DE1213598B - Verfahren und Vorrichtung zum Verschweissen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verschweissen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material

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DE1213598B
DE1213598B DEW32644A DEW0032644A DE1213598B DE 1213598 B DE1213598 B DE 1213598B DE W32644 A DEW32644 A DE W32644A DE W0032644 A DEW0032644 A DE W0032644A DE 1213598 B DE1213598 B DE 1213598B
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welding
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pressure
holding jaws
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Kurt Rochla
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Original Assignee
Windmoeller and Hoelscher KG
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    • B31B70/64—Uniting opposed surfaces or edges; Taping by applying heat or pressure

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
B 29c
Deutsche Kl.: 39 a2-19/02
Nummer: 1213 598
Aktenzeichen: W 32644 X/39 a2
Anmeldetag: 21. Mi 1962
Auslegetag: 31. März 1966
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material, durch welche eine haltbarere Verbindung zwischen den Lagen erzielt werden kann, als dies bisher möglich war.
Es ist ein Verfahren zum Herstellen eines flüssigkeitsdichten Beutels aus einem schlauchfÖrmigen Ende einer thermoplastischen Kunststoffolie durch Verschweißen unter Anwendung von Hitze und gegebenenfalls Druck bekanntgeworden, bei dem das aneinandergelegte Ende der schlauchfÖrmigen Folie von der Stirnseite her erwärmt und zum Schmelzen gebracht wird, worauf die noch plastische Naht durch kalte Backen zusammengepreßt wird.
Liegen bei einem derartigen Verfahren Lagen unterschiedlicher Breite übereinander, wodurch die Materialdicke an den Übergangsstellen unterschiedlich ist, so besitzt die als Materialwulst gebildete Kopfnaht nicht mit Sicherheit eine genügend große Festigkeit. Dieser Mangel tritt in stärkerem Maße an den seitlichen Rändern oder den Seitenfalten der Materiallagen auf, wenn diese als Umfaltungen oder Umbiegungen miteinander verbundener Lagen gebildet werden; denn die den Umbiegungen innewohnende Elastizität läßt die Kanten etwas aufgehen oder spreizen und belastet so die Schweißnaht im noch nicht vollkommen erstarrten Zustand merklich.
Nach der Erfindung besteht das Verfahren zum Verschweißen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material, bei welchem eine Wulstschweißnaht durch Niederschmelzen der Stirnkanten der Materiallagen gebildet und die Materialwulst bei Preßschweißtemperatur einem Verfestigungsdruck ausgesetzt wird, zur Behebung der vorstehenden Mängel im wesentlichen darin, daß die unmittelbar hinter der Materialwulst liegenden Streifen der Materiallagen auf Preßschweißtemperatur gebracht und sodann in an sich bekannter Weise durch Druckanwendung verschweißt werden, worauf die ganze Schweißnaht unter Aufrechterhaltung des Druckes gekühlt wird. Durch die unmittelbar hinter der Materialwulst entstehende schmale Schweißnaht wird die Wulst gegenüber der Spreizwirkung der Umbiegungen vollkommen entlastet, bis das Material genügend erstarrt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des vorstehend angegebenen Verfahrens ist mit einem auf die Stirnkanten der Materiallagen gerichteten hin- und herbeweglichen Schweißwerkzeug und mit zwei Haltebacken, die die Materiallagen so erfassen, daß die zu verschweißenden Stirnkanten Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen
der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus
thermoplastischem Material
Anmelder:
Windmöller &Hölscher, Lengerich (Westf.)
ίο Als Erfinder benannt:
Kurt Rochla, Lengerich (Westf.)
*5 einen kleinen Überstand gegenüber den Haltebacken haben, versehen und ist erfindungsgemäß im wesentlichen durch zwei in der Ebene der Stirnflächen der HaltebaQken senkrecht zur Materialebene gegeneinander bewegliche Preßschienen aus wärmeleitendem Material, z. B. Kupfer, gekennzeichnet, die während des Niederschmelzens der Materiallagen das Schweißwerkzeug berühren. Dadurch werden sie auf Preßschweißtemperatur erwärmt, mit der sie beim weiteren Ablauf des Verfahrens auf die Materiallagen unmittelbar hinter der Materialwulst einwirken.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß die Haltebacken auf ihren Klemmflächen mit je einer elastischen Schicht, z. B. aus Silikongummi, versehen und mit den Preßschienen so verbunden sind, daß diese beim Erfassen der Materiallagen durch die Klemmflächen die Schweißfläche nicht berühren und erst bei weiterem Zusammendrücken der elastischen Schichten den Verfestigungsdruck auf das Material ausüben.
Zur Einwirkung der Pf eßschienen auf die unmittelbar hinter der Materialwulst liegenden Streifen der Materiallagen sind die Preßschienen erfindungsgemäß an ihren Stirnseiten an der gegen die Haltebacken anliegenden Seite mit einem leistenartigen Vorsprung versehen.
Um die ganze Schweißnaht unter Aufrechterhaltung des Druckes möglichst rasch zu kühlen, ist die Vorrichtung bei Benutzung eines zwischen den Haltebacken und dem Schweißwerkzeug ein- und ausfahrbaren Anschlages zum Begrenzen des die Wulst bildenden Materialüberstandes erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag auf den Preßschienen, deren Dicke dem Überstand entspricht, gleitend geführt, als ein von einem Kühlmittel durchströmtes Rohr ausgebildet und nach Beendigung des Schweißvorganges vor die Schweißstelle führbar ist,
609 540/398
während die Preßschienen noch auf der Wulst aufliegen.
Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung beschrieben werden. In dieser zeigt
F i g. 1 die Vorrichtung beim Einbringen der Materiallagen zu Beginn eines Arbeitsvorganges,
Fig. 2 die Vorrichtung beim Schweißvorgangund
Fig. 3 die Vorrichtung beim Ausüben des Verfestigungsdruckes.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zum Verschweißen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material weist zwei Haltebacken 1 und 2 auf, die sich gegenüberliegen. Sie können einander genähert und voneinander entfernt werden und erfassen die Materiallagen 5 und 6. Sie sind als Vierkantrohre ausgebildet und werden im Inneren von einem Kühlmedium durchströmt. An ihrer Seite, an der die Stirnkanten der Materiallagen 5, 6 verschweißt werden sollen, tragen die Haltebacken 1, 2 je eine Preßschiene 8 bzw. 9.
Die Preßschienen berühren die sich bildende Materialwulst während des Schmelz-Schweißvorganges nicht, werden dann aber auf den Rand der Materiallagen gedrückt, solange das Material noch so weich ist, daß es unter dem Preßdruck miteinander verschweißt. Dazu können die Preßschienen gegenüber den Haltebacken beweglich sein, durch eine entsprechende Steuereinrichtung gegen die Materiallagen gedrückt und. nach Beendigung der Verfestigung wieder abgehoben werden.
In der Zeichnung ist eine besondere Gestaltung dargestellt, die diese Bewegung der Preßleisten in einfacher Weise ermöglicht. Wie ersichtlich, sind die Haltebacken 1 und 2 auf ihren Klemmflächen mit je einer elastischen Schicht 3 und 4, vorzugsweise aus Silikongummi, versehen, die, zunächst nur wenig zusammengedrückt, die Materiallagen 5 und 6 erfassen. In dieser Stellung berühren die Preßschienen 8 und 9, die an den Stirnflächen der Haltebacken 1 und 2 befestigt sind, die Materiallagen nicht (s. Fig. 2). Sobald aber die Matrialwulst an den Lagen gebildet ist, werden die Haltebacken und mit ihnen die Preßschienen einander weiter genähert, so daß die Preßschienen 8 und 9 mit dem gewünschten Verfestigungsdruck auf den Rand der Materiallagen bzw. die Materialwulst einwirken. Diese Bewegungen der Haltebacken wird durch die elastischen Auflagen 3 und 4 ermöglicht, die sich entsprechend zusammendrücken.
Die auf die Materiallagen wirkenden Stirnkanten der Preßschienen 8 und 9 sind der gewünschten Form der Materialwulst angepaßt; sie sind z. B. keilförmig sich erweiternd, halbkugelförmig oder in beliebiger anderer Weise gestaltet. Sie können auch Prägungen oder Gravierungen aufweisen und dadurch bestimmte Erzeugnisse kennzeichnen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Preßschienen an ihrer gegen die Haltebacken 1 und 2 anliegenden Seite mit einem leistenartigen Vorsprung versehen, der beim Preßvorgang unmittelbar hinter der Materialwulst auf die Materiallagen 5 und 6 drückt. Dadurch wird ein schmaler Streifen der Materiallagen hinter der Materialwulst zusätzlich verschweißt.
Die Preßschienen bestehen aus einem gut wärmeleitenden Material, z. B. Kupfer od. dgl., und haben die Temperatur, die zum Durchführen einer Preßschweißung erforderlich ist. Erfindungsgemäß werden sie auf diese Temperatur dadurch erwärmt, daß sie die entsprechend breite Schweißleiste 13 des Schweißwerkzeuges 7 während des Bildens der Materialwulst berühren und. so erwärmt werden. Man kann aber auch eine gesonderte Erwärmung der Preßschienen vorsehen und diese so regelbar machen, daß sie besonderen Anforderungen entspricht.
ίο Das Schweißwerkzeug 7 ist in Richtung der Pfeile in F i g. 1 und 2 beweglich und legt sich beim Schweißvorgang gegen die Preßschienen 8 und 9 (Fig. 2). Es besteht aus einem als Vierkantrohr ausgebildeten Träger 11, der von einem Kühlmedium durchströmt wird. An der den Haltebacken zugewendeten Seite trägt das Vierkantrohr 11 unter Zwischenschaltung einer wärmeisolierenden Schicht 12 eine Schweißleiste 13, die durch z. B. zwei darin isoliert eingelassene elektrische Widerstandsdrähte 14, 15 aufheizbar ist.
Die Vorrichtung enthält weiter einen ein- und ausfahrbaren Anschlag 10, der in der Bewegungsrichtung der Backen 1 und 2 verschiebbar ist. Er ist als Vierkantrohr ausgebildet und wird in seinem Inneren von einem Kühlmedium durchströmt. Beim Einführen der Materiallagen in die Vorrichtung (s. Fig. 1) liegt der Anschlag 10 auf den Preßschienen auf und bildet so die Begrenzung für den Überstand der Materiallagen. Dabei haben die Preßschienen eine Dicke, die der Länge des gewünschten Materialüberstandes entspricht. Zweckmäßig wird der Anschlag 10 auf den Preßschienen gleitend geführt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung versieht man die Vorrichtung mit einer Programmsteuerung, so daß sie in folgender Weise arbeitet:
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausgangszustand der Vorrichtung werden die miteinander zu verschweißenden Materiallagen 5 und 6 bei auseinandergefahrenen Haltebacken 1 und 2 gegen den an den Preßschienen 8 und 9 anliegenden Anschlag 10 gebracht. Dann werden die Haltebacken in den in Fig. 1 angegebenen Pfeilrichtungen so weit zusammengefahren, daß die Materiallagen 5 und 6 von den elastischen Schichten 3 und 4 erfaßt werden. Der Anschlag 10 wird dann in der angegebenen Pfeilrichtung ausgefahren und das Schweißwerkzeug 7 zur Anlage an den Preßschienen 8,9 gebracht. Die Teile der Vorrichtung nehmen nunmehr die in F i g. 2 dargestellte Lage ein. Durch die Wärmeeinwirkung der ständig beheizten Schweißleiste 13 werden die Stirnkanten der Lagen 5 und 6 auf eine solche Schweißtemperatur gebracht, daß das erweichte Material sich durch die ihm eigene Oberflächenkonstruktion zu einer Materialwulst zusammenzieht, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Dabei berührt die Schweißleiste 13 die Preßschienen 8 und 9 und erwärmt sie dadurch.
Nach Bildung der Materialwulst werden die Haltebacken in den in F i g. 2 angegebenen Pfeilrichtungen weiter zusammengefahren, derart, daß sich, wie in Fig. 3 dargestellt ist, die elastischen Schichten weiter zusammendrücken und die Preßschienen 8 und 9 in ihre Arbeitsstellung gelangen, in der sie die Materialwulst verfestigen und die Lagen 5 und 6 unmittelbar hinter der Materialwulst zusätzlich infolge der Wärme, die den Preßschienen 8 und 9 auch von der Schweißleiste 13 aus noch zugeführt wird, miteinander verschweißen. Unmittelbar nach dem Zusammenfahren der Haltebacken 1 und 2 und dem Zu-
sammendrücken der Preßschienen 8 und 9 auf die Materiallagen wird das Schweißwerkzeug 7 aus der Stellung nach Fig. 2 in die Stellung nach Fig. 1 oder 3 ausgefahren, während der gekühlte Anschlag 10 in die Arbeitsstellung gefahren wird, wie es durch die Pfeile in F i g. 2 angedeutet ist. Die Teile der Vorrichtung nehmen nun die in F i g. 3 dargestellte Lage ein, in der die Schweißnaht und die Preßschienen durch den Anschlag 10 zusätzlich gekühlt werden. Ist die Temperatur genügend gesunken, kehren die Haltebacken 1 und 2 durch Auseinanderfahren in ihre Ausgangsstellung nach F i g. 1 zurück, die miteinander verschweißten und gekühlten Materiallagen 5 und 6 werden entfernt.
An Stelle der ständig beheizten Schweißleiste 13 kann auch eine Schweißleiste vorgesehen sein, die nach dem Wärmeimpulsverfahren aufheizbar ist.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich unabhängig von der Zahl der übereinanderliegenden Lagen und unabhängig von unterschiedlichen Lagenbreiten einwandfreie Schweißnähte herstellen. Dies gilt insbesondere auch für Lagen, die an ihren seitlichen Rändern durch Faltungen zusammenhängen, da die erfindungsgemäß vorgenommene Verschweißung der Materiallagen unmittelbar hinter der Materialwulst diese Wulst nach dem Auseinanderfahren der Haltebacken entlastet, bis sie sich vollkommen abgekühlt und damit verfestigt hat.
30

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verschweißen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material, bei welchem eine Wulstschweißnaht durch Niederschmelzen der Stirnkanten der Materiallagen gebildet und die Materialwulst bei Preßschweißtemperatur einem Verfestigungsdruck ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar hinter der Materialwulst liegenden Streifen der Materiallagen auf Preßschweißtemperatur gebracht und sodann in an sich bekannter Weise durch Druckanwendung verschweißt werden, worauf die ganze Schweißnaht unter Aufrechterhaltung des Druckes gekühlt wird.
2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem auf die Stirnkanten der Materiallagen gerichteten hin- und herbeweglichen Schweißwerkzeug und mit zwei Haltebacken, die die Materiallagen so erfassen, daß die zu verschweißenden Stirnkanten einen kleinen Überstand gegenüber den Haltebacken haben, gekennzeichnet durch zwei in der Ebene der Stirnflächen der Haltebacken (1,2) senkrecht zur Materialebene gegeneinander bewegliche Preßschienen (8,9) aus wärmeleitendem Material, z. B. Kupfer, die während des Niederschmelzens das Schweißwerkzeug (13) berühren.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltebacken (1, 2) auf ihren Klemmflächen mit je einer elastischen Schicht (3, 4), z. B. aus Silikongummi, versehen und mit den Preßschienen (8, 9) so verbunden sind, daß diese beim Erfassen der Materiallagen (5, 6) durch die Klemmflächen (3, 4) die Schweißstelle nicht berühren und erst bei weiterem Zusammendrücken der elastischen Schichten (3, 4) den Verfestigungsdruck auf das Material ausüben.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßschienen an ihren Stirnseiten an der gegen die Haltebacken (1, 2) anliegenden Seite mit einem leistenartigen Vorsprung versehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem zwischen den Haltebacken und dem Schweißwerkzeug ein- und ausfahrbaren Anschlag zum Begrenzen des die Wulst bildenden Materialüberstandes, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (10) auf den Preßschienen (8,9), deren Dicke dem Überstand entspricht, gleitend geführt, als ein von einem Kühlmittel durchströmtes Rohr ausgebildet und nach Beendigung des Schweißvorganges vor die Schweißstelle führbar ist, während die Preßschienen (8,9) noch auf der Wulst aufliegen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 872 400, 1064 235.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 540398 3.66 © Bundesdruckerei Berlin
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