DE900255C - Verfahren und Einrichtung zur fortlaufenden Kondensatorfeld- oder Waermebehandlung eines thermoplastischen Behandlungsgutes, insbesondere Kunststoffes - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur fortlaufenden Kondensatorfeld- oder Wärmebehandlung eines thermoplastischen B ehandlungsgutes, insbesondere Kunststoffes Es ist bekannt, die Krondensatorfeld oder Wärmebehandlung eines thermoplastischen Behandlungsgutes im Durchlaufverfahren durchzuführen, z. B. in der Weise, daß das Behandlungsgut, etwa zwei miteinander zu verschweißende Kunststoffbahnen, zwischen einem Rollenpaar hindurchgeführt wird, während dieses Rollenpaar an der Hochfrequenzspannung liegt oder z. B. durch eine Widerstandsheizung erhitzt wird.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, durch das das vorgenannte bekannte Verfahren wesentlich verbessert wird. Die Erfindung betrifft ferner Einrichtungen zur Ausübung des neuen Verfahrens. Erfindungsgemäß wird ein und dasselbe thermoplastische Behandlungsgut in einem oder mehreren durchlaufenden Arbeitsgängen mehreren Folgen von kurzzeitigen Behandlungen ausgesetzt, wobei die in Durchlaufrichtung hintereinander angeordneten Behandlungsstellen räumlich so zueinander liegen, daß die eine Folge mindestens teilweise in die Lücken der anderen Folge (Folgen) fällt.
• Zur weiteren Erläuterung sei auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigt Fig. I eine Darstellung von zwei zu verschweißenden Kunststoffbahnen mit mehreren Folgen von Behandlungsstellen (Schweiß stellen), Fig. 2 und 3 je ein Ausführungsbeispiel einer kapazitiven Hochfrequenzerwärmungseinrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens.
• In Fig. I sind bei k, und k2 zwei miteinander zu verschweißende Kunststoffbahnen dargestellt; ihre Durchlaufrichtung ist durch den eingezeichneten Pfeil wiedergegeben. Bei A, B und C möge sich je eine Behandlungseinheit, im angenommenen Beispiel je eine Schweißvorrichtung, befinden. Die von der einzelnen Behandlungseinh,eit, hier also von der einr zelnen Schweißvorrichtung, beim jeweiligen Wirksamwierden erzeugte Behandlungsstelle, hier also die Schweiß stelle, möge punktförmig oder, wie in Fig. I angenommen ist, strichförmig sein. Die von der Schweißvorrichtung 24 erzeugte Folge von Schweißstellen ist durch die voll ausgefüllten Rechtecke a wiedergegeben. Die von der Schweißvorrichtung B erzeugte Folge von Schweiß stellen ist durch die senkrecht schraffierten Rechtecke b und die von der Schweiß vorrichtung C erzeugte Folge von Schweißstellen durch die waagerecht schraffierten Rechtecke c angedeutet. Wie die Darstellung erkennen läßt, fällt die Folge b in die von der Folge a gelassenen Lücken, und die Folge c fällt in die von den beiden vorhergegangenen Folgen a und b gelassenen Lücken, mit dem Ergebnis, daß, wie auf der rechten Seite Ider Fig. I zu sehen ist, die Folgen a, b und c zusammen eine fast geschlossene Schweißnaht ergeben. Es ist möglich, die Lücken zwischen den einzelnen Schweißstellen der fertigen Schweiß naht zu verkleinern und gegebenenfalls auch ganz verschwinden zu lassen, etwa dadurch, daß die aufeinanderfolgenden Schweißstellen der fertigen Schweißnaht unmittelbar aufeinanderfolgen oder einander mehr oderweniger überlappen.
• Der intermittierende Betrieb an der einzelnen Behandlungseinheit hat verschiedene wesentliche Vorteile. Vor allem ermöglicht er es, die der einzelnen Schweiß stelle oder sonstigen Behandlungsstelle zugeführte Energie genau zu dosieren. Das ist zur Erzielung einer guten Behandluugsstelle im allgemeinen sehr wesentlich. Wird, wie es der bevorzugten Ausführung des neuen Verfahrens entspricht, mit elektrischer Hochfrequenz gearbeitet, so gestattet es der intermittierende Betrieb, der an das Behandlungsgut angelegten Spannung einen bestimmten zeitlichen Verlauf während des Arbeitstaktes zu geben. Solange das Behandlungsgut an der Behandlungsistelle noch kalt ist, empfiehlt es sich im allgemeinen, der elektrischen Spannung einen hohen Wert zu geben und alsdann mit zunehmender Erwärmung der Behandlungsstelle die Spannung sinken zu lassen, um Durchschläge zu vermeiden.
• Dieser Vorgang läßt sich genau beherrschen, wenn die Umgebung der Behandlungsstelle kalt ist. Das trifft aber nur dann zu, wenn die einzelne Behandlungseinheit intermittierend arbeitet, also die von der einzelnenBehandlungseinheit erzeugten SchweiB-stellen oder sonstigen Behandlungsstellen mit Lücken aufeinanderfolgen. Man könnte unter Verwendung nur einer Behandlungseinheit den erläuterten Vorgang mit genauer Dosierung der der einzelnen Behandlungsstelle zugeführten Energie ebenfalls durchführen, wenn man nach Erzeugung der einzelnen Behandlungsstelle je,ils eineBehandlungspause einschaltete, bis sich die zuietzt erzeugte Behandlungsstelle wieder abgekühlt hat, um dann die auf die genannte Behandlungsstelle im fertigen Erzeugnis unmittelbar folgende Behandlungsstelle zu erzeugen. Ein solches Verfahren hätte den Nachteil, daß jeweils Arbeitspausen einzuschalten wären.
• Das neue Verfahren ermöglicht hingegen, als Ganzes gesehen, einen kontinuierlichen Betrieb. Wenngleich das neue Verfahren vorzugsweise mit mehreren aufeinanderfolgenden Behandlungseinheiten ausgeübt wird, so besteht doch dile Möglichkeit, es mit einer einzigen Behandlungseinheit durchzuführen, indem diese Behandlungseinheit in der oben angegebenen Weise, also unter Belassung von Lücken zwischen den unmittelbar nacheinander erzeugten Behandlungsstellen, arbeitet, und alsdann das Behandlungsgut nochmals oder auch mehrmals durch die Behandlungseinheit hindurchgeleitet wird und bei diesen weiteren Durchläufen weitere Folgen von Behandlungsstellen in die Lücken der vorhergehenden Folge (Folgen) eingefügt werden. Die Verwendung mehrerer BehansdlungseinheitBen hat indes gegenüber der letztgenannten Abwandlung des neuen Verfahrens und auch gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil einer großen Verkürzung der Gesamtbehandlungsdauer.
• In den Fig. 2 und 3 sind zwei A,usführungsbeispiele der zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung dienenden neuen Einrichtung dargestellt, bei der mehrere Behandlungseinheiten vorgesehen sind. Um die Darstellung möglichst einfach zu halten, ist in der Zeichnung die Zahl der aufeinanderfolgenden Behandlungseinheiten auf zweiEinheiten beschränkt. Wenngleich die Einrichtung nach Fig. 2 und 3 für verschiedene Behandlungsarten anwendbar sind, sei im folgenden angenommen, daß die Einrichtungen zum Verschweißen von Kunststoffbahnen zwischen rollenförmigen Elektroden dienen. Jedes Rollenpaar bildet eine Behandlungseinheit.
• In Fig. 2 sind bei I und 2 die Rollen der ersten und bei 3 und 4 die Rollen der zweiten Behandlungseinheit dargestellt. Die beiden oberen Rollen sind über ein Kegelradpaar 5 bzw. 6 und über die Welle 7 an einem mit regelbarer Geschwindigkeit laufenden Motor 8 gekuppelt; entsprechend sind die unteren Rollen 2 und 4 über ein Kegelradpaar 9 bzw. Io und eine Welle II ebenfalls an den Motor8 angeschlossen. Das Behandlungsgut ist bei 12 angedeutet. Der eingezeichnete Pfeil bezeichnet die Durchlaufrichtung.
• Die Erhitzung des Behandlungsgutes an den Schweiß stellen erfolgt durch Hochfrequenzenergie, die mit Hilfe je eines Hochfrequenzgenerators I3 bzw. I4 für die einzelne Behandlungseinheit erzeugt wird. Der Darstellung ist die Annahme zugrunde gelegt, daß es sich bei denHochfrequenzgeneratoren I3 und I4 um Röhrengeneratoren in an sich bekannter Schaltung handelt. Beide Hochfrequenzgeneratoren I3 und 14 arbeiten im Halbwellenbetrieb, also nur während der positiven Halbwellen der über den Transformator 15 bzw. über den Transformator I7 zugeführten Netzwechselspannung. Zwischen den beiden Transformatoren 15 und I7 liegt ein ein- stellbarer Phasenschieber I8. Die Einstellung dieses Phasenschiebers erfolgt über die Einstellwelle 19 und das Handrad 20. Dem MotorS ist einDrehzahlregler 21 zugeordnet, der hinsichtlich der von ihm aufrechtzuerhaltenden - Solldrehzahl ebenfalls über das Handrad 20 unter Vermittlung der Welle 22 eingestellt werden kann. Die beiden Rollenpaare I bis 4 bewirken einerseits den Vorschub des Behandlungsgutes I2 und bilden andererseits die Elektrode für die Hochfrequenzbehandlung. Hierzu sind sie in der dargestellten Weise an den Hochfrequenzgenerator 13 bzw. den Hochfrequenzgenerator 14 angeschlossen. Die Wirkungsweise der Ausführung nach Fig. 2 ist folgende: Es sei angenommen, daß am Motor 8 bzw. am Regler 21 eine bestimmte Drehzahl eingestellt ist und demgemäß das in die Rollenpaare 1 bis 4 jeweils eingebrachte Behandlungsgut mit einer bestimmten, von der Drehzahl des Motors 8 abhängigen Vorschubgeschwindigkeit durch die Rollenpaare hindurch bewegt wird. Es sei ferner angenommen, daß bei dieser Vorschubgeschwindigkeit des Behandlungsgutes I2 der Phasenschieber 18 auf Null gestellt sei. Der räumliche Abstand der beiden Rollenpaare I, 2 und 3, 4 ist so gewählt, daß die über das Rollenpaar 3, 4 erzeugte Folge von Schweiß stellen in die Lücken zwischen den vom Rollenpaar I, 2 erzeugten Schweiß stellen fallen.
• Würde man nun die Durchlaufgeschwindigkeit des Behandlungsgutes I2 allein ändern, um beispielsweise bei sich ändernder Stärke des Schweißgutes die Einwirkungsdauer entsprechend zu ändern, so würde eine Verschiebung der beiden Folgen von Behandlungsstellen zueinander auftreten. Dliese Verschiebung kann aber wieder beseitigt werden, wenn entsprechend dem Maße und dem Vorzeichen der eingetretenen Änderung der Vorschubgeschwxindigkeit auch dile Phase der Ausgangsspannung des Transformators 17 gegenüber der Ausgangsspannung des Transformators 15 geschoben wird. Vorzugsweise werden die beiden Vorgänge, wie in der Zeichnung dargestellt, in einem zwangsläufigen Bedienungszusammenhang zueinander gebracht. Sind die auf diese Weise miteinander verknüpften Vorgänge nicht in einem linearen Verhältnis zueinander, so kann man durch Einfügung von Kurvenscheiben oder sonstigen lingleichförmigkeitsgetrieben die Linearität herstellen und dle Kupplung der beiden Vorgänge ermöglichen. Wie aus obigem hervorgeht, bildet die Spannungsquelle 16 den Taktgeber für die von den beiden Hochfrequenzgeneratoren I3 und 14 erzeugte und den beiden Behandlungseinheiten I, 2 und 3, 4 zufließenden Impulsfolgen.
• In Fig. 3 sind diejenigen Teile, die mit den entsprechenden Teilen der Fig. 2 übereinstlimmen, mit den gleichen Bezugszeichen wie dort versehen. Die betreffenden Bezugszeichen in Fig. 3 sind jedoch der besseren Unterscheidung wegen durch einen Indexstrich ergänzt. Zur Speisung der beiden Behandlungseinheiten dient ein einziger Hochfrequenzgenerator 30, der die gleiche Schaltung wie die Hochfrequenzgeneratoren I3 und 14 aufweist. Er ist mit seinem Anodenkreis wieder über einen Transformator 3I an eine Wechselspannungsquelle I6 angeschlossen. Die beiden Rollenpaare I, 2 und 3, 4 sind parallel zueinander an den gemeinsamen Hochfrequenzgenerator 30 angeschlossen. Die Impulsfolgen, dile den beiden Rollenpaaren zufließen, sind demgemäß in ihrer Phasenlage zueinander nicht einstellbar. Statt dessen ist der räumliche Abstand der beiden Rollenpaare verstellbar. Zu diesem Zweck ist jedes Rollenpaar in einem Halter 32 bzw. 33 gelagert, die ihrerseits gegenläufig zueinander über die Doppelspindel 34, die Welle 35 und das Tlandrad 20' einstellbar sind. Über das Handrad 20' ist zugleich auch, so wie bei der Ausführung nach Fig. 2, die Geschwindigkeit des Motors 8' und damit die Vorschubgeschwindigkeit des Behandlungsgutes I2' einstellbar.
• Die Wirkungsweise der Ausführung nach Fig. 3 entspricht der Einrichtung nach Fig. 2, lediglich mit dem Unterschied, daß an die Stelle der Phasenverschiebung der beiden Impulsfolgen die gegenseitige Verschiebung der Behandlungseinheiten I', 2' und 3', 4' tritt. Im übrigen gilt das oben Gesagte.
• Zur Anpassung der beiden Einrichtungen nach Fig. 2 und 3 an die jeweils gewünschte Vorschubgeschwindigkeit kann auch die Frequenz der Wechselspannungsquelle I6 bzw. I6' entsprechend geändert werden. Es empfiehlt sich, Zusatzmittel vorzusehen oder die Wechselspanuungsquelle 16 bzw. I6' durch elektrische Impulsgeber, wie sie an sich bekannt sind, zu ersetzen, derart, daß die den einzelnen Behandlungseinheiten zufließenden Energieimpulsfolgen hinsichtlich der Dauer des einzelnen Impulses und/oder hinsichtlich der Impulshäufigkeit und/oder hinsichtlich der Amplitude des einzelnen Impulses einstellbar sind, vorzugsweise in einem selbsttätigen Bedienungszusammenhang mit der Einstellung der Durchlaufgeschwindigkeit. Zwischen den aufeinanderfolgenden Behandlungseinheiten, also bei den beiden Ausführungsbeispielen zwischen den beiden Rollenpaaren, können noch Vorrichtungen zur Kühlung und/oder zur Ausübung eines Druckes auf das Behandlungsgut vorgesehen werden, beispielsweise weitere Rollenpaare, die gegebenenfalls besonders gekühlt sein können, oder Kühlluftdüsen od. dgl.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur kapazitiven Hochfrequenz-oder Wärmebehandlung eines thermoplastischen Behandlungsgutes im Durchlaufverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein und dasselbe Behandlungsgut in einem oder mehreren durchlaufenden Arbeitsgängen mehreren Folgen von kurzzeitigen BehandIungen ausgesetzt wird, wobei die in Durchlaufrichtung hintereinander angeordneten Behandlungsstellen räumlich so zueinander liegen,daß die eineFolge mindestens teilweise in die Lücken der anderen Folge (Folgen) fällt.
2. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchlaufrichtung des Behandlungsgutes hintereinander zwei oder mehr Behandlungseinheiten, z. B. mehrere Rollenpaare, mit intermittierender Energiezuführung derart angeordnet sind, daß die nachfolgende Behandlungseinheit jeweils an den Behandlungslücken der vorhergehenden Behandlungseinheit zur Wirkung kommt.
3. .3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufgeschwindigkeit regelbar und zur Anpassung an veränderliche Werte der Durchlaufgeschwindigkeit die gegenseitige Phasenlage der den einzelnen Behandlungseinheiten zufließenden Energieimpulsfolgen und/oder der gegenseitige Abstand der Behandlungseinheiten einstellbar ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittel zumRegeln der Durchlaufgeschwindigkeit vorgesehen und mit den Einstellmitteln, die zur Änderung der gegenseitigen Phasenlage der Impuls folgen und/oder des räumlichen Abstandes der Behandlungseinheiten dienen, in einenBedienungszusammenhang gebracht sind, z. B. durch mechanische Kupplung der genannten Einstellmittel.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Behandlungseinheiten zufließenden Energieimpulsfolgen hinsichtlich der Dauer des einzelnen Impulses und/oder hinsichtlich der Impulshäufigkeit und/oder hinsichtlich der Amplitude des einzelnen Impulses einstellbar sind, vorzugsweise in einem selbsttätigenBedienungszusammenhang mit der Regelung der Durchlaufgeschwindigkeit.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder alle Behandlungseinheiten in Parallelschaltung an einem gemeinsamen Hochfrequenzgenerator oder an eine sonstige gemeinsame Energiequelle angeschlossen sind und daß die Versetzung der Behandlungsstelleu mit Bezug auf das Behandlungsgut durch Veränderung des gegenseitigen Abstandes der Behandlungseinheiten herbeigeführt ist (Fig. 3).
7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hochfrequenzgeneratoren vorgesehen sind und diese unter Zwischenschaltung eines bzw. mehrerer Phasenschieber mit dem Gitterkreis oder Anodenkreis an eine gemeinsame Spannungsquelle angeschlossen sind, die zugleich denTaltgeber für die von den Hochfrequenzgeneratoren erzeugten Impuls folgen bildet (Fig. 2).
8. 8. Einrichtung nach einem der -Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den aufeinanderfolgenden Behandlungseinheiten Vorrichtungen zur Kühlung und/oder zur Ausübung eines Druckes auf das Behandlungsgut v,o,rgesehen sind'.

   Angezogene Druckschriften: The Iron and Coal Trades Review, 1937, 5. I03I/32 und I94S, S. II87.