DE2854739A1

DE2854739A1 - Schweissanlage zum verbinden von kunststoffbahnen, insbesondere polytetrafluoraethylen-glasseidegewebe

Info

Publication number: DE2854739A1
Application number: DE19782854739
Authority: DE
Inventors: Christian Scheithauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1980-06-26

Description

Schweiß anlage zum Verbinden von Kuiiststoffb aIrnen,
insbesondere Polytetrafluoräthylen-Glasseide gewebe Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweiß anlage zum Verb in den von Kunststoffbahnen mit folgenden Merkamalen: Ein langer Werkstücktisch ist zur Aufnahme der zu verschwelßenden Kunststoffbahnen vorgesehen; eine Schweißpresse mit C-förmigem Ständer ist entlang des Werkstücktisches verfahrbar; der C-förmige Ständer untergreift mit seinem Maul den Rand der Kunststoffbahn und weist dort einen Unterheizkörper auf; im Ständer oberteil ist mindestens ein anhebbarer und anhebbare und absenkbarer Preßstempel vorgesehen, an dem ein Ober-Heizkörper befestigt ist.
Bei der Herstellung von großflächigen Planen geht man von Kunststoffbahnen aus, deren Ränder überlappend verschweißt werden. Die Art der Aufheizung richtet sich weitgehend nach dem Werkstoff der Kunststoffba}en. Polytetrafluoräthylen galt bisher als äußerst schwer schweißbar. Dieser Werkstoff hat aber hinsichtlich Vittel-ungsbeständigkeit und Nicht-Brennbarkeit be deutende Vorzüge gegenüber anderen Kunststoffen, so daß Planen aus Polytetrafluoräthylen-Glasseidegewfebe vielfältige Anwendung er finden müßten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schweißan lage der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß Kunststoff bahnen aus Polytetrafluoräthylen, insbesondere als beschichtetes Glasseidegewebe schweißbar sind.
Die gestellte Aufgabe wird bei einer Schweißanlage gemäß Oberbegriff dadurch gelöst, daß der Unter-Heizkörper sich in Fahrt richtung des Ständers erstreckt, länglich ausgebildet ist und in seiner Verlängerung ein Unterkühlkörper vorgesehen ist; der Ober-Heizkörper ist ferner von gleicher Längsabmessung wie der Unter-Heizkörper und in seiner Verlängerung ist ebenfalls ein Ober-Kühlkörper vorgesehen; schließlich ist der Ständer exakt um die Länge der Heizkörper vorrückbar.
Mit dieser Schweißanlage ist es möglich, den Schmelzpunk-t des Polytetrafluoräthylens in dem Uberlappungsbereich der Kunststoffbahnen zu überschreiten, wobei ggf. eine Schweißfolie aus diesem Werkstoff im Uberlappungsbereich zwischengefügt ist.
Es wird ein ausreichender Druck von 1,5 bis 3 t angewendet und wenn die Heizkörper eine Temperatur im Bereich von 4000 bis 5000 aufweisen, genügt eine Einwirkzeit von einer Minute. Danach wird der Ober-Tieizkörper abgehoben und die Maschine fährt um eine Heizkörperlänge vorwärts, wodurch der Schweißbereich in die Kühl zone der Schweißpresse gerät. Dem Aufschmelzen folgt also unmittelbar ein Herunterkühlen des Schweißbereichs. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise eine ausgezeichnete Nahtfestigkeit und Dichtigkeit der Schweißnaht erzielt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die zu verschweissenden Kunststoffbahnen parallel nebeneinander und mit sich überlappenden Rändern angeordnet und der C-förmige Ständer weist Druckrollenpaare zum Zusammenhalt der sich überlappenden Ränder bei der Fahrt auf. Bisher war es üblich, die Bahnen im wesentlichen übereinander zu legen und die überlappungsstelle durch Umbiegen des einen Randes der einen Kunststoffbahn zu erzeugen.
Bei dieser Art der Anordnung der Kunststoffbahnen ist es jedoch schwer möglich, die Wärme im Kontaktverfahren an die Schweiel7 zu bringen und dabei einen ausreichenden Druck anzuwenden; das gleiche gilt für das Nachkühlen. Durch die Anwendung der Druckrollenpaare gelingt es, die Schweißpresse an eine neue, zu verschweißende Stelle der Kunststoffbahnen zu fahren, ohne daß die Kunststoffbalrnen selbst gegeneinander verrücken. Es ist vorteilhaft, die obere Rolle jedes Druckrollenpaares federnd zu lagern.
Die Durchlaßbreite (der sogenannte Tiefendurchlaß) des C-förmigen Ständers ist um ein Vielfaches größer als die Öffnungsweite des Mauls und beträgt mindestens 600 mm. Vorteilhaft beträgt die Durchlaßbreite zwischen 800 mm und 1200 mm. Auf diese kreise ist es möglich, die zweite Bahn, welche nicht unmittelbar auf dem Werkstücktisch aufliegt, oberhalb der Fahrbahn (Schienen) der Schweißpresse mittels wegschwenkbaren Stützen oder Schwenk armen zu halten. Diese Stützen oder Schwenkarme werden von der fa'irendenSchweißpresse gewissermaßen gedrückt, jedoch über nimmt die Unterseite des Mauls der Schweißpresse die Stützfunktion für diese Kunststoffbahn. Der große Tiefendurchlaß bzw.
die Durchlaßbreite ermöglicht das Passieren der Kunststoffbahn, deren äußerer Rand eingerollt sein kann.
Für den Fall, daß andere Kunststoffbahnen als aus Polytetrafluoräthylen zu schweißen sind, ist die Schweißanlage leicht auf dieses andere Material umstellbar, indem passende Werkzeuge eingesetzt werden. In diesem Sinne sind der Unter-Heizkörper und der Unter-Kühlkörper bezüglich ihrer Wirkung abschaltbar und durch eine Metallplatte (Aluminium) abdeckbar, ferner ist der Ober-Heizkörper und der Ober-Kühlkörper gegen eine Hochfrequenzelektrode austauschbar und es ist innerhalb des Ständerdurchlasses, neben der Hochfrequenzelektrode, eine Metallplatte in einstellbarem Abstand zur Maulunterseite anbringbar. Auf diese Weise gelingt es, die Streuung der Hochfrequenzelektrode gering zu halten, d.h., die Heizwirkung auf die Schweißstelle zu konzentrieren.
Zwecks Vermeidung von großen Wärmespannungen ist es möglich, im Ständeroberteil zwei Preßstempel nebeneinander vorzusehen, einer für den Ober-Heizkörper und den anderen für den Ober-Kühlkörper. Indem beide Preßstempel gleichzeitig beaufschlagt werden, werden sie synchron betrieben. Gleichzeitig ist es möglich, in gewissen Fällen die Preßstempel durch einen Quer miteinander zu kuppeln.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Schweißanlage; Fig. 2 einen C-förmigen Ständer im Maulbereich; Fig. 3 eine schematische Ansicht von Ober- und Unter-Yjeizkörper und -Kühlkörper; Fig. 4 eine Bestückung mit einer Hochfrequenzelektrode; und Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des C-förmigen Ständers in Richtung auf den Werkstücktisch.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Werkstücktisches 1 dargestellt der sich in beträchtlicher Länge erstreckt und auf den eine der zu verschweißenden Folienbahnen 2 aufgelegt wird. In gleicher Höhe zum Werkstücktisch wird eine zweite Folienbahn 3 gestützt und hierzu sind nicht dargestellte, schwenkbare Stützen vorge sehen. Parallel zum Werkstücktisch erstreckt sich eine Schienenbahn 4 auf der eine Schweißpresse 5 verfahrbar ist. Die SchaleiB-presse 5 weist einen C-förmigen Ständer 6 auf, der sich über einer Plattform 7 erhebt, auf welcher noch ein Schaltschrank mit Hochfrequenzgenerator 8 befestigt ist.
Eine Seitenansicht des Ständers ergibt sich aus Fig. 2. Im Bereich des Pressenmauls ist ein Preßstempel 10 schematisch ange deutet, an welchem das jeweilige Oberwerkzeug 11 befestighar J 5 Dem Oberwerkzeug 11 steht ein Unterwerkzeug 12 gegenüber. Wie ersichtlich, weist der Ständer einen extremen Tiefendurchlaß bzw.
Durchlaßbreite für-die Kunststoffbahn 3 auf, d.h., dicse Kunslstoffbahn 3 kann selbst relativ breit sein. Die große Durclllaß breite des C-förmigen Ständers 6 hat aber auch zur Folge, daß das Oberwerkzeug 11 im Falle einer Hochfrequenzschweißelektrode eine große Streuung besitzt, so daß nicht einwandfrei geschweißt werden kann. Es ist deshalb eine isoliert aufgehängte Schweißkontaktplatte 13 vorgesehen, an der eine winkelförmige Platte 14 befestigt ist, die Langlöcher aufweist, um einen einstellbaren Abstand zu dem Ständerunterteil zu ermöglichen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Werkzeuge 11, 12 länger als es der Breite des C-förmigen Ständers 6 in Fahrtrichtung entspricht. Einerdersnsicht auf das Ober- und Unterwerkæeug für den Fall, daß diese aufgrund Kontaktwärme arbeiten, ist in Fig.
3 dargestellt. Das Oberwerkzeug 11 besteht aus einem Ober-Heizkörper 20 und einem Ober-Kühlkörper 21, während das Unterwerkzeug 12 aus einem Unter-Heizkörper 22 und einem Unter-Kühlkörper 23 besteht. Die Heizkörper 20, 22 und die Kühlkörper 21, 23 passen genau übereinander und sind vorzugsweise alle gleich lang. Im Unterteil der Presse sind Rollen 24, 25 und im oberen Teil federnd gelagerte Rollen 26, 27 vorgesehen. Die Rollen 24/26 und 25/27 bilden somit jeweils ein Druckrollenpaar, welche die sich überlappenden Ränder der Kunststoffbahnen 2, 3 auch dann zusammenhalten, wenn der Preßstempel 10 vor dem Verfahren der Schweißpresse ein wenig angehoben wird. Die Andruckfedcr der Rollen 26, 27, welche in Hülsen 28, 29 sitzen, besitzen eine flache Federkerninie und ausreichende Vorspanzung.
Fig. 4 zeigt die Bestückung der Schweißpresse mit einer t-Iochfrequenzelektrode 31 als oberes Werkzeug 11. Das untere TtJerkzeug 12 bleibt unverändert, außer daß die Heiz- und Kühlvmg nicht eingeschaltet wird, und daß eine Leichfinetall-Abdeclplatte 32 über den unteren, abgeschalteten Heizkörper 22 bzw. Kiblkörper 23 montiert wird.
Für den Anwendungsfall der Hochfrequenzschweißung ist in hig. 2 noch ein Schleifkontakt 15 dargestellt, der die Hochfrequenzenergie dem Oberwerkzeug 11 zuführt; ferner ist eine Hochirequenzzuleitung 16 und eine Massezuleitung 17 vorgesehen. Die dem Pressenunterteil gegenüberstehende Platte 14 ist relativ groß und kann 260 cm2 aufweisen. Die Platte 14 stellt einen Kondensator dar, der für Hochfrequenz als Leiter zu der Masse der Unterpresse dient. Während die Kondensatorplatte 14 innerhalb des Pressenmauls angeordnet ist, kann eine gleichartige Kondensatoranordnung auch außerhalb, d.h., in Fig. 2 links vom Oberwerkzeug 11, vorgesehen sein.
Fig. 5 zeigt einen Blick von innen auf das Pressenmaul, und zwar ist ein Pressentisch 18 besonders gut zu erkennen, über den die Kunststoffbahn 3 hinwegrutscht.
In den bisher dargestellten Ausfüllrungsbelspiel ist ein ein zelner Preßstempel 9 vorgesehen, dessen unteres Teil 10 sich balgenartig verbreitert, woran wiederum das Oberwerkzeug 11 befestigt ist, Da als Werkzeug ein Heizkörper 20 und ein Kühlkörper 21 vorgesehen sind, treten in dem Teil 10 große Wärme spannungen auf. Um diese zu vermeiden, ist es möglich, zwei Preßstempel 9 nebeneinander vorzusehen, die dann jeweils getrennt die beiden Teilwerkzeuge 20, 21 antreiben. Durch gleichzeitige Beaufschlagung der beiden parallel zueinander angeordneten Preßstempel wird der synchrone Betrieb garantiert. Es ist aber auch möglich, die beiden Preßstempel, etwa durch einen Querriegel, miteinander zu koppeln.
Der Betrieb der Schweißanlage geht wie folgt vor sich: Die Schweißpresse 5 wird an das eine Ende des Werkstücktisches 1 verfahren und auf diesen wird die Folie 2 so aufgelegt, daß ihr Rand ein wenig über den Tischrand hinwegreicht. Die zweite Folie 3 wird auf Stützen oder weg schwenkbaren Armen parallel zu der ersten Folie 2 verlegt, wobei sich die Ränder der Kunststoffbahnen überlappen. Beginnend mit dem Ende werden dann diebeiden Folien 2, 3 stückweise miteinander verschweißt, wobei die sich überlappenden Ränder durch die Druclcrollenpaare 24/26 und 25/27 gut aneinander gehalten werden, so daß die Gefahr des Verrutschens weitgehend vermieden wird.
Leerseite

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Schweißanlage zum Verbinden von Kunststoffbahnen mit folgenden Merkmalen: ein langer Werkstücktisch (1) ist zur Aufnahme der zu verschweißenden Kunststoffbahnen (2, 3) vorgesehen; eine Schweißpresse (5) mit C-förmigem Ständer (6) ist entlang des Werkstücktisches (1) verfahrbar; der C-förmige Ständer (6) untergreift mit seinem Maul den Rand der Kunststoffbahnen ( ) und weist dort ein Unterwerkzeug (12) auf; im Stallderoberteil ist mindestens ein anliebbarer und absenkbarer Preßstempel (9, 10) vorgesehen, an dem ein Oberwerkzeug (ii) befestigt ist; g e k e n n z e i c h n e t d u r c h : das Unterwerkzeug (12) besteht aus einem sich in Fahrrichtun erstreckenden und länglich ausgebildeten Unter-Heizkörper (22) und, in dessen Verlängerung, aus einem Unter-Kühlkörper (23); das Oberwerkzeug (11) enthält einen Ober-Holzkörper (20) von gleicher Länge wie der Unter-Heizkörper (22) und einen Ober-Kühlkörper (21) in Verlängerung des Ober-Heizkörpers; der Ständer (6) ist exakt um die Länge der Heizkörper (20; 22) vorrückbar.
2. Schweißanlage nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die zu verschweißenden Kunststoffbahnen (2, 3) parallel nebeneinander und mit sich überlappenden Rändern angeordnet sind, und daß der C-förmige Ständer (6) Druckrollonpaare (24/26 und 25/27) zum Zusammenhalt der sich überlappenden Ränder bei der Fahrt aufweist.
3. Schweißanlage nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die obere Rolle (26, 27) jedes Druckrollenpaars federnd gelagert ist.
4. Schweißanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Durchlaßbreite bzw. der Tiefendurchlaß des C-förmigen Ständers (6) um ein Vielfaches größer ist als die Öffnungsweite des Mauls und mindestens 600 mm beträgt.
5. Schweißanlage nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , t daß die Durchlaßbreite zwischen 800 mm und 1200 mm beträgt.
6. Schweißanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßhöhe hinter dem Maul mindestens 500 mm beträge
7. Schweißanlage nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unter-Heizkörper (22) und der Unter-Kühlkörper (23) bezüglich ihrer Wirkung abschaltbar und durch eine Metallplatte (32) abdeckbar sind, daß der Ober-Heizkörper (20) und der Ober-Kühlkörper (21) gegen eine Hochfrequenzelektrode (31) austauschbar sind, und daß innerhalb des Ständerdurchlasses, neben der Hochfrequenzelektrode (31), eine Metallplatte (14) in einstellbarem Abstand zur Maulunterseite bzw. einem dort angebrachten Pressetisch (14) anbringbar ist.
8. Schweißanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Ständeroberteil zwei Preßstempel nebeneinander vorgesehen sind, einer für den Ober-Heizkörper und der andere für den Ober-Kühlkörper.
9. Schweißanlage nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Preßstempel durch einen Ouerriegel miteinander kuppelbar sind.