DE3611133C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Verschweißen von thermoplastischen Werk
stoffen nach dem Schmelzschweißverfahren.
Es ist bekannt thermoplastische Werkstoffe, wie bei
spielsweise Polyäthylen, Polypropylen oder Polyvinylchlo
rid, durch das Einschmelzen von plastifizierten, eben
falls thermoplastischen Zusatzwerkstoffen in die plastifi
zierte Fügezone zu verschweißen. Dies geschieht dadurch,
daß ein Schweißdraht mit der Wedel- oder Ziehdüse er
hitzt und gleichzeitig in die Fügezone gedrückt wird, wo
er mit den zu verbindenden Werkstoffen zusammenschmilzt
und nach dem Erkalten eine Materialverbindung sicher
stellt. Der Schweißdraht und der Untergrund werden zum
Zeitpunkt des Schweißvorganges gleichermaßen an der Schweiß
stelle erhitzt.
Ein anderes Schmelzschweißverfahren ist das sogenannte Ex
trusionsschweißen. Pulverförmiges oder drahtförmiges
Schweißzusatzmaterial wird in einem Extruder durch Er
hitzen in einen pastösen Zustand übergeführt und in die
ebenfalls durch den gleichen Extruder erhitzte Fügezone
der zu verbindenden Teile eingedrückt. Das pastöse Zusatz
material verbindet sich mit dem eingeschmolzenen Unter
grund und bildet nach dem Erkalten die Schweißnaht.
Die beiden zuvor beschriebenen Schweißverfahren müssen,
insbesondere bei Baustellenmontagen, aber auch bei Werk
stattmontagen immer dann angewandt werden, wenn andere
Schweißmethoden, beispielsweise Heizelementschweißen,
Ultraschall-, Vibrations- oder Reibschweißen, nicht mög
lich sind.
Aus der DE-A1 35 18 460 ist ein Verfahren und eine Vor
richtung zum direkten Anschließen aneinanderstoßender
Teppichrückenkanten mit einem hitzeschmelzbaren Klebeband
bekannt. Bei diesem Verfahren wird der hitzeschmelzbare
Kleber bis zum Erreichen des geschmolzenen Zustands er
hitzt und dann in Form eines Wulstes auf die Seitenkanten
der zu verbindenden Teppichrücken gebracht. Dabei verbin
det sich der Kleber mit den Teppichseitenkanten und bildet
nach Erkalten eine stabile Verbindung der Kanten.
Bei den bekannten Heißschmelzverfahren muß das Schweiß
zusatzmaterial während der Schweißung oder an der Schweiß
stelle selbst ausgehend vom kalten Zustand bis zur Schweiß
schmelztemperatur erhitzt werden und zwar bei gleichzei
tiger Erhitzung der Fügezone selbst. Da Kunststoffe
schlechte Wärmeleiter sind, läßt sich die Aufschmelzge
schwindigkeit des Zusatzschweißwerkstoffes nicht beliebig
beschleunigen, bzw. wären zur Leistungserhöhung immer
größere und schwerere Vorrichtungen erforderlich. Bei
spielsweise müßten für das Extrusionsschweißen größere
und leistungsfähigere Extruder bereitgestellt werden,
welche sich bei der manuellen Ausführung von Montage
schweißnähten über einen längeren Zeitraum nur schwierig
und ermüdend handhaben lassen. Bei dem Schweißverfahren
mit Zusatzdraht und Wedel oder Ziehdüse wird der maximal
mögliche Drahtquerschnitt ebenfalls begrenzt durch die
Schwierigkeit des schnellen Erhitzens des Schweißdrahtes
zur Schmelztemperatur aber auch durch den mit zunehmendem
Querschnitt erforderlichen zunehmenden Anpreßdruck des
angeschmolzenen Schweißdrahtes auf die Fügezone. Für eine
große bzw. breite Fügezone ist es daher notwendig, diese
mit einer Vielzahl von Einzeldraht-Schweißungen aufzufüllen,
was entsprechend zeitaufwendig ist.
Die bekannten Heißschmelzverfahren haben den Nachteil,
daß die zum Einpressen des Schweißzusatzwerkstoffes erfor
derliche Halte- und Abkühlzeit um so länger wird, je höher
die Quantität des aufgeschmolzenen Schweißzusatzwerkstoffes
ist. Durch die verlängerte Einpreß- und Haltezeit des
Schweißzusatzwerkstoffes wird die Schweißgeschwindigkeit
vermindert. Sieht man von der Vorerwärmung der Fügezone
selbst ab, so wird die Schweißgeschwindigkeit bei den
heute üblichen Montageschweißverfahren durch zwei Faktoren
bestimmt und zwar die Aufschmelzzeit des Schweißzusatz
werkstoffes und die Anpreßzeit des eingeschmolzenen
Schweißmaterials bis zu dessen Erkalten. Dieser Nachteil
ist insbesondere dann sehr gravierend, wenn breitere Fu
gen oder größere Materialstärken mit einem entsprechend
größeren Bedarf an Schweißschmelzwerkstoff verschweißt
werden müssen. Die bisher bekannten Montageschweißverfah
ren sind daher langsam und unwirtschaftlich.
Die DE-OS 16 04 585 betrifft eine Einrichtung zur Bearbei
tung der Stoßkanten von als Fußbodenbelag verlegten thermo
plastischen Kunststoffbahnen bzw. Platten. Diese bekannte
Vorrichtung besteht aus einem Wagen, auf dem eine Spule mit
einem darauf aufgewickelten Schweißdraht angeordnet ist. An
dem Wagen ist ferner eine Schweißvorrichtung angeordnet. Die
Schweißvorrichtung umfaßt Vorwärmdüsen für die Vorerwärmung
und Heizdüsen, die den Schweißvorgang bewirken, und Einrich
tungen, die den Luftstrom erhitzen. Zusätzlich ist eine auf
die Oberfläche des Belages federnd vorgespannte, den
Schweißdraht führende Andrückrolle vorgesehen.
Aus der DD 2 05 377 ist eine Vorrichtung zum Vorwärmen von
Plastzusatzwerkstoffen bekannt. Diese wird in einer Anordnung
zum Heißgasschweißen integriert. Die Schweißanordnung
besteht aus einem Heißgasbrenner, der einströmendes Gas auf
die erforderliche Temperatur erhitzt und über eine Heißgasdüse
ausgibt. Mit Hilfe einer Zusatzwerkstoff-Vorschubeinrichtung
wird Zusatzwerkstoff der Vorwärmvorrichtung zuge
führt, in dieser vorplastiziert und zur Schweißstelle gelei
tet. Mit Hilfe einer Druckrolle wird das Schweißmaterial an
der Schweißstelle eingeebnet. Die Vorwärmvorrichtung besteht
aus einem Hüllrohr, in dem koaxial ein Führungsrohr angeord
net ist, in dem mit Hilfe von Gasführungselementen derartig
Gasströme eingeleitet werden, daß eine Berührung des hin
durchgeführten Zusatzwerkstoffes mit dem Innenmantel des
Führungsrohrs verhindert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen nach dem
Schmelzschweißverfahren bereitzustellen, bei dem die
Schweißgeschwindigkeit bei einem geringen apparativen Auf
wand um ein Vielfaches erhöht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Pa
tentanspruchs 1 bzw. 5. Vorteilhafte Ausführungsformen erge
ben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, den Schweiß
zusatzwerkstoff, der in Form von Bändern oder sonstiger
Schweißprofile auf einer Trommel aufgewickelt ist, ge
trennt von der Schweißstelle selbst, andernorts in einer
dafür bestimmten Erhitzungsvorrichtung vorzuerhitzen.
Erfindungsgemäß wird der Schweißzusatzwerkstoff bis zu
einer Temperatur erhitzt, die unterhalb der Schweiß- oder
Schmelztemperatur liegt und dem Material noch soviel Eigen
festigkeit beläßt, daß es von der Trommel kontinuierlich
abgezogen und auf die Schweißnaht aufgepreßt werden kann.
Erfindungsgemäß ist für das Verschmelzen der Materialien,
d.h. der zu verbindenden Werkstoffe und dem Schweißzusatz
werkstoff nur noch eine geringe Temperaturerhöhung an der
Schweißstelle erforderlich. Diese Wärmezufuhr erfolgt vor
zugsweise mit Hilfe von Heißluft.
Vorteilhafterweise werden die zu verschweißenden Werkstof
fe vor dem Schweißen ebenfalls vorerhitzt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das An
drücken des Schweißzusatzwerkstoffes auf die Fügezone
durch mechanisch geführte Rollen oder ein Rollenband.
Die Rollen dienen neben der Erzielung des erforderlichen
Anpreßdruckes auch zur Abkühlung der Schweißzone.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß durch
die Trennung der Erhitzung des Schweißzusatzwerkstoffes
von der Schweißstelle nur noch eine geringe Restenergie
an der Fügezone selbst zugeführt werden muß. Dadurch wird
die Schweißgeschwindigkeit wesentlich erhöht und die
Schweißvorrichtung selbst vereinfacht. Außerdem ist es
durch die Erhitzung des in der Trommel aufgewickelten
großprofiligen Schweißzusatzwerkstoffes möglich, diesen
in dem dann flexiblen Zustand aus der Trommel kontinuier
lich abzuziehen und auf die Fügezone aufzurollen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat ferner den Vorteil, daß
die Dosierung der Schweißenergie leichter einstellbar ist
und insbesondere eine Beschädigung der zu verbindenden Werk
stoffe durch eine übermäßige Erhitzung vermieden wird, da im
Bereich der Schweißstelle nur eine relativ geringe Energie
menge zugeführt werden muß.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher
erläutert: Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt der Schweißvorrichtung
parallel zur Fügezone und
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß
Fig. 1 entlang der Linie A-A.
Der Schweißzusatzwerkstoff 1, hier in Form eines Rechteck
bandes ist in der thermisch isolierten Trommel 2 aufge
wickelt. Diese ist vorzugsweise bereits auf die passende
Temperatur knapp unterhalb der Schweißtemperatur vorge
wärmt. Die Vorwärmung erfolgt beispielsweise durch Einset
zen eines größeren Vorrates an Trommeln in einen dafür ge
eigneten Wärmeofen. Zum Schweißen wird das infolge der ho
hen Temperatur sehr flexible, thermoplastische Schweißpro
fil 1 aus der Trommel 2 herausgezogen und durch eine Ein
richtung 7 auf die zu verschweißenden Teile 3 a und 3 b
über die Schweißfuge 4 hinweg aufgedrückt. Die Einrichtung 7
dient gleichzeitig zum Abziehen des Schweißprofils und zum
Aufpressen auf die Schweißfuge.
Gleichzeitig mit dem Aufrollen des Schweißprofils 1 auf
den Untergrund wird an der Fügezone die Temperatur bei
spielsweise durch eine Heißluftzufuhreinrichtung 5 so er
höht, daß ein Schmelzwulst 6 entsteht, durch den das Zu
sammenschmelzen von Schweißzusatzwerkstoff 1 und Unter
grund 3 a und 3 b sichergestellt wird. Da es sich hierbei
nur noch um eine geringfügige Temperaturerhöhung handelt,
kann mit einer gegenüber herkömmlichen Methoden wesentlich
erhöhten Geschwindigkeit geschweißt werden. Dieser Vorteil
wird noch erhöht, wenn der Untergrund 3 a bzw. 3 b durch
eine entsprechende Vorwärmvorrichtung 8, beispielsweise
ein Heizstrahler ebenfalls vorerhitzt ist.
Da der Anpreß- und Haltedruck insbesondere für einen groß
profiligen Schweißzusatzwerkstoff 1 nicht mehr von Hand
aufgebracht werden kann, ist eine zwangsweise Führung der
Rollen 16 bzw.des Laufbandes 15 vorteilhaft. Eine solche Füh
rung bilden vorzugsweise mehrere Rollen 16,
deren Achsen 13 in Schienen 14 laufen. Die Schienen 14
werden entweder direkt auf die zu verschweißenden Teile 3 a
und 3 b gedrückt oder in geeigneter Weise fixiert. Vorzugs
weise weisen die Schienen 14 eine Breitflanschauflage 9
mit einem thermischen Isolator 10 auf, um den Aufpreßdruck
der Führungsschienen aus der plastifizierten Zone auf die
außen liegende kalte Materialzone abzuleiten. Vorteilhaft
ist dabei eine Kante 11 im Winkelbereich der Schienen 14
so ausgebildet, daß das aus der Fügezone austretende
Schweißgut eine Abschlußschräge bildet.
Für eine gleichmäßige Schweißnaht wird vorzugsweise ein
Rollenband 15 über die Rollen 16 geführt.
Um ein Zusammenkleben des Schweißprofiles 1 innerhalb der
Trommel 2 während des Erhitzungsvorganges zu vermeiden,
wird erfindungsgemäß eine Trennfolie 12 aus beispiels
weise PTFE eingelegt. Diese wird beim Abziehen des
Schweißprofils von der Trommel vor der Schweißstelle
oberhalb der Einrichtung 7 abgezogen.
Claims (11)
1. Verfahren zum Verschweißen von thermoplastischen Werk
stoffen nach dem Schmelzschweißverfahren mittels einem
profilförmigen Schweißzusatzwerkstoff, bei dem ein Vor
rat des Schweißzusatzwerkstoffes zunächst in einer Er
hitzungsvorrichtung getrennt von der Schweißstelle vor
erhitzt wird, der vorerhitzte Schweißzusatzwerkstoff aus
dem Vorrat abgezogen, auf eine zwischen zu ver
schweißenden Werkstoffen liegende Fügezone aufgedrückt
und gleichzeitig die zum Verschmelzen der Werkstoff er
forderliche Wärme zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorerhitzung des Schweißzusatzwerkstoffs auf eine
Temperatur, die knapp unterhalb der Schweißtemperatur
liegt, erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Wärmezufuhr an der Fügezone durch Heißluft
erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die verschweißenden Werkstoffe
vor dem Schweißen erhitzt werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 4, mit
- a) einer Trommel (2), auf die der profilförmige Schweißzusatzwerkstoff (1) aufgewickelt ist,
- b) einer Erhitzungsvorrichtung, mit der ein Vorrat des Schweißzusatzwerkstoffes (1) vor dem Zuführen zu der Schweißstelle insgesamt vorerhitzbar ist,
- c) einer Einrichtung (7) zum Abziehen des Schweißzusatz werkstoffes (1) von der Trommel (2) und zum Aufdrücken des Schweißzusatzwerkstoffes (1) auf die Fügezone (4) und
- d) mit einem Mittel zum Erwärmen der Fügezone (4)
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erhitzungsvorrichtung ein Wärmeofen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich
net, daß das Mittel zum Erwärmen der Fügezone (4) eine
Wärmezufuhreinrichtung (5) zur Temperaturerhöhung der
Fügezone (4), durch die ein Schmelzwulst (6) entsteht
und Werkstoff (3 a, 3 b) entlang der Fügezone (4) mit dem
Schweißzusatzwerkstoff (1) verschmelzen, und eine Vor
wärmeeinrichtung (8), die die Werkstoffe (3 a, 3 b) vor
dem Verschweißen erhitzt, aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung (7) Rollen (16) auf
weist, deren Achsen (13) in Schienen (14) geführt werden
und die über die Fügezone (4) abgerollt werden und dabei
gleichzeitig den Schweißzusatzwerkstoff (1) von der
Trommel (2) abziehen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schienen (14) Breitflanschauflagen (9) mit einem
thermischen Isolator (10) aufweisen, die den Aufpreß
druck der Führungsschienen (14) auf die zu verschweißenden
Werkstoffe (3 a, 3 b) von der plastifizierten Zone auf
die außenliegende kalte Zone ableiten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich
net, daß über die Rollen (16) ein Laufband (15) geführt
wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schweißzusatzwerkstoff (1) auf
der Trommel (2) zusammen mit einer Trennfolie (12) auf
gewickelt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863611133 DE3611133A1 (de) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | Verschweissen von thermoplastischen werkstoffen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863611133 DE3611133A1 (de) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | Verschweissen von thermoplastischen werkstoffen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3611133A1 DE3611133A1 (de) | 1987-10-08 |
DE3611133C2 true DE3611133C2 (de) | 1990-04-12 |
Family
ID=6297816
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19863611133 Granted DE3611133A1 (de) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | Verschweissen von thermoplastischen werkstoffen |
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US4536244A (en) * | 1984-07-02 | 1985-08-20 | Orcon Corporation | Methods and apparatus for locking the facing edges of carpet backings directly together at the seam during a face seaming operation with a hot melt adhesive tape |
-
1986
- 1986-04-03 DE DE19863611133 patent/DE3611133A1/de active Granted
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DE3611133A1 (de) | 1987-10-08 |
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