DE2211548B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ver schweißen von thermoplastischen Kunst Stoffprofilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Ver schweißen von thermoplastischen Kunst Stoffprofilen

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DE2211548B1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von thermoplastischen Kunststoffprofilen, bei dem man die zu verschweißenden Profilenden durch Berührung mit einem Heizkörper auf die Schweißtemperatur Srfiitzt und dann zusammenpreßt und erkalten läßt; wobei man, beim Zusammenpressen und Erkälteii ein Ausweichen des Kunststoffes über die Außenkötitür der Profile verhindert. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung züiÄ Verschweißen von thermoplastischen Kunststoffprofilen mit einer Schweißform, die einen der Außenkontur der fertig verschweißten Profile im Bereich der Schweißverbindung genau passend nachgeformten
ίο Formkanal aufweist, ferner mit Spannschlitten zum Aneinanderpressen der Enden der in die Spannschlitten eingespannten Profile und mit einepi Heizkörper him. Erhiizeb der zu verbindenden Prbfilenden durch Berührung mit dem Heizkörper.
Bekannt ist ein Verfahren zum Verschweißen thermoplastischer Kunststoffteile, bei dem man die zu verschweißenden Enden zunächst erhitzt und dann in einer der Außenkontur der Kunststoffteile genau nachgeformten Schweißform aneinander-
zo preßt und erkalten läßt, um so die Schweißwulstbildung auf der Außenseite der Kunststoffteile zu vermeiden (schweizerische Patentschrift 455254). die Erhitzung der Enden der Kunststoffteile soll bei diesem bekannten Verfahren durch Infrarot- oder andere Strahlung, durch Berührung mit einem Heizkörper, durch eine Flamme oder durch Induktionsheizung erfolgen. Bei, der Anwendung von Infrarotoder anderer Strahlung werden die Kanten der zu verschweißenden Enden überhitzt, während die Mitten der Flächen noch nicht die Schweißtemperatur erreicht haben. Erhitzt man weiter, um auch die Mitten der Flächen auf diejjchweißtemperatur 2Ü erhitzen, dann wird das thermöpiästiscfie Material an den Kanten durch Überhitzung thermisch geschädigt. Im Ergebnis erhält man keine ausreichend feste Schweißverbindung. Die Erhitzung der zu verschweißenden Enden durch Berührung mit einem herkömmlichen Heizkörper ergibt desgleichen kein befriedigendes Ergebnis. Wenn man die Enden rnit ausreichendem Druck gegen den. Heizkörper anpreßt, weicht der Kunststoff schön während der Erhitzung nach außen aus, so daß. schon ,während der Erhitzung der zu vermeidende Schweißwulst entsteht. Preßt man die Enden der Profilteile weniger fest gegen den Heizkörper an, dann werden sie nicht ausreichend erhitzt, um eine feike Schweißnäht zu erreichen. Die Anwendung einer Flamme zum Erhitzen der Enden verbietet sich schon wegen der dabei unvermeidlichen Verschmutzung der Profilteile durch Gas und Ruß. Bei der Anwendung Von Induktionsheizung treten die gleichen Schwierigkeiten wie bei der Anwendung von Strahlungsheizung auf und außerdem ist die Induktionsheizung sehr aufwendig und umständlich. Durch die verwendeten Heizelemente werden die zu verschweißenden Teile verschwächt.
In der Praxis hat dieses bekannte Verfahren daher bisher keine Anwendung gefunden. Die bekannten und gebräuchlichen Maschinen zum Stumpfschweißen von Kunststoffteilen, insbesondere Kunststoffprofilen, etwa zur Herstellung von Fenstern, Türen od. dgl., bestehen aus einem Grundrahmen, auf dem mehrere Spannschlitten zum Einspannen der Profile verschieblich montiert sind. Die Spannschlitten haben im allgemeinen einen Winkelabstand von 90° voneinander, so daß man zwei Profile geradlinig, rechtwinklig oder auch drei oder vier Profile T- oder kreuzförmig miteinander verschweißen kann. Auf dem Grundrahmen ist beweglich eine Heizplatte
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montiert, die zwischen die in die Spannschlitten ein- eine geringfügige Auswärtsbewegung beider Profilgespannten Profile eingeführt werden kann, so daß stäbe, so daß zumindest für diesen Fall in weiterer man die Enden der Profile gegen die Heizplätte Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß der beiderseits andrücken kann, um sie zu erhitzen. Heizkörper in seiner Ebene verschiebbar gelagert ist Dann werden die Profile auseinandergefahren und 5 und eine elastische Rückstellvorrichtung, z.B. eine die Heizplätte weggeschwenkt, um anschließend die Feder, zu seiner Rückstellung in die Grundstellung erhitzten Profilenden mit den Spannschlitten zur aufweist. Der Heizkörper kann dann dieser Aus-Verschweißung aneinanderzüpressen. Der erhitzte wärtsbewegung der Profile elastisch nachgiebig fol- und erweichte Kunststoff beider Profilenden verbin- geil, was wegen der Anordnung der Enden der Prodet sich dabei und bildet einen über die Kontur der io file in den Heizformausnehmungen erforderlich ist.
Pröfilstäbe vorspringenden Schweißwulst, der aus Die Erfindung wird weiter an einigen Ausfühtechnischen und ästhetischen Gründen anschließend rungsbeispielen erläutert, wobei auf die Zeichnungen entfernt werden muß. Dies geschieht durch aufwen- Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigt
dige Schleif- und Polierarbeit. F i g. 1 in einer perspektivischen Ansicht einen
Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein 15 plattenförmigen Heizkörper mit Heizformaüsfieh-
Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen mungen gemäß der Erfindung,
von thermoplastischen Kuriststoffprofilen anzugeben, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in
bei denen die Entstehung eines Schweißwulstes und Fig. 1,
folglich der bisher erforderliche hohe Aufwand für F i g. 2 a eine Variante zu F i g. 2,
die Entfernung des entstandenen Schweißwulstes ver- 20 Fi g. 3 einen Mittelschnitt durch eine Schweißform
mieden und dennoch eine Schweißverbindung heir- mit im Formkanal befindlichen Profilen,
vorragender Festigkeit erzielt wird. Fig. 4 in einer schematischen Darstellung einige
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht das Verfahren mögliche Ausführungsformeri der Teilung der
gemäß der Erfindung vor, daß man bereits bei der Schweißförni,
Berührung der Profilenden mit dem Heizkörper das 25 Fig. 5 in einem der Fig. 2 entsprechenden Schnitt
seitliche Ausweichen des Kunststoff es verhindert. eine weitere Variante des plattenförmigen Heizkör-
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist zur pers,
Lösung der gestellten Aufgabe vorgesehen, daß der F i g. 6 in einer schematischeh Draufsicht einen
Heizkörper der Außerikontur der zu verschweißen- plattenförmigen Heizkörper zur Herstellung einer
den Enden der Profile entsprechend geformte Heiz- 30 Gehrungsschweißnaht und
formausnehmungen aufweist. F i g. 7 einen Horizbntälschnitt durch eine
Die Erfindung zeigt also eine Möglichkeit auf, wie Schweißform zur Herstellung einer Gehrungs-
man die Enden der zu verschweißenden Kunststoff- schweißnaht.
profile auf ihrer ganzen Querschnittsfläche gleichmä- In den in den Zeichnungen dargestellten Ausfühßig erhitzen und plastifizieren kann, ohne daß der er- 35 rungsbeispielen sind die zu verschweißenden Profile hitzte Kunststoff nach außen in Form eines Wulstes der Einfachheit und Anschaulichkeit halber als quaausweicht, so daß man die Profilenden in einer dratische Hohlprofile dargestellt. Selbstverständlich Schweißform aneinanderpressen kann, deren Form- kann man das Verfahren und die Vorrichtung gemäß kanal der Außenkontur der verschweißten Profile der Erfindung bei Profilen praktisch aller Quergenau passend nachgeformt ist und folglich bereits 40 schnittsformen anwenden,
die Entstehung eines Schweißwulstes verhindert. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Er-
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ge- findung sind bei den bekannten, derzeit verwendeten
maß der Erfindung ist vorgesehen, daß der Boden und oben bereits beschriebenen Maschinen zum Ver-
und gegebenenfalls ein dem Boden benachbarter Teil schweißen von Kunststoffprofilen leicht anwendbar,
der Umfangswand der Heizformausnehmungen di- 45 und daher wird im folgenden auf eine solche Ma-
rekt beheizt ist, während der übrige Teil der Um- schine Bezug genommen, ohne daß diese in den
fangswand der Heizformausnehmungen durch eine Zeichnungen dargestellt wäre.
Wärmeisolierung vom direkt beheizten Teil getrennt F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäß ausgebildeten,
ist. Man kann dann sogar diesen übrigen Teil der plattenförmigen Heizkörper 10, der im folgenden
Umfangswand der Heizformausnehmung aus einem 50 kurz als Heizplatte bezeichnet wird. Diese enthält
Körper aus nicht wärmeleitendem, hitzebeständigem nicht dargestellte Heizvorrichtungen, ζ. Β. elektrische
Werkstoff herstellen. Heizwiderstände. Die Heizplatte 10 ist beiderseits
Um eine genau bemessene Querschnittsfläche der mit einer Heizformausnehmung 12 versehen, deren Schweißverbindung zu erzielen, kann man in weiterer Umf angskontur genau der Außenkontur der zu verAusgestaltung der Erfindung auf dem Boden der 55 schweißenden Profile 14 entspricht. Man erkennt ins-Heizformausnehmung einen Kernvorsprung aus- besondere aus F i g. 2, daß die Heizformausnehmunbilden, der bei Hohlprofilen bewirkt, daß der er- gen 12 zweckmäßig eine trichterförmige Eintrittsöffweichte Kunststoff sich nach innen um ein genau be- nung 20 aufweisen, um die Einführung der zu verstimmbares Maß ausbreitet und dann auf der ganzen, schweißenden Enden 15 der Profile 14 zu erleichso verbreiterten Anschlußfläche verschweißt wird. 60 tem. Die Heizplatte 10 ist auf ihrer Oberfläche in
Zweckmäßig weisen die Heizformausnehmungen herkömmlicher Weise mit einer das Ankleben des ertrichterförmig erweiterte Eintrittsöffnungen auf, die weichten Kunststoffes verhindernden Beschichtung die Einführung der Profile erleichtern. 22, beispielsweise aus Tetrafluoräthylen, versehen.
Wenn zwei Profile unter einem Winkel, beispiels- Die Heizformausnehmungen 12 haben eine Tiefe t weise unter einem rechten Winkel, miteinander zu 6g von beispielsweise einem Viertel bis drei Viertel der verschweißen sind, erfolgt beim beiderseitigen An- Materialdicke, wobei diese Tiefe t selbstverständlich pressen der Profile gegen den plattenförmigen Heiz- in Abhängigkeit von den verschiedenen Betriebsparakörper während der Erweichung des Kunststoffes meiern zu wählen ist.
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Gemäß der Darstellung in F i g. 2 werden die in F i g. 2 a zeigt erne Variante, bei der auf dem Boden nicht dargestellten Spannschlitten befestigten den 18 der Schweißformausnehmungen Kernvor-Profile 14 in Richtung der Pfeile 24 in die Heizform- Sprünge 50 ausgebildet sind, die zu einer genau diausnehmungen 12 hineingeführt und an den Boden mensionierten Ausbildung der Wülste 26' führt, 18 der Heizformausnehmungen angepreßt, wobei die 5 welche sich beim Anpressen hohler Profile 14 auf deEnden 15 der Profile 14 erhitzt und erweicht werden ren Innenseite bilden. Auf diese Weise kann man und —wie aus Fi g. 3 erkennbar— bei einem Hohl- eine genau bemessene Querschnittsfläche im Bereich profil gegebenenfalls etwas nach innen ausweichen, der Schweißverbindungen erzielen. Im Ergebnis erwas durch den Wulst 26 angedeutet ist. Man beachte, reicht man also auf diese Weise eine Verstärkung des daß die Seitenwände 16 der Heizformausnehmungen io Materialquerschnittes im Bereich der Schweißnaht 12 im Anschluß an die trichterförmigen Eintrittsöff- und folglich eine höhere Festigkeit dieser Schweißnungen 20 genau der Außenkontur der Profile 14 naht. Je nach dem Abstand der Außenkonturen der entsprechen. Das Material der Profile 14 kann daher Kernvorsprünge 50 von den Innenkonturen der Heiznicht nach außen über die Außenkontur dieser Pro- formausnehmungen 12 wird die Querschnittsfläche file ausweichen. Der Teil der Profile 14, der durch 15 der Verschweißung entsprechend groß.
Erhitzung erweicht wird, ist in Fig. 3 bei 27 ange- Während beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 deutet. und 2 vorgesehen war, daß die Heizf ormausnehmun-
Die Profile 14 werden nach dieser Erweichung von gen 12 in die massive Heizplatte 10 eingearbeitet der Heizplatte 10 weggezogen, die Heizplatte 10 wird sind, zeigt Fig. 5 eine Variante, bei der die Heizzwischen den Profilen 14 herausbewegt, und dann 20 platte 40 aus einer Kern-Heizplatte 10' besteht, die wird eine in F i g. 3 im Schnitt dargestellte Schweiß- nur in dem an den Boden 18 anschließenden Teil 42 form 28 zwischen die Profile 14 bewegt, die einen der Umfangswand der Heizformausnehmung entspreder Außenkontur der Profile 14 entsprechend gestal- chend vertieft ist, während durch eine Wärmeisolieteten Formkanal 30 aufweist und zweckmäßig mit rung 46 getrennte Aufsatzkörper 44 den übrigen Teil einer das Anhaften des erweichten Kunststoffes ver- 25 der Umfangswand der Heizformausnehmung 12 behindernden Beschichtung 32 versehen ist. Auch die grenzen. Auf diese Weise verhindert man die unnöbeiden Eintrittsöffnungen des Formkanals 22 sind tige Wärmeeinleitung in die Profile 14 im äußeren zweckmäßig trichterförmig ausgebildet, und die Lan- Teil der Heizformausnehmungen 12.
ge I des Formkanals 30 ist mindestens gleich, vor- Man kann die Aufsatzkörper 44 auch aus nicht zugsweise aber etwas langer als die Summe der Lan- 30 wärmeleitendem Werkstoff, beispielsweise aus Tetragen der Erweichungsteile 27 der Profile 14. Die Pro- fluoräthylen, herstellen, wobei in diesem Falle selbstfile 14 werden mit den Spannschlitten in den Form- verständlich die Wärmeisolierung 46 entfallen kann, kanal 30 hineingepreßt, wobei die erweichten Enden Wenn zwei Profile 14 gemäß der Darstellung in 15 miteinander verschweißt werden und zugleich die Fig. 6 unter einem Winkel miteinander verschweißt Entstehung eines äußeren Schweißwulstes verhindert 35 werden sollen, müssen die Heizformausnehmungen und eine vollkommen glatte Außenseite im Bereich 12 in der Heizplatte 10 selbstverständlich seitlich der erzeugten Schweißnaht erzielt wird. Die Ver- entsprechend der Außenkontur der Profile 14 unter schweißung der beiden Profile 14 erfolgt nicht nur spitzem bzw. stumpfem Winkel begrenzt sein,
im Bereich der ursprünglichen Wandstärke dieser Wenn die Profile 14 unter einem Winkel gegen die Profile, sondern auch im Bereich der Wülste 26, so 40 Heizplatte 10 (F i g. 6) gepreßt werden, erfolgt bedaß eine Schweißverbindung großer Querschnitts- kanntlich eine geringfügige Auswärtsbewegung der fläche entsteht. Im Dauerbetrieb erwärmt sich die Profile 14, der angesichts der erfindungsgemäß an-Schweißform 28, wodurch die Außenseite der geordneten Heizformausnehmungen 12 Rechnung Schweißnaht noch verbessert wird. getragen werden muß. Daher wird man die Heiz-
Nach ausreichender Abkühlung der Schweißnaht 45 platte 10 in Richtung der Pfeile 55, 56 verschieblich wird die Schweißform 28 entfernt. Bei geschlossenen lagern und mit einer Feder 54 gegen einen bei 52 anProfilen und Winkelverbindungen muß die Schweiß- gedeuteten festen Teil des Maschinenrahmens elaform 28 geteilt sein, so daß sie nach der Abkühlung stisch abstützen, so daß die Heizplatte 10 der beder Schweißnaht geöffnet werden kann. Verschie- schriebenen Auswärtsbewegung folgen kann und dene mögliche Formen der Teilung der Schweißform 50 nach Entfernung der Profile 14 wieder von der Feder 28 sind in Fig. 4 durch strichpunktierte Linien 33, 54 in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt wird.
34, 35 angedeutet. Die Bewegung der Schweißform Eine für eine solche rechtwinklige Schweißverbin-28 bzw. ihrer Teile ebenso wie die Bewegung der dung geeignete Schweißform 28' ist in Fig.7 sche-Heizplatte 10 kann mechanisch, pneumatisch, hy- matisch dargestellt, bei der der Formkanal 30' entdraulisch oder auf irgendeine andere Weise erfolgen. 55 sprechend rechtwinkligen Verlauf hat.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

t 2ll 548 Patentansprüche:
1. Verfahren zum. Verschweißen von thermoplastischen KunststÖffprbfilen, bei dem Mn 'die zu verschweißenden Profilenden durch Berührung mit einem Heizkörper auf die Schweißtemperatur erhitzt und dann zusammenpreßt und erkalten läßt, wobei man beim Zusammenpressen und Erkalten ein Ausweichen des Kunststoffes über die Außenkontur der Profile verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß rhanbfereits bei 'der Berührung der Profilenden mit dein Heizkörper das seitliche Ausweichen des Kunststoffes verhindert.
2. Vorrichtung zürn Verschweißen yoü therrndplastischen Kunststoffprofilen mit einer ScEweißform, die einen der Außenköntiir 'der fertig verschweißten Profile im _ Bereich der Schweißverbindung genau passend nachgeformten Formkanal aufweist, mit Spannschlitten zum Aneinanderpressen der Enden der in die Spannschlitten eingespannten Profile und mit einem Heizkörper zum Erhitzen der zu verbindenden Profilenden durch Berührung mit dem Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (10) der Außenkontur der zu verschweißenden Enden (15) der Profile (14) entsprechend geformte Heizformausnehmungen (12) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (18) und gegebenenfalls ein dem Boden benachbarter Teil (42) der Ümfängswand der HeizförrnäüsneEmüngen direkt beheizt ist, ,während der übrige Teil der Umfangswand der Heizf^ormausnehmungen durch eine Wärmeisolierung (4δ) vom direkt beheizten Teil getrennt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der übrige Teil der Umfangswand der Heizformausnehmung (12) aus einem Körper (44) aus nicht wärmeleitendem, hitzebeständigem "Werkstoff besteht.. r ..
5. Vorrichtung nach "den Ansprüchen 2,3 ödet 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden (18) der Heizformausnehmung (12) ein Kernvorsprung (50) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizformausnehmungen (12) trichterförmig erweiterte Eintrittsöffnungen (20) aufweisen. ,
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der der plattenförmige Heizkörper zwischen die noch nicht verschweißten Enden der in den Spannschlitten feingespännten Profile bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der .Heizkörper (10) in seiner Ebene '(55, 5S) verschiebbar gelagert ist und eine elastische Rückstellvorrichtung, z.B. eine Feder (54), zu seiner Rückstellung in die Grundstellung aufweist.
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