DE1604451A1

DE1604451A1 - Verfahren zum Zusammenschweissen von Teilen aus thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE1604451A1
Application number: DE19661604451
Authority: DE
Inventors: Waldemar Raschke
Original assignee: Bielomatik Leuze GmbH and Co KG
Current assignee: Bielomatik Leuze GmbH and Co KG
Priority date: 1966-11-10
Filing date: 1966-11-10
Publication date: 1971-08-26

Description

Verfahren zum Zusammenschweißen von Teilen aus thermpolastischen Kunststoffen.
FUr das Zusammenschweißen von Teilen aus thermpolastischen Kunststoffen sind verschiedene Vertabren bekannt, von denen die wichsigsten nachstehend aufgeführt sind: 1) Die sogenannte Heizelment-Preßschweißung, bei der die beiden Teile dadurch ein zwischen sie gesetztes heizelemtn an den zu verbindenden Stoßflächen auf die Schweißtemperatur gebracht und dann mit ihren Stoßflächen aneinander gedrückt und unter einer Druckkraft gehalten werden, bis der plastifizterte Werkstoff in den beiden Stoßflächen erkaltet ist. Dieses Verfahren hat den Vorzug,'daß durch das thermisch reglebare Heizelement eine genaue Schweißtemperatur gehalten werden kann. Nachteilig ist jedoch, daß die Heizelemente und die notwendigen Verfahrenhrensschritee, das Heizelement nach der Erwärmung der Stoßflächen auszurahren und die Kunststoffteile gegeneinander zu bewegen und aneinander zu stoßen, einen großen Aufwand bedingen.
2) Die sogenannte Reibungsschweißung, die zum Verschweißen von Teilen in einer Rotationsfläche in der Weise durchgerUhrt wird, daß die beiden Teile in den Stoßflächen aneinander gedrUokt und der eine Teil gegen-Uber dem anderen in Umdrehung versetzt wird. Durch die dabei entstehende Reibungswärme wird das Material an den berührungsflächen plastifiziert. Nach beendeter Rotation verschweißen die Teile unter dem PreB-druck. Dieses Verfahren ist mit einem kleinen Aufwand an Einrichtungen durchfUhrbar. Es hat Jedoch nur einen kleinen Anwendungsbereich.
3) Die Hochforquenz- oder Ultrashall-Schweißung.
Dieses Schweiverfahren hat sich bei manchen Schweißteilformen und-arten als besonders vorteilhart erwiesen. Sein Nachteil ist, daß es recht aufwendige Einrichtungen zur Energieerzeungung benötigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit geringem Aufwand an Einrichtungen durchführbare Reibungsschweißung einem größeren anwendungsbereich zugänglich zu machen. Das wird durch eine Weiterentwicklung der Ribungsschweißung in der Weise erreicht, daß die Reibungswärme nicht durch gegenseitiges Reiben der Kunststofteile, sondern durch einen an die beiden zu verbindenden Teile an an der Nahtstelle angedrückten, druchend angetriebenen Reibungskörper zerzeugt wird.
Numbehr lcann man eine Reibungsschweißung auch an nicht auf einer Rotationsfläche liegenden Nahtstellen durchfUhren.
Beispielsweise kann man Teile in gerade oder beliebig gekrümmt verlaufenden Kanten verschweißen, indem man den rotierenden Relbkörper an die miteinander zu verbindenden Werkstückkanten andrllckt und an ihnen entlang fürht. Liegen die zu verschweißenden Kanten auf einer geschlossenen Kreisbahn, so kann ein rotierender Reibkörper mit einer kegeligen Reibfläche verwendet werden, der in achsgleicher Lage mit der Schweißn,aht zur Erzeugung de8. Relbungsdrucks axial vorgeschoben wird. Man kante auch laufende Materialbahnen miteinander verschweißen, indem der rotierende Reibkörper dicht vor der durch ein Förderwalzenpaar gebildeten ZusammenfUhrungsstelle der beiden Materialbahnen zwischen die Materialbahnen gebracht und der Reibdruck durch außen auf die Materialbahnen angelegte Druckwalzen erzeugt wird.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in der 2eiahnung dargestellten anwendungsbeispielen erläutert.
Fig. 1 zeigt in schaubildlicher Darstellung das Verschweißen zweier aufeinander gelegter Kunststoffplatten mit unregelmäßig verlaufenden Kanten, Fig. 2 u. 3 zeigen an einem durch die Schweißnaht gelegten Schnitt den Schweißvorgang zwischen den Werkstückkanten, Fig. 4 zeigt den Schweißvorgang bei auf einer Kreisbahn liegenden Kanten am Beispiel eines Flaschenverschlussesbei Beginn des Schweißens, Fig. 5 zeigt die Situation nach beendeter Schweißung, Fig. 6 zeigt das Verschweißen zweier laufender Materialbahnen.
Bei der Kantenverschweißung zweier aufeinander gelegter Kunststoffplatten 2 und 3 wird gemäß Fig. 1 ein zylindrischer Reibkörper 1 verwendet. Dieser ist mit einem nicht dargestellten Drehantrieb verbunden, der ihm die durch Pfeil a angedeute Drehbewegung erteilt. Der Reibkörper 1 wird während seiner Rotation mit seiner Umfangsfläche gegen die Kanten der aufeinander gelegten und in nicht dargestellter Weise miteinander verspannten Platten 2 und 3 gedrUckt. Gleichzeitig wird der Rotationskörper an den Ranten in Pfeilrichtung b entlang geftihrt.
Bevorzugt sind die Platten 2 und 3 an den zu verbindenden Rändern zur Erzielung einer starken Schweißnaht - ähnlich wie beim Schweißen von Metallen Ublioh - ausgekehlt. Beispiele heifür zeigen die Fig. 2 und 3. Bei der in Fig. 2 gezeigten V-Naht wird die plastifizierte Kunststoffmasse durch den rotierenden Reibkörper 1 in die V-Kehle gedrückt. Hierbei entstehen durch den Anpreßdruck des Reibkörpers Randwulste. Sind die Randwulste nicht erwünscht, so können diese durch die in Fig. 3 gezeigte Gestaltung des Reibkörpers 4 und der, Hohlkehlen vermieden werden. Hierbei geht die V-Naht in eine durch zylindrische Auskehlungen gebildete Rinne Uber, der die Umfangsfläche des Reibkörpers la angepaßt ist.
Fig. 4 und 5 zeigen das Verschweißen von auf einer Kreisbahn liegenden werkstoffkanten unter Verwendung eines Reibkörpers 5 mit einer kegeligen Reibt läche 5a am, Beispiel eines zu versiegelnden Verschlusses einer pharmazeutischen Flasche 7.
Der mit 6 bezeichnete hohle Verschlußkörper hat einen in den Hals der Flasche 7 dichtend passenden Zapfen 6a und einen Flanschkragen 6b, der an einem Flanschkragen 7b des Flaschenhalses anliegt und mit diesem verschweißt wird. Der rotierende Reibkörper 5 wird mit seiner kegeligen Innenfläche 5,a durch axiales Bewegen an die Ränder der Flanschkragen 6b und 7b in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise angelegt und-dann entsprechend der Verformung des durch die Reibungswärme plaste fizierten Kunststoffmanterialsaxial vorgeschoben. Die Verschweißung ist beendet wenn der Reibkörper 5 beispielsweise die in Fig. 5 gezeigte Stellung erreicht hat. Wird die Schweißnaht aufgeschnitten, so bildet der Verschlußkörper 6 einen aus dem Flaschenhals herausziehbaren Stopfen, der mit der Umfangsfläche seines Zapfens 6a im Flaschenhals abdichtet.
In sinngemäß gleicher Weise können auf einer Kreisbahn liegende, nach innen gerichtete Werkstückkanten durch Anwendung eines Reibkörpers in Form eines Außenkegels miteinander verschweißt werden. an Fig. 6 ist gezeigt, daß die erfindungsgemäße Reibungsschweißung mit einem rotierenden Reibkörper auch geeignet ist, laufende Materialbahnen an einander zugekehrten Seiten miteinander zu verschweißen. Ein rotierender zylindrischer Reibkörper 8 wird dicht vor der durch ein Förderwalzenpaar 13, 14 gebildeten ZusammenfUhrungsstelle der beiden Materialbahnen zwischen diese eingebracht. Die die Reibungswärme bestimmende Druckkraft zwischen dem Reibkörper und den beiden Materialbahnen wird mittels an die Materialbahnen außen angelegter Druckwalzen erzeugt. Beim Einlaufen der beiden Materialbahnen in das Förderwalzenpaar 13, 14 werden die beiden Materialbahnen mit den von dem Reibkörper 8 plastifizierten Flächenstreifen aneinander gedrUckt, wodurch die Verschweißung erfolgt. Diese Art der Verschweißung wird dann gewahlt, wenn die Kunststoffteile eine so geringe Wandstärke haben, daß sie einen seitlichen Druck gegen ihre Kanten nicht mehr aufnehmen können.

Claims

Ansprüche 1. Verf ahren zum Zusammenschweißen von Teilen aus thermoplastischen Kunststoffen unter Anwendung von Reibungswärme zutun Plastifizieren des Kunststoffs an der Nahtstelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungswärme durch einen an die beiden zu verbindenden Teile an der Mahtstelle angedrückten, drehend angetriebenen Reibkörper erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Kantenschweißung, dadurch gekennzeichnet, daB-der rotierende Reibkörper an die miteinander zu verbindenen Werkstüc'kkanten angedrückt und an ihnen entlang geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 zum Verschweißen von auf einer geschlossenen Kreisbahn liegenden Kanten, dadurch gekennzeichnet, daß ein rotierender Reibkörper mit einer kegeliger Reibfläche in achsgleicher Stellung mit der Schweißnaht zur Erzielung des Reibdrucks -axial vorgescho ben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 zum Verschweißen von laufenden Materialbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Reibkörper dicht vor der durch ein Förderwalzenpaar gebildeten Zusamenführungsstelle der beiden Materialbahnen zwischen die Materialbahnen gebracht und der Reibdruck durch außen auf die Materialbahnen angelegte Druckwalzen erzeugt wird.

Leerseite