DE1215349B

DE1215349B - Verfahren zum Zusammenschweissen von elektrischen Kabelmuffen, Rohren oder anderen Teilen aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polyaethylen

Info

Publication number: DE1215349B
Application number: DEF31824A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Ochel; Dipl-Ing Hans Israel; Christhard Albrecht
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Priority date: 1960-08-03
Filing date: 1960-08-03
Publication date: 1966-04-28

Description

Verfahren zum Zusammenschweißen von elektrischen Kabelmuffen, Rohren oder anderen Teilen aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polyäthylen Thermaplastische Kunststoffe, wie z. B. Polyäthylen oder Polyvinylchlorid, lassen sich unter Druck schweißen, wenn sie durch Erhitzen in den plastischen Zustand gebracht worden sind. Versuche, solche Kunststoffe in der offenen Flamme zu schweißen, führten nicht zum Ziele, weil sich die genannten Kunststoffe bei den in der Flamme herrschenden Temperaturen zersetzen. Bei Polyäthylen kommt hinzu, daß dieser Stoff in der Flamme leicht oxydiert und die entstandene Oxydhaut die Schweißung verschlechtert. Eine Oxydation kann übrigens auch schon eintreten, wenn ein Stoff wie Polyäthylen in einem heißen Luftstrom geschweißt wird.
Es ist daher bekannt, die durch Schweißen zu verbindenden Flächen von Kunststoffteilen vor dem Aneinanderpressen mittels heißer Metallplatten zu erhitzen. Zur Herstellung einer Überlapptschweißung ist es ferner bekannt, für diesen Zweck eine zwischen den zu verbindenden Teilen einzuschiebende und hierfür besonders gestaltete geheizte Vorrichtung zu verwenden. Bei diesen Verfahren kann man aber vor dem Schweißen nicht ohne weiteres erkennen, ob die Kunststoffflächen genügend hoch und gleichmäßig erhitzt werden. Außerdem läßt es sich praktisch nicht vermeiden, daß die erhitzten Kunststofffiächen vor dem Zusammenschweißen doch wieder mit der Luft in Berührung kommen, da sie nach dem Erhitzen aus der Heizvorrichtung herausgenommen werden müssen, ehe man sie zusammenfügen kann. Bei der Überlapptschweißung kommt hinzu, daß es nicht möglich ist, an der Schweißstelle den Anpreßdruck zu erzeugen, da die Teile lediglich gleitend ineinander geschoben werden. Im übrigen sind die beiden genannten Verfahren in vielen praktisch vorkommenden Fällen, beispielsweise bei der Montage der Garnituren elektrischer Kabel, nicht ohne weiteres anzuwenden, da sie zusätzliche Geräte erfordern, die in der üblichen Ausrüstung der Kabelmonteure nicht vorhanden sind. Dieser Mangel gilt ebenso für weitere bekannte Verfahren, bei denen Widerstandsdrähte, die durch elektrischen Strom erwärmt werden, zur Erzielung der Schweißtemperatur in die zu verschweißenden Teile an der Schweißstelle eingebettet werden, denn diese Verfahren erfordern elektrische Energie, die nicht überall zur Verfügung steht.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zusammenschweißen von elektrischen Kabelmuffen, Rohren oder anderen Teilen aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polyäthylen; wobei die bis zur Berührung zusammengebrachten Kunststoffteile, insbesondere mit einer Flamme, erhitzt werden.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die zusammenzuschweißenden thermoplastischen Kunststoffteile unter einer fest anliegend aufgebrachten, formhaltenden, hinreichend wärmebeständigen Bandage erhitzt werden. Diese Bandage erzeugt beim Erhitzen des thermoplastischen Kunststoffes den zum Schweißen notwendigen Druck, indem sie dem sich beim Erhitzen ausdehnenden Kunststoff einen Widerstand entgegensetzt. Außerdem schützt die Bandage den Kunststoff vor der unmittelbaren Einwirkung der Flamme und verteilt die Wärme auf eine größere Fläche. Auf diese Weise wird der Kunststoff an der Schweißstelle gegen die oxydierende Wirkung der Flamme geschützt und so einer Oxydation des Kunststoffes an dieser Stelle vorgebeugt. Auch wird dadurch eine zu starke Erhitzung des Kunststoffes, die zu seiner Zersetzung führen könnte, vermieden. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht noch darin, daß, z. B. zum Zusammenschweißen von Kabelmuffen, keine zusätzlichen Geräte erforderlich sind, daß vielmehr die übliche Ausrüstung der Monteure ausreicht, die in aller Regel Gasbrenner oder ähnliche, eine offene Flamme erzeugende Geräte enthält.
Statt in einer Flamme kann das Erhitzen im gegebenen Falle auch in einem heißen Luft- oder Gasstrom, mittels eines Wärmestrahlers oder auf andere geeignete Weise erfolgen. Vor dem Aufbringen der Bandage werden die Teile zweckmäßig an den zu verbindenden Flächen entfettet und aufgerauht.
Zum Umhüllen der Schweißstelle wird vorzugsweise eine elastische Bandage verwendet. Eine solche Bandage hält den sich beim Erkalten nach dem Erhitzen wieder zusammenziehenden Kunststoff unter Druck und beugt so der möglichen Entstehung von Lunkern vor. Vorteilhaft besteht die Bandage aus einer durchsichtigen oder zum mindesten durchscheinenden Folie aus einem. hinreichend wärmebeständigen Kunststoff, z. B. aus einem fluorierten Hochpolymeren. Diese Folien ermöglichen es gleichzeitig, die unter der Bandage ablaufenden Vorgänge, das Erweichen des Kunststoffes und den Schweißvorgang, zu beobachten und danach die Dauer der Erhitzung zu bemessen.
Mit besonderem Vorteil wird eine poröse Bandage benutzt. Eine solche Bandage läßt den beim Erhitzen erweichenden- und sich- ausdehnenden- Kunststoff nach außen hindurchperlen, so daß man in besonders einfacher Weise den Grad der Erweichung des Kunststoffes erkennen kann. Außerdem hat eine poröse Bandage noch den Vorteil, daß etwa vorhandene Lufteinschlüsse beim Schweißvorgang nach außen entweichen können. Sie wird zweckmäßig aus einem Gewebeband gewickelt. Für nicht zu hohe Heiztemperaturen kann beispielsweise Nesselband verwendet werden. Vorzugsweise, insbesondere für das Schweißen in einer Flamme, besteht eine solche Bandage aus Glasseidenband od. dgl. Glasseidenband beispielsweise besitzt eine für alle praktisch vorkommenden Fälle ausreichende Wärmebeständigkeit und kann bei entsprechender Webart zugleich sehr elastisch hergestellt werden.
Die Zeichnung erläutert in den F i g. 1 bis 8 einige bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens nach der Erfindung, die zugleich weitere Merkmale der Erfindung erkennen lassen. Die Anordnungen sind schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt.
Fig. 1 zeigt das Verfahren in einer einfachen Form zum Verbinden zweier gleich dicker zylindrischer Körper 1 und 2 aus thermoplastischem Kunststoff, z. B. aus Polyäthylen. Diese beiden Teile werden an der Schweißstelle 3 mit der formhaltenden Bandage 4 umhüllt, die, z.B. aus einem Film aus hitzebeständiger Kunststoffolie oder aus einem Glasseidengewebeband, fest anliegend um die Teile 1 und 2 gewickelt wird. Alsdann wird mittels der Flamme 5 erhitzt. Durch die durchsichtige Folie bzw. an dem- durch das poröse Gewebeband hindurchperlenden Kunststoff läßt sich der Erweichungsgrad der zu verschweißenden Enden der Teile 1 und 2 erkennen. Nach dem Erkalten der Schweißstelle kann die Bandage 3 wieder entfernt werden.
Gemäß F i g. 2 werden zwei Rohre 6 und 7 miteinander verschweißt. Die Schweißstelle ist wiederum mit 3, die formhaltende Bandage mit 4, die Heizflamme mit 5 bezeichnet. Um dabei zu verhüten, daß der Kunststoff der Rohre beim Erweichen nach innen in den unterhalb der Schweißstelle befindlichen Hohlraum 8 der Rohre ausweicht, wird unter die zu verbindenden Rohrenden zweckmäßig noch vor dem Aufbringen der Bandage 3 ein Stützring 9 eingeschoben. Dieser Stützring muß noch bei der Schweißtemperatur formbeständig und druckfest sein. Er kann beispielsweise aus Metall, aus keramischer Masse oder aus einem harten, genügend warmfesten Kunststoff bestehen.
Nach F i g. 3 werden zwei verschieden dicke Teile, hier ein ZylinderlO und ein darüber geschobenes Rohr 11, miteinander verschweißt. Um dabei der formhaltenden Bandage4 eine durchgehende glatte Unterlage zu geben und um die Bandage stirnseitig zu ergänzen, wird der an das Ende des Rohres 11 angrenzende Abschnitt des Zylinders 10 durch den Wickel 12 auf den Außendurchmesser des dickeren Teiles 11 gebracht. Der Ergänzungswickel 12 kann aus an sich beliebigem Stoff bestehen, der nicht mit dem Werkstoff der Teile 10 und 11 zu verschweißen braucht. Ebenso wie die Bandage4 kann er nach dem Erkalten der Schweiß stelle wieder entfernt werden.
Hat das Rohr 11 einen größeren Innendurchmesser, als dem Außendurchmesser des Zylinders 10 entspricht, so wird vorteilhaft zunächst, wie in Fig.4 dargestellt, ein Wickel 13 oder ein entspre--chendes -Rohrstück -aus -dem gleichen -oder-einem ähnlichen thermoplastischen Kunststoff wie der Zylinder 10 oder das Rohr 11, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Rohres 11 gleich ist, mit -dem Zylinder 10 verschweißt. Dies kann gleichzeitig mit dem Verschweißen der Teilen10 und 11- erfolgen. Bei großen Durchmesserunterschieden empfiehlt es sich jedoch, zunächst den Wickel 13 auf den Zylinder 10 aufzuschweißen. In beiden Fällen ist es zweckmäßig, ähnlich wie in F i g. 3, vor dem Aufwickeln der formhaltenden Bandage 4 ein Ergänzungswickel 12 auf den ZylinderlO aufzubringen.
Das durch den aufgeschweißten Wickel 13 verdickte Ende des Zylinders 10 wird alsdann in das Rohr 11 eingeschoben und mit diesem, wie in Fig. 3 dargestellt, verschweißt.
Sollen, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, zwei etwa gleich dicke Rohre 14 und 15 verbunden werden, so kann man die Rohrenden vor dem Verschweißen entweder wie nach Fig. 5 einander entsprechend stufenförmig absetzen oder wie nach F i g. 6 einander entsprechend kegelig ausbilden.
Zur Montage von Kabelgarnituren, wie Muffen und Endverschlüssen, nach dem Verfahren der Erfindung werden zweckmäßig Garniturengehäuse verwendet, die an ihren mit dem Kabelmantel zu verschweißenden Enden zur besseren Anpassung an den jeweiligen Kabeldurchmesser stufenförmig ausgebildet sind. Das Gehäuseende braucht dann jeweils nur dem Kabeldurchmesser entsprechend abgeschnitten zu werden. Als Beispiele sind ein derartiges Muffengehäuse in F i g. 7 und ein derartiges Endverschlußgehäuse in F i g. 8 dargestellt. Die Gehäuse bestehen ebenso wie die Mäntel bzw. Hüllen der elektrischen Kabel, mit denen sie verschweißt werden sollen, aus thermoplastischem Kunststoff, z. B. Polyäthylen. Das Verschweißen der Garniturengehäuse mit den Kabelmänteln wird, wie in den Fig. 1 bis 6 dargestellt, durchgeführt.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Zusammenschweißen von elektrischen Kabelmuffen, Rohren oder anderen Teilen aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polyäthylen, wobei die bis zur Berührung zusammengebrachten Kunststoffteile, insbesondere mit einer Flamme, erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenzuschweißenden thermoplastischen Kunststoffteile unter einer fest anliegend aufgebrachten, formhaltenden, hinreichend wärmebeständigen Bandage erhitzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Bandage aus mindestens durchscheinender Kunststoffolie.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer porösen Bandage.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Verschweißen verschieden dicker zylindrischer Teile, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufwickeln der formhaltenden Bandage auf den an das Ende des dickeren Teiles angrenzenden Abschnitt des dünneren Teiles ein Ergänzungswickel aufgebracht wird, der den dünneren Teil auf den Außendurchmesser des dickeren Teiles ergänzt.
5. Verfahren nach Anspruch 4 zum Einschweißen eines zylindrischen Teiles in ein Rohr von größerem Innendurchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf den dünneren zylin- drischen Teil ein Wickel aus thermoplastischem Stoff, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Rohres entspricht, aufgeschweißt und alsdann dieser Teil in das Rohr eingeschoben und mit diesem verschweißt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Verschweißen von Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schweiß stelle vor dem Erhitzen ein Stützring in das innere Rohrende eingeschoben wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 334 038, 334035.