DE3621030C2 - Method and device for welding and / or separation welding using laser beams - Google Patents
Method and device for welding and / or separation welding using laser beamsInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen und/oder Trennschweißen von Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen, mit tels Laserstrahlen mit einer Wellenlänge von 400 bis 2000 nm, bei dem die Verschweißung und/oder Trennschweißung berührungslos mittels Laserstrahlen erfolgt, wobei der Abstand der zu verschweißenden aufeinanderliegenden Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen von dem Laserstrahler größer ist als der Abstand des Laserstrahlers vom Punkt der maximalen Intensität des fokussierten Laserstrahles, so daß der fokussierte Laserstrahl durch die Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen außerhalb oder unterhalb dieses Punktes hin durchtritt und die Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen im Durchtrittspunkt oder -bereichen verschweißt und/oder trennver schweißt, wobei die zu verschweißenden Kunststoffolien oder Kunst stoffolienbahnen vor dem Verschweißen oder Trennschweißen bestimmten Vorbehandlungs- oder Vorbereitungsmaßnahmen unterzogen werden.The present invention relates to a method and an apparatus for welding and / or separation welding of Plastic films or plastic film sheets, with tels laser beams with a wavelength of 400 to 2000 nm, at which the welding and / or separation welding contactlessly by means of Laser beams take place, the distance between those to be welded superimposed plastic films or plastic film webs from the laser emitter is greater than the distance of the laser emitter from the point of maximum intensity of the focused laser beam, so that the focused laser beam through the plastic films or Plastic sheeting outside or below this point passes through and the plastic films or plastic film webs in Passage point or areas welded and / or separating welds, the plastic film or art to be welded Determine fabric webs before welding or separation welding Pretreatment or preparatory measures are subjected.
Es ist bereits bekannt, Kunststoffolien durch scharf gebündelte Laserstrahlen zu trennen. Weiterhin ist es bekannt, Kunststoffolien mittels solcher Laserstrahlen durch Strahlenabsorption, vorzugsweise im Absorptionsmaximum, miteinander zu verschweißen.It is already known to sharply bundle plastic films Separate laser beams. Furthermore, it is known plastic films by means of such laser beams by radiation absorption, preferably at the absorption maximum, to be welded together.
Ferner ist ein Verfahren zum Trennschweißen von Kunststoffolien mit Laserstrahlen in der DE 28 41 062 C3 beschrieben. Hierbei wird lediglich zum Schneider oder Trennen ein scharf gebündelter, also punktförmig fokussierter Laserstrahl und zum Verschweißen bzw. Ver schmelzen der dabei entstandenen Schnittränder ein zweiter Laser strahl mit größerem Durchmesser verwendet. Furthermore, there is a method for the separation welding of plastic films described with laser beams in DE 28 41 062 C3. Here will only for tailoring or separating a sharply bundled, so point-focused laser beam and for welding or ver a second laser melts the resulting cut edges larger diameter beam used.
Hierzu sind mindestens zwei verschiedene Laserstrahlen oder eine Aufteilung des Laserstrahles sowie eine komplierte Optik und eine Justierung erforderlich.There are at least two different laser beams or one Distribution of the laser beam as well as a complex optics and a Adjustment required.
Darüber hinaus ist die Herstellung einer Schweißnaht als Verbindungs stelle von zwei Folien nach diesem Verfahren nicht möglich.In addition, the production of a weld seam as a connection cannot use two foils using this procedure.
Aus der EP-A-0159169 ist das Verschweißen von unterschiedlichen Kunststoffartikeln unter Verwendung von Laserstrahlen mit einer Wellenlänge von ca. 1,06 µm bekannt. Gemäß diesem Verfahren werden zum Beispiel unterschiedliche Kunststoffplatten verwendet und in Kontakt miteinander gebracht. Die Laserstrahlen durchqueren die Platte mit der "zweiten Art aus synthetischem Material" (vgl. Zeich nung Platte 2) und konzentrieren sich bzw. sammeln sich auf der Kontaktoberfläche der Platte aus anderem Synthetischen Material (Platte 1). Entsprechend schmelzen zuerst die Kontaktflächen der ersten Platte und dann die Kontaktflächen der zweiten Platte.EP-A-0159169 describes the welding of different ones Plastic items using laser beams with a Wavelength of approx. 1.06 µm is known. According to this procedure for example different plastic sheets used and in Brought into contact with each other. The laser beams cross the Plate with the "second type made of synthetic material" (see drawing plate 2) and concentrate or collect on the Contact surface of the plate made of other synthetic material (Plate 1). Accordingly, the contact surfaces of the melt first first plate and then the contact surfaces of the second plate.
Der Laserstrahler gemäß EP-A-0159169 wird auf die übereinanderliegen den Platten geführt, bis das Laserstrahlgerät in Arbeitsstellung auf den Platten aufliegt (Fig. 3) und eine Druckkraft auf die Platten ausgeübt wird (vgl. Beschreibung EP 0159169, Seite 6, letzter Ab satz). Dieses Verfahren weist bei dünnen und weichen Kunststoffolien bahnen Nachteile auf. So entstehen beispielsweise Eindruckstellen oder Beschädigungen beim Führen des Laserstrahlgerätes auf der Fo lienbahn unter Druck.The laser emitter according to EP-A-0159169 is guided onto the superimposed plates until the laser beam device rests on the plates in the working position ( FIG. 3) and a compressive force is exerted on the plates (see description EP 0159169, page 6, last paragraph sentence). This method has disadvantages with thin and soft plastic films. This creates, for example, indentations or damage when guiding the laser beam device on the film web under pressure.
Aus der DE-OS-14 79 686 ist es bekannt, Kunststoffe u. a. Filme mittels elektromagnetischer Strahlen gleicher Wellenlänge, z. B. Laserstrah len, miteinander zu verschweißen, wobei auch chemische Mittel (z. B. Chromsäure, Chlor, Termanganat oder Ammoniak) zur Ausbildung polarer chemischer Gruppen auf der Oberfläche des Kunststoffes einwirken, um dort polare Gruppen zu erzielen. Zwischen den Filmen können gemäß DE-OS-14 79 686 sogar Gaseinschlüsse verbleiben. From DE-OS-14 79 686 it is known plastics u. a. Films by means of electromagnetic rays of the same wavelength, e.g. B. laser beam len to be welded together, chemical agents (e.g. Chromic acid, chlorine, termanganate or ammonia) to form polar chemical groups act on the surface of the plastic, to get polar groups there. According to the films DE-OS-14 79 686 even gas inclusions remain.
Aus der DE-OS-22 61 388 ist ein Verfahren zum Anschweißen eines End stückes aus Kunststoff an einen stufenlosen, rohrförmigen Körper aus Kunststoff bekannt, wobei das Endstück mit Laserstrahlen ange schweißt wird. Es handelt sich somit um ein anderes Anwendungsgebiet der Verschweißung von Kunststoffhohlkörpern.DE-OS-22 61 388 describes a method for welding an end piece of plastic on a stepless, tubular body known from plastic, the end piece being laser beams is welded. It is therefore a different area of application the welding of hollow plastic bodies.
Gemäß DE-OS-22 61 388 muß dabei gleichzeitig eine relative Drehbewegung zwischen dem Laserstrahl und dem Hohlkörper durchgeführt werden. Eine derartige Drehbewegung ist bei dem Folienverschweißen überhaupt nicht möglich. Es werden dabei auch Laserstrahlen mit einer Wellen länge von z. B. 10 µm verwendet.According to DE-OS-22 61 388, a relative rotary movement must be carried out at the same time be performed between the laser beam and the hollow body. Such a rotary movement is at all in the film welding not possible. There are also laser beams with a wave length of z. B. 10 microns used.
Die DE-OS-16 29 219 betrifft eine Strahlungsschweißeinrichtung zum Verbinden von Kunststoffolien miteinander während einer kontinuier lichen Relativbewegung zwischen der Schweißeinrichtung und den Kunst stoffolien, wobei als Strahlungselement ein Laser mit kontinuierlicher Emission auf der Wellenlänge mindestens eines Absorbtionsmaximums der Kunststoffolie verwendet ist. Der Laserstrahl trifft dabei nach der Art eines Schweißkeiles zwischen die erste an seinem Auftreff punkt zusammengeführte Kunststoffbahn, die unmittelbar danach zwi schen zwei Preßrollen einlaufen. Der Auftreffpunkt des Laserstrahls liegt daher in der Berührungsfläche der Kunststoffolienbahnen und hat dort sein Maximum.DE-OS-16 29 219 relates to a radiation welding device for Joining plastic films together during a continuous relative movement between the welding device and the art fabric films, with a laser with continuous radiation as the radiation element Emission on the wavelength of at least one absorption maximum the plastic film is used. The laser beam hits it the kind of a welding wedge between the first one at its impact point merged plastic sheet, which immediately thereafter between two press rollers run in. The point of impact of the laser beam therefore lies in the contact area of the plastic film webs and has its maximum there.
Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die vorge nannten Nachteile zu vermeiden und plane Kunststoffkörper aus minde stens zwei Folien oder Folienbahnen durch Verschweißen und/oder Trennschweißung ohne Beschädigung der Folie und ohne aufwendige optische Maßnahmen und ohne Aufteilung des Laserstrahles herzustel len. Ziel und Aufgabe ist es weiterhin, verwellungsfreie Schweißnähte und/oder Trennahtschweißungen von plan aufeinanderliegenden Kunst stoffolien oder Kunststoffolienbahnen zu erzielen.The aim and object of the present invention was therefore, the pre to avoid mentioned disadvantages and plan plastic bodies from minde at least two foils or foil webs by welding and / or Separation welding without damaging the film and without complex optical measures and without dividing the laser beam len. The aim and task is still to ensure that the weld seams are undamaged and / or parting welds of art lying flat on top of each other to achieve sheeting or plastic sheeting.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß diesen Zielen und Aufgaben ein Verfahren zum Verschweißen und/oder Trennschweißen von Kunst stoffolien oder Kunststoffolienbahnen, mittels Laserstrahlen mit einer Wellenlänge von 400 bis 2000 nm gerecht wird, bei dem die Verschweißung und/oder Trennschweißung berührungslos mittels Laser strahlen erfolgt, wobei der Abstand der zu verschweißenden aufeinan derliegenden Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen von dem Laserstrahler größer ist als der Abstand des Laserstrahlers vom Punkt der maximalen Intensität des fokussierten Laserstrahles, so daß der fokussierte Laserstrahl durch die Kunststoffolien oder Kunst stoffolienbahnen außerhalb oder unterhalb dieses Punktes hindurch tritt und die Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen im Durch trittspunkt oder -bereichen verschweißt und/oder trennverschweißt, wobei die zu verschweißenden Kunststoffolien oder Kunststoffolienbah nen vor dem Verschweißen oder Trennschweißen jeweils getrennt elek trostatisch aufgeladen und danach plan aufeinandergelegt werden und/oder über die ganze Folienbreite oder Folienbahnbreite durch einen oder mehrere linienförmige(n) oder überwiegend linienförmige(n) Gasstrahl(en) vor dem Verschweißen oder Trennschweißen gegeneinander gedrückt werden.According to the invention, it was found that these objectives and tasks a method for welding and / or separation welding of art fabric or plastic sheeting, using laser beams with a wavelength of 400 to 2000 nm, at which the Welding and / or separation welding without contact using a laser blasting takes place, the distance between the welded one another the underlying plastic films or plastic film webs from the Laser emitter is greater than the distance of the laser emitter from Point of maximum intensity of the focused laser beam, see above that the focused laser beam through the plastic films or art webs of fabric outside or below this point occurs and the plastic sheeting or plastic sheeting in through welded point and areas or / and welded separately, the plastic films or plastic films being welded together before welding or separation welding, separate elec be charged statically and then placed flat on top of each other and / or across the entire film width or film web width one or more linear or predominantly linear Gas jet (s) against each other before welding or separation welding be pressed.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es, Kunststoffolien und/oder Kunststoffolienbahnen miteinander verwellungsfrei zu ver schweißen und/oder eine Trennschweißung durchzuführen, ohne daß mehrere Laserstrahlen, insbesondere Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge und/oder Richtung oder eine Aufteilung des Laserstrahles, z. B. durch Prismen, erforderlich wird. Durch die elektrostatische Aufladung haften die planen Kunststoffolien auch während der Ver schweißung und/oder der Trennschweißung eng aneinander, so daß Ver wellungen, unerwünschte Schweißfehler und dergleichen vermieden werden.The method according to the invention makes it possible to use plastic films and / or plastic sheeting to ver without corrugation welding and / or a separation welding without several laser beams, in particular different laser beams Wavelength and / or direction or a division of the laser beam, e.g. B. by prisms. Through the electrostatic The flat plastic films adhere to the charge even during the welding and / or the separation welding closely together, so that Ver corrugations, unwanted welding errors and the like avoided become.
Die örtlich unterschiedlich erforderliche Energie zum Schweißen bzw. Trennschweißen erfolgt durch eine Veränderung der Fokussierung gemäß der Erfindung so, daß der Abstand der zu verschweißenden Kunst stoffolien oder Kunststoffolienbahnen außerhalb des Punktes der maximalen Intensität des fokussierten Laserstrahles verbleibt, so daß der Abstand des Laserstrahlers von den Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen größer ist als der Abstand des Laserstrahlers vom Punkt der maximalen Intensität des fokussierten Laserstrahles.The locally different energy required for welding or separation welding is done by changing the focus according to the invention so that the distance of the art to be welded fabric films or plastic film webs outside the point of maximum intensity of the focused laser beam remains, so that the distance of the laser emitter from the plastic films or Plastic sheeting is larger than the distance between the laser emitters from the point of maximum intensity of the focused laser beam.
So wird z. B. im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Trennschweißung oder bei dem Auftreten von größerer Materialdicke der Abstand des Laserstrahlers von der Kunststoffolie oder Kunst stoffolienbahn etwas (meist geringfügig) verringert, unter Einhaltung des vorgenannten Mindestabstandes. Verringert sich beim Verschweißen die miteinander zu verschweißende Foliendicke, so wird der Abstand des Laserstrahlers von der Kunststoffolie oder Kunststoffolienbahn etwas vergrößert. Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Abstandmessung optisch durch den sichtbaren Justierstrahl eines Helium-Argon-Lasers mit einer Wellenlänge von 633 nm und/oder die Abstandsregelung optisch, elektronisch und/oder mechanisch, wobei die Abstandsregulierung unmittelbar unter Änderung des Abstandes der maximalen Energie des Laserstrahles und der Kunststoffolie oder Kunststoffolienbahn und/oder unmittelbar, z. B. über ein Spiegelsystem und dergleichen, und/oder mechanisch erfolgt.So z. B. in the context of the inventive method at Separation welding or when thicker material occurs the distance of the laser emitter from the plastic film or art cloth film slightly (mostly slightly) reduced, with observance the aforementioned minimum distance. Decreases when welding the film thickness to be welded together, so the distance of the laser emitter from the plastic film or plastic film web somewhat enlarged. According to a preferred embodiment the distance measurement optically through the visible adjustment beam Helium-argon laser with a wavelength of 633 nm and / or the Distance control optically, electronically and / or mechanically, wherein the distance regulation immediately by changing the distance the maximum energy of the laser beam and the plastic film or Plastic film web and / or immediately, e.g. B. via a mirror system and the like, and / or mechanically.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen über die ganze Folien breite oder Folienbahnbreite durch einen oder mehrere linienförmige(n) Gastrahl(en) vor dem Verschweißen und/oder Trennschweißen gegen einander gedrückt. Durch die linienförmige Anordnung der Öffnungen, Mündungen oder Düsen der Gasstrahlen erfolgt ein nahezu linienförmi ges Andrücken der Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen vor dem Verschweißen oder Trennschweißen und ein Verdrängen evtl. einge schlossener Luft, vorzugsweise um eine genaue und/oder verwellungs freie Schweiß- und/oder Trennaht zu erhalten.According to a further preferred embodiment of the method the plastic films or plastic film sheets over the entire film wide or foil web width through one or more linear Gas jet (s) against before welding and / or separation welding pressed each other. Due to the linear arrangement of the openings, Mouths or nozzles of the gas jets are almost linear pressing the plastic films or plastic film webs welding or separating welding and displacement may be possible closed air, preferably to an accurate and / or curly to obtain free welding and / or separating seams.
Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist unterhalb der zu verschweißenden Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen eine metallische Unterlage angeordnet. Als metallische Unterlagen können Metallbleche, Aluminiumteile, vorzugsweise mit einer planen Oberflächenform und andere Metalle oder Metallkörper mit einer planen Oberfläche eingesetzt werden.According to another embodiment of the method is below the plastic films or plastic film webs to be welded a metallic base is arranged. As metallic documents can plan sheet metal, aluminum parts, preferably with a Surface shape and other metals or metal body with a plan Surface can be used.
Für bestimmte Zwecke, z. B. zum "Anheften" mittels Schweißnaht oder zur Herstellung unterbrochener Schweiß- oder Trennschweißnähte werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren unterbrochene Schweißnähte oder unterbrochene Trennschweißnähte mit gepulsten Laserstrahlen mit einer Länge von 400 bis 2000 nm hergestellt.For certain purposes, e.g. B. for "tacking" by means of a weld or to produce interrupted welds or separating welds interrupted welds according to the inventive method or interrupted separating welds with pulsed laser beams made with a length of 400 to 2000 nm.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Einhaltung des vorbeschrie benen Abstandes und der vorgenannten Wellenlänge trifft der Laser strahl mit einer ellipsoiden Intensitätsverteilung auf die Kunst stoffolien oder Kunststoffolienbahnen auf. Ist dagegen der Abstand des Laserstrahlers von den Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen kleiner als der Abstand des Laserstrahlers vom Punkte der maximalen Intensität des fokussierten Laserstrahlers, so tritt eine gleichmäßi ge oder annähernd gleichmäßige Intensitätsverteilung auf und die Wellenlängen der Laserstrahlen müssen in dem Absorptionsmaximum des Kunststoffes gelegt werden, um überhaupt noch eine gewisse Ver schweißung erzielen zu können. Dabei trifft der Laserstrahl gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die zu verschweißende Kunst stoffoberfläche kreisförmig oder kreisähnlich oder elliptisch auf bzw. eine kreisförmige oder elliptische Fläche einschließend auf, wobei immer der Abstand der zu verschweißenden aufeinanderliegenden planen Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen von dem Laserstrah ler größer ist als der Abstand des Laserstrahlers vom Punkt der maximalen Intensität des fokussierten Laserstrahles ("Brennpunkt").In the method according to the invention while observing the previously described The laser hits the distance and the aforementioned wavelength beam with an ellipsoidal intensity distribution on art fabric or plastic sheeting. But the distance is of the laser emitter from the plastic films or plastic film webs smaller than the distance of the laser emitter from the maximum point Intensity of the focused laser emitter, so occurs evenly ge or approximately uniform intensity distribution on and die Wavelengths of the laser beams must be in the absorption maximum of the plastic can be placed to a certain ver to be able to achieve welding. The laser beam hits accordingly of the method according to the invention on the art to be welded fabric surface circular or similar or elliptical or including a circular or elliptical surface, where always the distance of the welded one on top of the other plan plastic films or plastic film sheets from the laser beam ler is greater than the distance of the laser emitter from the point of maximum intensity of the focused laser beam ("focus").
Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen mittels einer oder mehrerer Transportvor richtungen in der Schweißebene kontinuierlich oder diskontinuierlich vorwärtsbewegt, vorzugsweise über Walzen geführt und dann oder gleichzeitig unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ver schweißt und/oder trennverschweißt. According to a preferred embodiment, the plastic films or plastic film webs by means of one or more transport devices directions in the welding plane continuously or discontinuously moved forward, preferably guided over rollers and then or simultaneously using the method according to the invention welds and / or separately welded.
Die Wegsteuerung des Laserstrahles erfolgt nach einer bevorzugten Ausführungsform durch ein Spiegelsystem, vorzugsweise durch gesteuer te drehbare Spiegel.The laser beam is controlled according to a preferred route Embodiment by a mirror system, preferably by control te rotating mirrors.
Zur Durchführung der Verschweißung und/oder Trennschweißung wird nach einer bevorzugten Ausführungsform der Laserstrahl oder der Laserstrahler von einem Punkt aus oder um einen Punkt bewegt und/oder das Laserstrahlgerät selbst und/oder ein Spiegelsystem für die Weg steuerung des Laserstrahles bewegt, wobei die Bewegung mechanisch oder elektronisch gesteuert sowie gegebenenfalls zur Korrektur gegen gesteuert wird. Die Bewegung wird nach einer Ausführungsform zwangs gesteuert. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es auch, schwer zu verschweißende Kunststoffolien und/oder Kunst stoffolien aus unterschiedlichem Kunststoffmaterial miteinander zu verschweißen, so z. B. Polyolefinfolien oder Polyolefinfolien unterschiedlicher Zusammensetzung. Nach einem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung werden einerseits opake oder gefärbte Kunststoffolien, Kunststoffolienbahnen oder Kunststoffolienzuschnit te, andererseits transparente Kunststoffolien, -bahnen oder -zu schnitte eingesetzt. Als Folien werden an sich bekannte Kunststoffo lien, vorzugsweise Polyolefinfolien und/oder polypropylen- und/oder polyethylenhatlige Folien eingesetzt.To carry out the welding and / or separation welding according to a preferred embodiment, the laser beam or the Laser emitter moved from or around a point and / or the laser beam device itself and / or a mirror system for the path Control of the laser beam moves, the movement being mechanical or electronically controlled and, if necessary, for correction against is controlled. The movement is forced according to one embodiment controlled. Successful using the method according to the invention it also, hard-to-weld plastic films and / or art fabric films made of different plastic material with each other to weld, so z. B. polyolefin films or polyolefin films different composition. According to a preferred embodiment Example of the invention are opaque or colored on the one hand Plastic films, plastic film sheets or plastic film cutting te, on the other hand, transparent plastic films, sheets or sheets cuts used. Known per se as plastic films lien, preferably polyolefin films and / or polypropylene and / or polyethylene-based films used.
Als Materialspender für Rollenwaren wird nach einer Ausführungsform eine Folienabrollvorrichtung eingesetzt mit der Möglichkeit mehrere, vorzugsweise bis zu 3 Rollenbahnen übereinander und/oder mehrere Bahnen nebeneinander zugspannungsfrei an die Hauptmaschine einzuge ben, und/oder einen Bogenanleger, der die Aufgabe hat, evtl. z. B. im Sieb- und/oder Offsetdruckverfahren bedruckte Bogenwaren, vorzugs weise Passer, genau in die Maschine einzubringen.According to one embodiment, the material dispenser for roll goods is a film unwinding device used with the possibility of several preferably up to 3 roller conveyors one above the other and / or several Feed the webs next to each other without tension to the main machine ben, and / or a sheet feeder, which has the task, z. B. Sheet goods printed by screen and / or offset printing, preferably wise passer to insert exactly into the machine.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Verschweißen und/oder Trennschweißen von planen Kunststoffkörpern, vorzugsweise Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen mittels Laserstrahler und einer Transport- und/oder Stützvorrichtung für Kunststoffolien oder Kunststoffolienbahnen, die die zu verschweißenden Kunststoffo lien oder Kunststoffolienbahnen zu und/oder durch die Schweißstelle führen, wobei die Stützvorrichtung und/oder Transportvorrichtung im Bereich der Schweißstelle unterbrochen oder ununterbrochen ist, wobei der Laserstrahler Laserstrahlen in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 2000 nm abgibt und der Abstand der Transport- und/oder Stützvorrichtung an der Schweißstelle von dem Laserstrahler größer ist als der Abstand des Laserstrahlers vom Punkt der maximalen Inten sität des fokussierten Laserstrahles (größer als die "Brennweite"). Der Laserstrahler wird vorzugsweise dabei von einem Punkt aus oder um einen Punkt bewegt. Nach einer anderen Ausführungsform ist das Laserstrahlgerät selbst und/oder ein Spiegelsystem bewegbar angeord net, wobei die Bewegung mechanisch oder elektronisch gesteuert wird sowie gegebenenfalls zur Korrektur gegengesteuert werden kann.The invention further relates to a device for welding and / or separation welding of flat plastic bodies, preferably Plastic films or plastic film webs using laser emitters and a transport and / or support device for plastic films or plastic sheeting, which the plastic to be welded lien or plastic sheeting to and / or through the weld lead, the support device and / or transport device is interrupted or uninterrupted in the area of the weld, the laser emitter having laser beams in a wavelength range from 400 to 2000 nm and the distance of the transport and / or Support device at the welding point of the laser emitter larger is the distance of the laser emitter from the point of maximum intensity intensity of the focused laser beam (larger than the "focal length"). The laser emitter is preferably from a point or moved by a point. In another embodiment, this is Laser beam device itself and / or a mirror system movably arranged net, the movement being controlled mechanically or electronically and if necessary can be counteracted for correction.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist der Laser strahler ein Feststoffstrahl, vorzugsweise ein Feststoffstrahler mit Gütesteuerung.According to a preferred embodiment of the device is the laser a solid jet, preferably a solid jet with quality control.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit ein Abstand der zu verschweißenden aufeinanderliegenden Kunststoffolien oder Kunst stoffolienbahnen von dem Laserstrahler eingehalten, der größer ist als der Abstand des Laserstrahlers von dem Punkt der maximalen Inten sität des fokussierten Laserstrahles. Dabei trifft der Laserstrahl auf die zu verschweißende Kunststoffolienoberfläche kreisförmig oder kreisähnlich, vorzugsweise elliptisch auf oder schließt eine kreisförmige oder kreisähnliche Fläche, vorzugsweise eine elliptische Fläche ein.According to the method according to the invention, a distance of to weld plastic foils or art lying on top of each other Sheets of fabric adhered to by the laser emitter, which is larger than the distance of the laser emitter from the point of maximum inten intensity of the focused laser beam. The laser beam hits it circular on the plastic film surface to be welded or like a circle, preferably elliptical or closes one circular or circle-like surface, preferably an elliptical Area.
Der mittlere Durchmesser des Justierstrahles beträgt im Brennpunkt des Hauptstrahles 0,7 bis 1,0 mm. Bei größer werdendem Abstand ver größert sich auch der Durchmesser des Justierstrahles, so daß der erfindungsgemäße Abstand bei einem mittleren Durchmesser des Justier strahles von 1,2 bis 6 mm, vorzugsweise 1,5 bis 5 mm, liegt. The mean diameter of the adjustment beam is at the focal point of the main beam 0.7 to 1.0 mm. As the distance increases the diameter of the adjustment beam also increases, so that the distance according to the invention with an average diameter of the adjustment beam of 1.2 to 6 mm, preferably 1.5 to 5 mm.
Dieser Durchmesser und dieser mittlere Abstand der kreisförmigen oder kreisähnlichen, vorzugsweise elliptischen Auftrittsfläche auf der Kunststoffoberfläche ist unter den angegebenen erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen gleich oder annähernd gleich mit dem verwende ten Laserstrahlauftrittsdurchmesser.This diameter and this mean distance of the circular or circle-like, preferably elliptical tread the plastic surface is among the specified according to the invention Process conditions the same or nearly the same as the use th laser beam appearance diameter.
Auf eine ebene Platte werden eine graue Polypropylenfolie, 0,2 mm dick, und darüber eine transparente Polypropylenfolie, 0,08 mm dick, gelegt. Zum Verschweißen wird ein kontinuierlicher YAG Laser mit einer Wellenlänge von 1004 nm und einer maximalen Ausgangsleistung von 100 Watt eingesetzt.A gray polypropylene film, 0.2 mm, is placed on a flat plate thick, and a transparent polypropylene film, 0.08 mm thick, placed. A continuous YAG laser is used for welding a wavelength of 1004 nm and a maximum output power of 100 watts used.
Der Laserstrahl wird mit einer spezifischen Leistung (N/V) von 15 W×min/cm "unterhalb" des Punktes max. Energie über die Folien geführt, d. h. der Abstand der zu verschweißenden aufeinanderliegenden Kunststoffolien ist größer als der Abstand des Laserstrahlers vom Punkt der maximalen Intensität des fokussierten Laserstrahles. Dabei entspricht der Punkt max. Energie einem Durchmesser des Justier strahls von 0,7 mm. Bei gleichbleibender spezifischer Leistung wurden durch Veränderung der Fokussierung folgende Schweißeigenschaften erzielt:The laser beam is with a specific power (N / V) of 15 W × min / cm "below" the point max. Energy over the slides led, d. H. the distance between the layers to be welded Plastic films are larger than the distance between the laser emitter and Point of maximum intensity of the focused laser beam. Here the point corresponds to max. Energy one diameter of the adjustment beam of 0.7 mm. With the same specific performance by changing the focus the following welding properties achieved:
Bei den Versuchen auftretende lokale Unterschie de der Nahtfestigkeit wurden durch mangelhaften Kontakt der nicht planliegenden Folien an den Schweißstellen verursacht.Local differences in the tests de the seam strength were due to poor Contact of the non-flat foils on the Causes welds.
Um einen engen Kontakt - ohne Luftzwischenräume - beider nicht absolut planliegender Folien zu erreichen, wurden die Folien entsprechend Bei spiel 1 unmittelbar vor dem Laserstrahl durch ein bekanntes elektrostatisches Aufladegerät aufgeladen und zusätzlich mit einem Luftrakel - Spalt 1,0 mm, Breite 60 cm, Luftdruck 50 mbar, Abstand 1,0 cm, Anblaswinkel 60° - aufeinander gedrückt.For close contact - without air gaps - Both films are not absolutely flat reach, the foils were accordingly play 1 immediately before the laser beam a known electrostatic charger charged and additionally with an air knife - Gap 1.0 mm, width 60 cm, air pressure 50 mbar, Distance 1.0 cm, blowing angle 60 ° - on top of each other pressed.
Bei einem Justierstrahldurchmesser von 1,5-5 mm entstanden Schweißnähte mit über die ganze Länge gleichmäßiger Festigkeit.With an adjustment beam diameter of 1.5-5 mm weld seams were created over the whole Length of uniform strength.
Zur Durchführung einer Trennschweißung, d. h. Durchtrennen der Folie bei gleichzeitiger Ver schweißung der angrenzenden Bereiche wurden die Folien entsprechend Beispiel 1 mit einer spezi fischen Energie von 17 W×min. bestrahlt.To perform a cut weld, d. H. Cut the film while ver the adjacent areas were welded Films according to Example 1 with a spec fish energy of 17 W × min. irradiated.
Der defokussierte Laserstrahl führte bei einem Durchmesser des Justierstrahles von 1,5-5 mm zu einer gleichzeitigen Durchtrennung und Ver schweißung der angrenzenden Bereiche mit hoher Festigkeit (Materialabriß).The defocused laser beam led to one Diameter of the adjustment beam of 1.5-5 mm for a simultaneous severing and ver welding the adjacent areas with high Strength (material tear).
Zwei transparente Folien aus Polyvinylidenfluo rid (PVDF) 20 µm dick wurden auf eine matte Alu minium-Platte gelegt und mit dem Laser nach Bei spiel 1 mit einer Leistung von 8 W×min/cm verschweißt. Bei der Trennprüfung rissen die Folien neben der Naht unter Längsdehnung.Two transparent films made of polyvinylidene fluo rid (PVDF) 20 µm thick on a matt aluminum minium plate laid and with the laser according to Bei game 1 with a power of 8 W × min / cm welded. During the separation test, the Films next to the seam with longitudinal stretching.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |