DE2935356A1

DE2935356A1 - Vorrichtung zum hochfrequenzverschweissen von flaechengebilden

Info

Publication number: DE2935356A1
Application number: DE19792935356
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing.(grad.) 6704 Mutterstadt Butterfass; Karl 6700 Ludwigshafen Gans
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1979-09-01
Filing date: 1979-09-01
Publication date: 1981-03-26
Also published as: DE2935356C2

Description

Vorrichtung zum Hochfrequenzverschweißen
von Flächengebilden Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschweißen von verschieden strukturierten Flächengebilden mit Hochfrequenzenergie, bestehend aus zwei räumlich im Abstand nebeneinander angeordneten Feldelektroden, die an einen Hochfrequenz-Schweißgenerator angeschlossen sind, und einer ortsfesten Unterlage aus Isolationswerkstoff für die zu verschweißenden Flächengebilde, zu der die Feldelektroden bewegbar sind.
Zum Verschweißen von verschieden strukturierten Flächengebilden, wie Vliese, Vliesstoffe, Kunststoffolien, Schaumstoffe, kunststoffbeschichtete Materialien miteinander und untereinander werden häufig Elektrodenanordnungen verwendet, die aus zwei übereinander angeordneten Elektroden bestehen, von denen die eine ortsfest und die andere zu dieser bewegbar ist. Während des Schweißvorganges werden die miteinander zu verschweißenden Flächenteile an der Verbindungsstelle zur Erzeugung des notwendigen Schweißdruckes von der bewegbaren Feldelektrode gegen die ortsfeste gepreßt. Dabei wird die Dicke der zu verbindenden Flächenteile und damit der Abstand zwischen den Elektroden verringert, so daß es insbesondere bei Inhomogenitäten im Material, beispielsweise bei Einschlüssen von wasser oder Masserdampf, zu Durchschlägen," verursacht durch Spannu ngsdurchbruch kommen kann An diesen Stellen ist dann das verschweißte X'aterial deformiert und oft auch verbrannt.
Es ist schon versucht worden mit Hilfe einer aus dem Fachbuch "G.F. Abele, EF-Schzeißtechnlk, Zechner & Hüthig Verlag 1965, Abschn. XIII.4" bekannten Elektrodenanordnung Abhilfe zu schaffen. Die beiden Feldelektroden sind auf einer Seite der zu verbindenden Flächenteile im Abstand nebeneinander angeordnet, so daß der Elektrodenabstand während des Schweißvorganges konstant bleibt. Die Feldlinien verlaufen vorwiegend im Schweißgut.
Eine gewisse Verbesserung konnte damit erreicht werden. Das Di#elektrikum Lurt jedoch zwischen den nebeneinander angeordneten Feldelektroden unterliegt in seinen elektrischen Kennwerten durch Umwelteinflusse, wie Feuchtigkeit, Staubpartikel, chemische Verunreinigungen usw., Schwankungen, so daß verschiedentlich Überschläge an der Luftstrecke aufgetreten sind. Ferner fehlt die Möglichkeit, im Bereich der stärksten Erhitzung des Schweißgutes in Höhe des Elektroden zwischenraumes Druck auf die Schweißstelle auszuüben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der die Schweißverbindungen in ihrer Qualität verbessert und wirtschaftlicher hergestellt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Raum zwischen den beiden Feldelektroden durch einen Körper aus Isolationswerkstoff ausgefüllt ist. Dabei ist es vorteilhaft, den Körper an den beiden Feldelektroden zu befestige, und als Anpreßelement auszubilden.
Durch die Einfügung des Isolationskörpers zur verbesserten Isolation zwischen den Feldelektroden und als Anpreßelement an den Schweißstellen ist es möglich geworden, die Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art mit Vorteilen großtechnisch zu nutzen. Der Abstand zwischen den Elektroden ist konstant und unabhängig von der Stärke und Form der zu verbindenden Flächengebilde, so daß auch über größere Längen eine außerordentlich gleichmßige und stabile Verschweißung erzielt werden kann. Durch die einseitige Einspeisung der Hochfrequenzenergie entsprechend der Elektrodenanordnung wird das Schweißgut nicht mehr in seiner gesamten Stärke erhitzt, so daß Deformationen und Veränderungen der Oberflächenstruktur auf der den Feldelektroden abgewandten Warenrückseite -unterbleiben. Ferner ist ein Durchbrennen der Ware vermieden. Durch die Konzentration des Energieflusses auf die den Schweißverbindungsstellen benachbarten Materialschichten läuft der Schweißvorgang schneller ab, wodurch gegenüber den herkömmlichen Schweißgeräten sowohl Energie als auch Zeit gespart und damit wirtschaftlicher als bisher gearbeitet werden kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung schematisch dargestellt und nachfolgend erläutert.
Die beiden Feldelektroden 1 und 2 sind auf einer Seite der zu verschweißenden Flächengebilde 3 und 4 nebeneinander und parallel zueinander angeordnet. Als Flächengebilde kommen alle durch Plasterwärmung verschweißbaren Materialien verschiedenster Strukturen, insbesondere die eingangs erwähnten in Betracht. Die Feldelektroden 1 und 2 bestehen vorzugsweise aus Messing und sind an die jeweiligen Ausgangsklemmen eines Hochfrequenzgenerators 5 angeschlossen. Die zu verschweißenden Flächengebilde 3 und 4 ruhen, je nach Verar- beitungszçeck ganz oder teilweise überlappend, auf einer mit der Gerätegrundplatte fest verbundenen Unterlage 6 aus Isolierwerkstoff.
Der Raum zwischen den beiden Feldelektroden 1 und 2 ist zur Vermeidung von überschlagen an der Luftstrecke durch einen Körper 7 aus Isolationswerkstoff ausgefüllt. Er ist vorzugsweise mit den Elektroden fest verbunden, beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen oder aber durch Schraubenverbindungen, wobei die Schrauben ebenfalls aus Isolierwerkstoff bestehen. Zum Beispiel können die Schrauben in Bohrungen jeweils einer Elektrode geführt und dann in den Körper 7 einzesçhraubt sein, oder aber die gesamte Anordnung Elektrode-Isolationskörper-Elektrode ist durch Schrauben und Muttern zusammengespannt. Bei Schraubenverbindungen ist zu beachten, daß zur Verhinderung von Übersehlen Luftspalte in den Bohrungen des Isolationskörpers 7 möglichst vermieden sind.
Der Körper 7 dient außerdem als Anpreßelement für die Schweißstelle der zu verbindenden Flächengebilde 3 und 4, weshalb er zu diesen hin über die Unterkante der Feldelektroden 1 und 2 hervorsteht. Dieser Teil des Körpers ist zweckmäßigerweise in seiner Geometrie und seinen Abmessungen entsprechend dem gewünschten Schweißprofil ausgebildet.
Bei der Wahl des Isolierwerkstoffs, insbesondere für den Körper 7 und die darin eingeschlossenen Teile, wie Schrauben, ist zu beachten, daß die Feldlinien, die möglichst im Schweißgut verlaufen sollen, vorwiegend im Dielektrikum der höheren Dielektrizitätskonstante verlaufen. Ferner ist zu berücksichtigen, daß die Erweichungstemperatur des Isolierwerkstoffes höher liegt als die des zu verschweißenden Materials. Bei den üblicherweise zu verarbeitenden Materialien werden diese Forderungen im allgemeinen von Kunststoffen aus Polystyrol, L J Polyäthylen, Polypropylen, insbesondere Polytetrafluoräthylen, erfüllt.
Der für die Verschweißung maßgebliche Feldlinienverlauf hängt außer von den Eigenschaften, Abmessungen und dem Aufbau des zu verschweißenden Materials und des Körpers 7 von der Geometrie und den Abmessungen der Feldelektroden sowie von deren gegenseitigen Abstand ab. Ferner ist für die Güte der Verschweißung die optimale Einstellung der Schweißzeit und Feldstärke entscheidend.
Die übrigen Teile der Schweißvorrichtung, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, entsprechen denen von herkömmlichen Geräten dieser Art. So sind die Feldelektroden 1 und 2 an Halterungen voneinander isoliert auswechselbar befestigt. Die Auswechselbarkeit kann beispielsweise durch geeignete Schraubenverbindungen oder durch bekannte, betätigbare Klemmverbindungen oder Einrastmechanismen realisiert sein. Die Halterung steht mit einer mechanisch oder pneumatisch bzw. hydraulisch betätigbaren Hubeinrichtung in Verbindung, mit deren Hilfe die Feldelektroden 1 und 2 auf die Schweißstelle zufahrbar sind. Bevorzugt sind dabei solche Einrichtungen, bei denen der Anpreßdruck voreinstellbar ist. Halterung und Hubeinrichtung sind in der Zeichnung durch das Bezugszeichen 8 angedeutet.
Beispiel Ein Bodenbelag einer Stärke von ca. 6 mm aus Polypropylenfasern wurde mit einer 0,5 mm starken PVC-Weichfolie verschweißt. Der Elektrodenabstand und damit die Breite des Isolationskörpers 7 aus Polytetrafluoräthylen, der mit 100 kp auf das Schweißgut gepreßt wurde, betrug 1,5 mm.
Die Elektrodenbreite war mit 200 mm bemessen. Der Elektrodenstrom des Hochfrequenzgenerators (27,12 MHz) lag bei L 4 Ampere. Nach einer Schweißzeit von 10 sec. konnte eine gute und gleichmäßige Verschweißung in Form einer Linie mit einer Breite von 1,5 mm nachgewiesen werden. Die Schweißzeit lag gegenüber herkömmlichen Geräten bei vergleichbaren Schweißergebnissen um die Hälfte niedriger.
Durch das neue Verfahren besteht auch die Möglichkeit, Weich- oder Hart-PVC-Schaum sowie Polyurethan-Schaum ohne Volumenminderung an der Schweißnaht zu verschweißen.
Zeichn. 11 Leerseite

Claims

Patentansprüche 2. Vorrichtung zum Verschweißen von verschieden strukturierten Flächengebilden mit Hochfrequenzenergie, bestehend aus zwei räumlich im Abstand nebeneinander angeordneten Feldelektroden, die an einen Hochfrequenz--Schweißgenerator angeschlossen sind, und einer ortsfesten Unterlage aus Isolationswerkstoff für die zu verschweißenden Flachengebilde, zu der die Feldelektroden bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den beiden Feldelektroden (1 und 2) durch einen Körper (7) aus isolationswerkstoff ausgefüllt ist.
2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (7) an den beiden Feldelektroden (1 und 2) befestigt und als Anpreßelement ausgebildet ist.