DE3132275A1 - Verfahren zum verschweissen von thermoplastischem bahnmaterial - Google Patents

Verfahren zum verschweissen von thermoplastischem bahnmaterial

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DE3132275A1 DE19813132275 DE3132275A DE3132275A1 DE 3132275 A1 DE3132275 A1 DE 3132275A1 DE 19813132275 DE19813132275 DE 19813132275 DE 3132275 A DE3132275 A DE 3132275A DE 3132275 A1 DE3132275 A1 DE 3132275A1
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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von thermoplastischem Material, insbesondere von thermoplastischem Bahnmaterial, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Verschweißen von thermoplastischem Bahnmaterial beschränkt.
Es ist bereits bekannt, thermoplastisches Bahnmaterial in der Weise zu verschweißen, daß Bahnen übereinander gelegt und die Verbindungsstelle mit einem geschmolzenen thermoplastischen Extrudat überdeckt wird. Wenn sich das Extrudat verfestigt, verbindet es sich mit
Ί5 jeder Bahn und überbrückt die Verbindung wie bei einer
Siegelung. Unmittelbar vor der Berührung mit dem Extrudat wird die Kunststoffbahn vorgewärmt, so daß ein weniger stark erhitztes Extrudat verwendet werden kann und sich trotzdem verbesserte Schweißeigenschaften ergeben. Das Vorwärmen erfolgt üblicherweise mit einem Heißluftstrahl oder durch Wärmestrahlung von beispielsweise einer oder mehreren Halogenlampen.
Die Verwendung eines Heißluftstrahls oder einer Wärmestrahlungsquelle ist insofern nachteilig, als die Zu-
fuhr der erforderlichen Wärme nur schwer steuerbar ist, d.h. die Vorwärmung kann von einer Stelle zur anderen unterschiedlich sein, was zu unterschiedlichen Festigkeiten oder anderen Eigenschaften der Schweißung führt. So kann beispielsweise ein Windstoß den heißen Luftstrahl vorübergehend ablenken, wodurch an einer bestimmten Stelle dann praktisch gar keine Vorwärmung erfolgt.
Obgleich die bekannten Verfahren an Kunststoff wie Polyvinylchlorid verhältnismäßig gut durchführbar sind,
-\q tre.ten beim Schweißen von Polyethylen hingegen wesentliche Schwierigkeiten auf. Sogenannte "Abziehversuche" an verschweißten Polyethylenbahnen haben ergeben, daß das Extrudat . sich häufig von dem Polyethylensubstrat ablöst, da richtiges Verschweißen oft nicht stattfin-
-)5 det. Derartige Ablöseversuche werden in der Weise durchgeführt, daß die Schweißung in bestimmter Weise gesteuerten Ablösekräften (im Gegensatz zu Scherkräften) unterworfen wird und diese Versuche zeigen, wenn sie bei normalen Umgebungstemperaturen vorgenommen werden, häufig nicht, daß keine richtige Verschweißung stattgefunden hat.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung,, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum verbesserten Verschweißen von thermoplastischem Material zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.
Hierzu dient somit ein Verfahren zum Verschweißen von thermoplastischem Material, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine kontinuierliche Schicht von geschmolzenem thermoplastischem Schweißmaterial über benachbarten Bereichen der zu verbindenden Flächen aufgebracht wird, wobei zumindest ein Teil des geschmolzenen Schweißmaterials beim Aufbringen verstrichen und dabei "IO Scherkräften ausgesetzt wird, die über die Flächen wirken, und daß man das aufgebrachte Material aushärten läßt.
Vorzugsweise werden die benachbarten Bereiche der Ί5 Flächen vor dem Aufbringen des geschmolzenen Schweißmaterials vorgewärmt; das Vorwärmen erfolgt, durch Wärmestrahlung oder Wärmeleitung, oder durch beides und die benachbarten Bereiche können während des Vorwärmens oder während des Aufbringens des Schweißmaterials oder während beider Schritte an der Oberfläche beschädigt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung werden die Flächen durch zwei überexnanderliegende Bahnen von thermoplastischem Material gebildet und die benachbarten Bereiche
• * · O β OO (,β β
■ - 9 -
der Flächen sind diejenigen Bereiche, die an einem Rand einer der Flächen liegt, oder es sind jene Bereiche, die zwischen den Bahnen in der Nähe des Randes liegen.
Ferner wird das geschmolzene Material gemäß Erfindung
unmittelbar vor dem Aufbringen kontinuierlich gemischt.
Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Verschweißen der Flächen von thermoplastischem Material ist gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Aufbringen einer kontinuierlichen Schicht von geschmolzenem thermoplastischem Schweißmaterial auf benachbarte Bereiche der Flächen und durch Verstreicheinrichtungen zum Verschmieren des Materials auf den Flächen während der Aufbringung.
Die Vorrichtung weist ferner vorzugsweise Einrichtungen
zum oberflächen Beschädigen der Flächen während des Aufbringens des geschmolzenen Materials auf, wobei diese' Be.schädigungseinrichtung zu der Verstreicheinrichtung gehört.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Abgaberohr auf, das in einer Düse für das Schweißrraterial endet, während die Verstreicheinrichtung mindestens ein drehbares Teil aufweist, das in einer Verstreichfläche innerhalb der Düse endet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung ein drehbares Abgaberohr für das Schweißmaterial auf, welches in einer transversalen, ringförmigen Verstreichfläche innerhalb einer Düse endet. Ferner ist die Lage der Verstreichflächen vorzugsweise in bezug
auf die zu verschweißenden Flächen einstellbar und weist Vorsprünge auf, die die Flächen im Betrieb oberflächlich beschädigen.
Gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung weist die
Vorrichtung ein Abgaberohr und eine Düse mit Einrichtungen zum Aufbringen des geschmolzenen Materials auf die zu verschweißenden Flächen auf, wobei das geschmolzene Material in Querrichtung kreiselnd aufgebracht wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer geschnitten dargestellten Schweißvorrichtung;
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel;
Figur 3 eine Schnittansicht eines Abgaberohrs eines
dritten Ausführungsbeispiels;
Figur 4 eine Schnittansicht an der Scherflächen in einem vierten Ausführungsbeispiel.
Figur 1 zeigt eine Schweißvorrichtung 1 zum Verschweißen von übereinanderliegenden Bahnen 2 aus
thermoplastischem Material, beispielsweise Polyethylenbahnen. Die Schweißvorrichtung weist einen Extruder 3 mit einem Zylinderbereich 4 auf, der sich an seinem unteren Ende 5 verjüngt und über eine konische Schulter 6 -in ein längliches Abgaberohr 7 übergeht, das koaxial
■ 5 ■ ■ ■
dazu verläuft.
In dem Zylinder 4 befindet sich ein Schneckenförderer 8, der dazu dient, geschmolzenes thermoplastisches
Schweißmaterial 9 durch das Abgaberohr 7 auszutragen. 10
An den Schneckenförderer 8 ist am unteren Ende 10 ein drehbares Teil 11 von kreisförmigem Querschnitt angeformt. Das drehbare Teil 11 ist koaxial zum Schneckenförderer 8 und erstreckt sich durch die Mitte des
Abgaberohrs 7, so daß ein Ringraum 12 für den Durch-■ tritt des geschmolzenen Schweißmaterials 9 in Inneren des. Abgaberohrs 7 gebildet ist. Am unteren Ende des Abgaberohrs 7 ist eine Düse vorgesehen, durch die das geschmolzene Schweißmaterial 9 im wesentlichen quer zur
Achse des Abgaberohrs 7 austreten kann. Diese Düse ist 20
dadurch gebildet, daß die Hinterkante 13 des Abgaberohrs 7 etwas kürzer als dessen Vorderkante 14 ist.
; Das drehbare Teil 11 endet in einer kreisförmigen Verstreichfläche 15, die etwa mittig zwischen der Hinter-25
kante 13 und der Vorderkante 14 des Abgaberohrs 7 liegt.
Der größte Teil der Länge des Abgaberohrs 7 sitzt in einer Isolierhülle 16 aus wärmebeständigem Material, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen. An der der Hinterkante 13 des Abgaberohrs 7 erstreckt sich die Isolierhülle 16 nach hinten, um ein Paar Führungen 17 zu bilden, die das aus der Düse extrudierte geschmolzene Material 28 übergreifen und die Schweißvorrichtung 1 auf den zu verschweißenden Bahnen 2 abstützen.
Vor der Vorderkante 14 des Abgaberohrs 7 ist eine Vorwärmeinrichtung 18 angeordnet, die zum Vorwärmen des Bahnmaterials vor dem Schweißen dient, wie dies an sich bekannt ist.
Im Betrieb werden zwei Bahnen aus thermoplastischem Material, beispielsweise Polyethylenbahnen, geringfügig überlappend übereinander gelegt und die Schweißvorrichturig 1 wird mittig über den überlappenden Rand der obersten Bahn geführt. Wenn sich die Schweißvorrichtung 1 entlang dieses Randes bewegt, werden die Bereiche der Bahnflächen die unmittelbar an dem Rand liegen, von der Vorwärmeinrichtung 18 gerade bis über den Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials vorgewärmt. Unmittelbar nach dem Vorwärmen wird eine Schicht von geschmolzenem thermoplastischem Material auf diese Bereiche und über
den zuvor erwähnten Rand vom Extruder 3 aufgebracht.
Man erkennt aus der Zeichnung, daß der Schneckenförderer 8 des Extruders 3 das geschmolzene thermoplastische Schweißmaterial 12 im Abgaberohr 7 nach unten drückt. Während das Material im Abgaberohr 7 nach unten fließt, wird es von dem drehbaren Teil 11 andauernd vermischt, so daß praktisch kein Temperaturgefälle zwischen dem inneren Teil des .geschmolzenen Materials und dem unmittelbar an der Wand des Abgaberohrs 7
"IO liegenden Teil auftritt. Dadurch wird sichergestellt, daß nicht eine verhältnismäßig kalte Schicht von geschmolzenem Material unmittelbar auf das Bahnmaterial aufgebracht wird, wie dies bei bekannten Vorrichtungen der Fall ist.
Während das geschmolzene Material aus dem Abpaberohr ί extrudiert wird, wird ein großer Teil davon Scherkräften unterworfen, die von der sich drehenden Verstreichfläche 15 erzeugt werden. Auf diese Weise wird ein Teil des Materials auf den Flächen der Bahnen 2 verstrichen, und zwar in allen Richtungen parallel dazu. Es hat sich überraschend gezeigt, daß dieses Verstreichen eine ungewöhnlich gute Bindung zwischen dem geschmolzenen Schweißmaterial 28 und den zu verschweißenden Material ergibt.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, wobei die Schweißvorrichtung ein Abgaberohr 21 aufweist, das sich um seine Achse dreht und in einer ebenen, ringförmigen Verstreichfläche 23 mit Vorsprüngen 24 endet.
5
Das drehbare Abgaberohr 21 ist in einer Isolierhülle untergebracht, die im wesentlichen der Isolierhülle 16 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Diese Isolierhülle bildet sowohl die Vorderkante der Vorrichtung sowie am hinteren Ende eine Führung 25.
Die Schweißvorrichtung gemäß Figur 2 wird auf die gleiche Art wie die Schweißvorrichtung 1 gemäß Figur 1 verwendet und während ihrer Bewegung entlang der oberen Kante der zu verschweißenden Bahnen 26 tritt geschmolzenes thermoplastisches Schweißmaterial im Abgaberohr 21 nach unten, das sich um seine Achse dreht. Wenn das Schweißmaterial aus dem Abgaberohr 21 austritt, dann tritt es unter der Verstreichfläche 23 hindurch und wird auf diese Weise über die benachbarten vorgewärmten Bereiche der Bahnen verstrichen, die zuvor von den Vorsprüngen 24 beschädigt wurden.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel ohne drehbare Teile, wobei allerdings im Inneren des Abgaberohrs
W ^r-- *. — -φ fc* V \f ^" β U 1»
- 15 -
29 Schraubenflächen 27 vorgesehen sind, die das geschmolzene Material beim Durchtritt durch das Abgaberohr 29 in Kreisbewegungen versetzen und durchmischen.
Aufgrund dieser Kreiselbewegung wird das Material wiederum auf den Flächen der zu verschweißenden Bahnen während des Ausstoßens aus der am Ende des Abgaberohrs 29 vorgesehenen Düse verstrichen.
Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, das dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich ist. Anstelle einer einzigen Scherfläche sind zwei sich drehende Scherflächen 30 und 31 vorgesehen, wobei die Scherfläche 31 etwas tiefer als die Scherfläche 30 liegt. Diese Ausfüh-
rung dient dazu, um den Seitenbereich bei Verwendung von verhältnismäßig dicken Kunststoffbahnen 32 zu versorgen.
Man erkennt ferner, daß die Flächen 30 und 31 jeweils
Vorsprünge 33 zum Beschädigen der thermoplastischen Bahnen aufweisen.
Obgleich die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung lediglich in Verbindung mit dem Verschweißen der Oberflächen
von Bahnmaterial beschrieben wurde, ist es klar, daß
- 16 -
das Schweißmaterial auch leicht gleichzeitig zwischen die zwei Bahnen einbringbar ist.
Es ist dem Fachmann ferner klar, daß die Höhe der Verstreichfläche einstellbar ausgeführt werden kann, um dadurch die Verstreichwirkung und die Scherwirkung entweder zu erhöhen oder zu verringern. Die Verstreichflächen können außerdem an dem drehbaren Teil vorgesehen sein, das unabhängig vom Extruder und von der Schweißvorrichtung angebracht sein kann.
hu/do
Lp ρ tr o pi j f

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren zum Verschweißen von thermoplastischem Bahnmaterial, dadurch gekennzeichnet,
    (a) daß eine kontinuierliche Schicht von geschmolzenem thermoplastischem Schweißmaterial (9) über benachbarten Bereichen der zu verbindenden Flächen aufgebracht wird, wobei zumindest ein Teil des geschmolzenen Schweißmaterials (9) beim Aufbringen verstrichen und dabei Scherkräften ausgesetzt wird, die über die Flächen wirken,
    (b) und daß man das aufgebrachte Material aushärten läßt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Bereiche der Flächen vor dem Aufbringen des geschmolzenen Schweißmaterials (9) vorgewärmt werden.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmen durch Wärmestrahlung und/oder Wärmeleitung erfolgt.
    4. Verfahren nach Anspruch 2 oder' 3, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Bereiche während des Vorwärmens und der Aufbringung des Schweißmaterials oberflächlich zerstört werden.
    5. Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Material unmittelbar vor der Aufbringung kontinuierlich gemischt wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen von zwei überlappenden. Bahnen von thermoplastischem Material gebildet werden.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Bereiche der Flächen die an einem Rand einer der Flächen liegenden Bereiche umfassen.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Bereiche der Flächen Bereiche
    • einschließen, die zwischen den beiden Bahnen sowie benachbart zum Rand liegen.
    9. Vorrichtung zum kontinuierlichen Verschweißen der Flächen von thermoplastischem Material, gekennzeichnet durch Einrichtungen (3,7) zum Aufbringen einer kontinuierlichen Schicht von geschmolzenem thermoplastischem Schweißmaterial (28) auf den Flächen benachbarter Bereiche, und durch Verstreicheinrichtungen (15,23) zum Verstreichen des Materials während der Aufbringung auf diese Flächen.
    1.0. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Einrichtungen (24,33) zum oberflächlichen Zerstören der Flächen (26,32) während der Aufbringung des geschmolzenen Materials.
    ■ · · w m
    -ΑΛΛ. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstörungseinrichtung (24) an die Verstreicheinrichtung (23) angeformt ist.
    12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch ein Abgaberohr (7), das in eine Düse für das Schweißmaterial (9) übergeht, und durch mindestens ein drehbares Teil (11,21), das in einer in der Düse liegenden Verstreichfläche (15,23) endet.
    13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch ein drehbares Abgaberohr (iH) für das Schweißmaterial, das in einer ringförmigen Verstreichfläche (23) in der Düse endet und quer dazu angeordnet ist.
    14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis "13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Verstreichfläche (15,23) in bezug auf die zu verschweißenden Flächen höheneinstellbar ist.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreicheinrichtung zwei benachbarte drehbare Teile (30,31) aufweist, die jeweils in einer Verstreichfläche enden.
    16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaberohr und die Düse Einrichtungen aufweisen, die das geschmolzene Material in bezug auf die zu verschweißenden Flächen während der Aufbringung in Querrichtung .kreiselnd bewegen.
DE3132275A 1981-03-13 1981-08-14 Verfahren zum Verschweißen der Oberflächen von thermoplastischem Material Expired DE3132275C2 (de)

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