig. 5 eine Variante eines offenen Heizleiters zur Herstellung einer gekrümmten Schweißnaht,

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen kreisför-Verfahren und Vorrichtung
zum Schweißen von Kunststoff

Anmelder:
Supermatic Karl Mägerle, Uster (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Blank, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 36

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 9. August 1958

Walter Imhof, Uster (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

migen Heizleiter mit Einspeisung von unten in die Mitte,

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen kreisförmigen Heizleiter mit Einspeisung von der Außen- und Innenseite des elektrischen Leiters.

In Fig. 1 ist mit 1 ein kreisförmiger Heizleiter bezeichnet, mit welchem in bekannter Weise unter Druck Kunstsoff-Folien miteinander, verschweißt werden. 2 bedeutet einen Transformator, welcher zwei Sekundärwicklungen 3 und 4 aufweist. Die Sekundärwicklung 3 ist über eine Schaltvorrichtung 5., beispielsweise ein Relais, an die Anschlußpunkte 6 und 7 des kreisförmigen Heizleiters 1 angeschlossen. Die Sekundärwicklung 4 ist entsprechend über eine Schaltvorrichtung 8 an die Anschlußpunkte 9 und 10 des Heizleiters angeschlossen. Mit 11 ist die Primärwicklung des Transformators 2 bezeichnet. Ein Schaltapparat 12 steuert die beiden Schaltvorrichtungen 5 und 8 in der Weise, daß eine zeitliche Staffelung der Stromimpulse in die beiden Stromkreise vorgenommen wird. Der Schaltapparat 12 kann beispielsweise von einem Teil der Presse aus, weiche in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, gesteuert werden. Es ist aber auch möglich, den Schaltapparat 12 von Hand durch eine Bedienungsperson zu betätigen.

In Fig. 2 ist der Heizleiter 1 schematisch als Kreis und die Einspeisungspunkte 6, 7, 9 und 10 als kleine Kreise am Umfang des Heizleiters 1 dargestellt. Die Einspeisungspunkte 6 und 7 sind diametral gegenüberliegend angeordnet. Die Einspeisungspunkte 9 und 10 sind gegenüber den Einspeisungspunkten 6 und 7 um 90° verdreht, ebenfalls diametral gegenüberliegend, angeordnet. Durch diese Anordnung entstehen von den Einspeisungspunkten 6 und 7 aus zwei halbkreisförmige Stromleiter 13 und 14. Von den Ein-

009 51W30T

Claims

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Speisungspunkten 9 und 10 aus bilden sich auf dem kleinerer Intensität als der Stromstoß zum Schweißen

kreisförmigen Heizleiter 1 die beiden halbkreisförmig auf die Heizleiter gegeben wird,

gen Stromleiter 15 und 16. Die Stromimpulse aus den Dieselbe Arbeitsweise kann angewendet werden,

Sekundärwicklungen 3 und 4 verteilen sich etwa halb wenn figürliches Schweißen von Kunststoff-Folien

und halb auf die Stromleiter 13 und 14 bzw. 15 und 16. 5 auszuführen ist. Bei einem winkelförmig angeord-

Die Schaltung einer Einrichtung zur Herstellung neten, geschlossenen Heizleiter 25 gemäß Fig. 4 wer-

einer kreisförmigen Schweißnaht gemäß Fig. 1 und 2 den die Einspeisungspunkte 26 und 27 an den Enden

kann in beliebiger Weise verändert oder erweitert der Schenkel des Winkels angeordnet. Weitere Ein-

werden. Fig. 3 zeigt in besonders zweckmäßiger Form Speisungspunkte 28 und 29 werden zweckmäßigerweise

eine Schaltung, bei welcher Stromimpulse mit vor- io in der Mitte des Winkels angebracht,

geschalteter Stufe zum Vorwärmen des Heizleiters Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung kann

auf den letzteren gegeben werden. In der graphischen auch bei offenen Heizleitern 30 (Fig. 5) angewendet

Darstellung von Fig. 3 ist in senkrechter Richtung werden. Die Einspeisung erfolgt bei einem derartigen

(Pfeil 17) der Heizstrom in Ampere aufgetragen. In Heizleiter zuerst über die Punkte 31 und 32 mit einem

waagerechter Richtung (Pfeil 18) ist die Schweiß- 15 ersten Stromimpuls und über die Punkte 33 und 34

zeit in Sekunden aufgetragen. Aus dem Beispiel von mit einem zweiten Stromimpuls. Dabei ist zu beachten,

Fig. 3 ist zu entnehmen, daß während 0,4 Sekunden daß die offenen Enden des Heizleiters mit geringerer

ein Strom von 0,5 Ampere zum Vorwärmen des Heiz- Spannung gespeist werden, um ein Überhitzen des

leiters 1 eingeschaltet wird. Anschließend an diese Kunststoffes zu vermeiden. Bei gestreckten, offenen

Vorwärmzeit wird der volle Heizstrom mit etwa 20 Leitern ist die Reihenfolge der Impulse von innen

0,75 Ampere eingeschaltet. Die totale Schweißzeit von nach außen vorzusehen, damit die Abkühlung und

etwa 1 Sekunde ist durch die Distanz 20 im Dia- Wärmedehnung des Heizleiters ordnungsgemäß erfolgt,

gramm angedeutet. Da bei diesem Verfahren die Heizleiter nicht mehr

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels ge- vorgespannt werden können, sind Maßnahmen zu maß Fig. 1 und 2 ist folgende: In einer Presse be- 25 treffen, um Wärmedehnungen des Heizleiters zu komkannter Bauart, welche in der Zeichnung nicht dar- pensieren. In Fig. 6 ist ein Rahmen 35 als eigentlicher gestellt ist, ist in einem der druckausübenden Teile Träger und druckausübender Teil einer Presse angeder Presse ein Heizleiter 1 eingebaut. In bekannter ordnet. Durch Bohrungen 36 wird ein Stromanschluß Weise wird im Moment, da die zu verschweißenden 37 an den elektrischen Leiter 38, welcher gleichzeitig Kunststoff-Folien von der Presse erfaßt sind, durch 3° Heizleiter darstellt, von unten in die Mitte des Heizden Schaltapparat 12 vorerst die Schaltvorrichtung 5 leiters eingeführt. Der Heizleiter ist nachgiebig auf betätigt, welche die Sekundärwicklung 3 des Trans- einer elastischen Unterlage 39 aufliegend angeordnet, formators 2 an den Heizleiter 1 in den beiden dia- Eine Schutzabdeckung 40 aus wärmebeständigem, metral zueinander gelegenen Einspeisungspunkten 6 elastischem Stoff wird durch Klammern 41 gehalten, und 7 anschließt. Der Heizstrom verteilt sich auf die 35 Diese Ausführungsform empfiehlt sich insbesondere beiden Hälften 13 und 14 des Heizleiters ungefähr bei Heizleitern unterhalb 2 mm Breite. Bei Heizleitern hälftig. Die Schaltvorrichtung 5 schaltet den Strom- _mit einer Breite von mehr als 5 mm werden die Stromimpuls nach kurzer Zeit von der Sekundärwicklung 3 anschlüsse zweckmäßigerweise gemäß Fig. 7 ausgeab. Es hat sich hierbei bereits eine leichte Verschwei- führt. In Fig. 7 ist mit 45 ein Träger bezeichnet, ßung der unter dem Heizleiter 1 eingepreßten Kunst- 4" welcher gleichzeitig den druckausübenden Teil der stoff-Folien ergeben. Sofort nach dem Abschalten des Presse bildet. Der Heizleiter 46 ist auf einer elasti-Heizstromes von der Sekundärwicklung 3 gibt die sehen Unterlage 47 aufliegend gelagert. Der Strom-Schaltvorrichtung 8 Strom aus der Sekundärwick- anschluß an den Heizleiter erfolgt von unten her an lung 4 an die Einspeisungspunkte 9 und 10 des Heiz- die Außen- und Innenseite des Heizleiters durch die leiters 1. Auch hier verteilt sich der Strom ungefähr 45 beiden Lappen 48 und 49. An der Stelle 50 vereinigen je zur Hälfte auf die beiden halbkreisförmigen Teile sich die beiden Lappen 48 und 49 und bilden Kabel-15 und 16 des Heizleiters 1. Beim zweiten Impuls anschluß zur Sekundärwicklung eines Transformators, werden allfällige Unregelmäßigkeiten der Verschwei- Durch Klammern 51 wird ein Schutzüberzug 52 aus ßung in den Einspeisungspunkten 6 und 7 ausge- wärmebeständigem, elastischem Stoff auf dem Träger glichen und korrigiert, so daß eine lückenlose und 50 45 festgehalten.

dichte, kreisförmige Schweißnaht entsteht. Mit einer Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung erderartigen Schweißnaht läßt sich beispielsweise ein möglicht die Herstellung von einer Verschweißung kreisrunder Boden an einen zylindrischen Behälter von Kunststoff-Folien längs gekrümmter Linien, beiaus Kunststoff-Folie anschweißen. Eine allfällig un- spielsweise auch einer Kreisform, was mit den bisgenügende Schweißung in den Einspeisungspunkten 9 55 herigen Verfahren nicht durchführbar war. Das Auf- und 10 wird dadurch behoben, daß durch den ersten treten von kalten Zonen, an denen keine Schweißung Stromimpuls die Schweißnaht an diesen Stellen be- erfolgen kann, wird durch das vorliegende Verfahren reits hergestellt wurde. Der Schaltapparat 12 unter- vermieden. Die nachgiebige Anordnung des Heizleiters bricht mittels der Schaltvorrichtung 8 den zweiten verhindert eine Verformung desselben und damit ein Stromimpuls aus der Sekundärwicklung A₁ worauf die 60 Abweichen der Schweißnaht von der gewünschten Presse wieder geöffnet wird und das fertiggeschweißte Linie oder Form. Ein weiterer Vorteil dieses VerStück der Presse entnommen werden kann. Wie oben fahrens besteht darin, daß wesentlich dickere Heizbeschrieben, kann gemäß dem Diagramm von Fig. 3 leiter verwendet werden können. Bei diesen Ouervor dem eigentlichen Stromimpuls zum Verschweißen schnitten kann der Heizleiter nach Belieben profiliert ein Stromstoß mit niedrigerer Stromstärke zum Vor- 65 werden,
wärmen auf die Heizleiter gegeben werden. Die An- „
zahl der Stromstöße kann vermehrt werden, wenn dies Patentansprüche:
aus fabrikationstechnischen Gründen erforderlich ist, 1. Verfahren zum Schweißen von Kunststoff, Der Schaltapparat 12 ist so ausgebildet, daß zur Vor- insbesondere zum Verschweißen von Kunststoff wärmung ein Stromstoß von längerer Dauer und 70 längs gerader oder gekrümmter, insbesondere ge-

■schlossener Linien unter Verwendung des einen Heizleiter durch ohmsche Erwärmung erhitzenden Wärmeimpulsverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Heizleiter über verschiedene Stromzufuhrstellen in mindestens zwei sich teilweise überdeckende Stromkreise unterteilt wird und beim Schweißen durch Schaltvorrichtungen •eine solche zeitliche Staffelung der Stromimpulse in die verschiedenen Stromkreise vorgenommen wird, daß von zwei sich überdeckenden Stromkreisen jeweils nur einer angeschlossen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem eigentlichen Stromimpuls zur Verschweißung mindestens ein Stromstoß mit niedrigerer Stromstärke zum Vorwärmen auf die Heizleiter gegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorwärmung ein Stromstoß von längerer Impulsdauer und kleinerer Intensität als der Stromstoß zum Schweißen auf die Heizleiter ao gegeben wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeerzeugende elektrische Leiter mindestens vier Stromzuführungen aufweist, an welche paarweise über je eine Schaltvorrichtung mindestens zwei sich teilweise überdeckende Stromkreise angeschlossen sind, wobei die Schaltvorrichtungen so ausgebildet sind, daß die Schweißung mit sich zeitlich folgenden Stromimpulsen durchführbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein kreisförmiger elektrischer Leiter vier Anschlüsse aufweist, von denen je zwei diametral gelegene Anschlüsse an je einen Stromkreis angeschlossen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromanschlüsse an den kreisförmigen elektrischen Leiter auf der dem Schweißgut entgegengesetzten Seite in die Mitte des Leiters eingeführt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromanschluß an den kreisförmigen elektrischen Leiter von der dem Schweißgut entgegengesetzten Seite her an die Außen- und Innenseite des elektrischen Leiters geführt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter auf einer elastischen Unterlage aufliegend angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 510/307 5.60