DE9102388U1 - Vorrichtung zum Verbinden von Polyurethanbahnen - Google Patents

Vorrichtung zum Verbinden von Polyurethanbahnen

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Description

P 186a
Philippine GmbH & Co. Technische Kunststoffe KG, Max-Schwarz-Straße 23, 5420 Lahnstein 2
Vorrichtung zum Verbinden von Polyurethanbahnen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden der Seitenflächen von zwei parallel zueinander angeordneten Bahnen aus Polyurethan, bestehend aus einer die Verbindungsbereiche der beiden Bahnen erwärmenden Heizeinrichtung.
Polyurethane entstehen durch die Polyaddition zwischen mehrwertigen Isozyanaten und mehrwertigen Alkoholen. Bei der Anwendung ausschließlich zweiwertiger Ausgangsstoffe entstehen lineare, bei der Anwendung dreiwertiger Ausgangsstoffe räumlich vernetzte Polyadukte.
Polyurethan-Elastomere werden als Massivstoffe, als Chemiefaserstoffe und in überwiegender Menge als Schaumstoffe hergestellt. Alle Produkte lassen sich so einstellen, daß sie in allen technisch wichtigen Eigenschaften, beispielsweise auch in der Elastizität, Natur- und Synthesekautschuk weit übertreffen. Der Werkstoff "Philan 44", ein Polyurethan-Elastomer der Anmelderin auf der Basis von Polyester, hat gute Durchschnittswerte bei fast allen Belastungen. Besonders auffallend sind die hohe Dehnung, das sehr günstige Abriebverhalten und die große Zugfestigkeit. Deshalb werden derartige Polyrethan-Elastomere auch für Auskleidungen von Bunkern und Silos verwendet. Derartige Auskleidungen aus Polyurethan können je nach Einsatzzweck eine Dicke von etwa 3 - 8 mm haben und werden aus
einzelnen Bahnen zusammengesetzt, die an ihren einander zugewandten Seitenflächen miteinander verbunden sind. Die Verbindung erfolgt dabei durch einen besonderen Kleber, wobei das Verkleben verhältnismäßig aufwendig ist.
Es ist seit vielen Jahren bekannt, thermoplastische Kunststoffe und gering vernetzte Elastomere durch Schweißung miteinander zu verbinden, wobei die miteinander zu verbindenden Flächen bis zum Erreichen eines plastischen Zustandes erwärmt und dann durch Druck zusammengefügt werden. Dabei entsteht beidseitig der sogenannten Schweißstelle ein Schweißgrat, der sich nachteilig auf eine Auskleidung auswirkt und in aufwendiger Weise entfernt werden muß.
Beim Schweißen von thermoplastischen Kunststoffen ist es besonders wichtig, daß der Druck, die Zeit und die Temperatur genau eingehalten werden. Dabei darf die Temperatur niemals die Zersetzungstemperatur des Kunststoffes überschreiten. Während die meisten thermoplastischen Kunststoffe mit zunehmender Erwärmung vom hartelastischen Zustand über einen thermoelastischen Zustand und einen plastischen Zustand zur thermischen Zersetzung übergehen, ist bei Polyurethan-Elastomeren ein derartiger plastischer Zustand nicht vorhanden. Hier geht der thermoelastische Zustand mit zunehmender Temperatur sofort in die thermische Zersetzung über. Dies bedeutet, daß Polyurethan-Elastomere nur schwierig schweißbar sind. Dennoch ist es bekannt, auch Polyurethan-Elastomere durch Schweißung zu verbinden. Dies erfolgt bisher jedoch nur bei Werkstücken mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt. Dabei werden die miteinander zu verbindenden Flächen mittels eines Schweißspiegels auf die Aufschmelztemperatur erwärmt und sofort nach Entfernung des Schweißspiegels zusammengepreßt. Auch hier entsteht der bereits weiter oben erwähnte Schweißgrat, der entfernt
werden muß. Ein derartiges Spiegelschweißen ist jedoch für die Verbindung von Bahnen aus Polyurethan aufgrund der langen Verbindungsquerschnitte nicht anwendbar. Andererseits ist es nicht möglich, an der Rückseite von Auskleidungen für Behälter, Silos, Trichter oder dgl. den Schweißgrat bzw. den Schweißwulst zu entfernen. Der verbleibende Schweißwulst bzw. Schweißgrat hätte dann zwangsläufig zur Folge, daß die Auskleidung nicht vollflächig an der Wandung anliegt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verbinden der Seitenflächen von zwei parallel zueinander angeordneten Bahnen aus Polyurethan zu schaffen, mit der die Bahnen kontinuierlich durch Schweißung verbunden und ein entstehender Schweißgrat sofort beseitigt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß die Heizeinrichtung mindestens einem Vorwärmer und einem Nachwärmer gebildet ist, die in einem über der zu erzeugenden Naht verfahrbaren, sich über Laufräder auf den geringfügig überlappend verlegten Bahnen abstützenden Gestell mit Abstand voneinander angeordnet sind und daß das Gestell einen die Verbindungsbereiche der beiden Bahnen im Bereich von Vor- und Nachwärmer hochstellenden Keil besitzt und mit Abstand hinter dem Nachwärmer eine gegen die Verbindungsnaht anstellbare Preßeinrichtung aufnimmt.
Mit dieser Vorrichtung wird durch die Vorerwärmung des als schlechten Wärmeleiter zu bezeichnenden Polyurethans erreicht, daß der gesamte Verbindungsbereich der entstehenden Naht gut durchwärmt und damit die Bildung von Blasen weitgehend verhindert wird. Eventuell entstehende Blasen sowie ein sich bildender Schweißgrat werden durch das abschließende me-
chanische Pressen beseitigt, so daß eine einwandfreie Schweißnaht entsteht. Die Kerbwirkung, die bei nicht vollständig durchgeschweißten Nähten auftreten kann, wird damit vermieden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ohne besondere Schwierigkeiten auch auf Baustellen eingesetzt werden.
Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-14 offenbart.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine Aufrißdarstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 zwei für eine Schweißung vorbereitete Bahnen und Fig. 3 die Bahnen der Fig. 2 im hochgestellten Zustand der Verbindungsbereiche für eine Erwärmung.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist in stark vereinfachter Weise eine Vorrichtung gezeigt, die zur Verbindung der Seitenflächen von zwei parallel zueinander angeordneten und vorzugsweise in ihrer verlegten Lage gesicherten Bahnen 4a,4b aus einem Polyurethan, hier ist es der Werkstoff "Philan 44" der Anmelderin, durch Schweißung dient. Diese Vorrichtung besteht aus einem rahmenartigen Gestell 1, welches sich in diesem Ausführungsbeispiel über zwei Laufräderpaare 2,3 auf den miteinander zu verbindenden Bahnen 4a,4b abstützt. Während die Laufräder 2 normal ausgebildet sind, besitzen die Laufräder 3 in diesem Ausführungsbeispiel eine schneidenartige, durch einen keilförmig auslaufenden Querschnitt gebildete Umfangsflache. Zusätzlich sind die Laufräder 3 nicht genau in der Bewegungsrichtung der Vorrichtung bzw. des Gestells 1 angeordnet, sondern
mit ihrer Achse um etwa 5-10 Grad nach vorne bzw. nach innen geneigt, so daß diese Laufräder 3 in der Bewegungs- bzw. Transportrichtung der Vorrichtung 1 einen spitzen Winkel einschließen. Auf den damit verbundenen Vorteil wird weiter unten noch eingegangen.
Bedarfsweise kann dem Laufradpaar 2 ein an sich bekannter, nicht dargestellter Antrieb zugeordnet sein. Dieser Antrieb muß jedoch so ausgebildet sein, daß die Fahrgeschwindigkeit des Gestells 1 in vorgegebenen Grenzen regelbar ist. Dabei ist es auch möglich, dem Gestell 1 eine getrennte Antriebseinrichtung zuzuordnen, die entweder vorne oder hinten am Gestell befestigt bzw. abnehmbar angeschlossen werden kann.
In dem Gestell 1 sind, in Transportrichtung des Gestells 1 hintereinander, zwei Halogen-Reflektorstrahler 5,6 angeordnet, die bedarfsweise auch als Halogen-Infrarot-Reflektorstrahler ausgebildet sein können. Diese Halogen-Reflektorstrahler 5,6 besitzen bei einer Betriebsspannung von 12 V bzw. 15 V eine Heizleistung zwischen 100 W und 150 W. In vorteilhafter Weise ist auf den einseitig offenen, elliptischen Glasreflektor ein dünner Goldspiegel aufgedampft, der in dem in Frage kommenden spektralen Bereich den höchsten Reflektionsgrad aufweist und absolut oxydations- und korrosionsbeständig ist. Der Arbeitspunkt mit der maximalen Temperatur, in dem die Wärmestrahlen gebündelt werden, liegt bei derartigen Halogen-Reflektionsstrahlern 5,6 etwa 15 - 25 mm unterhalb bzw. außerhalb der Reflektorstrahler 5,6. Um auszuschließen, daß die beim Schweißvorgang entstehenden Gase den nach unten offenen Reflektor der Halogen-Reflektorstrahler 5,6 beeinflussen, sind dieselben mit einem Schutzgehäuse 7 versehen, welches nach unten durch ein hitzebeständiges Glas abgeschlossen sind.
Die Halogen-Reflektorstrahler 5,6 sind derart im Gestell 1 befestigt, daß sie nicht nur in ihrer Höhenlage, sondern auch in ihrem Abstand voneinander sowie in ihrer Neigung zur Fahrbzw. Transportrichtung des Gestells 1 je nach den Erfordernissen optimal eingestellt werden können. Dabei ist die Einstellung der Halogen-Reflektorstrahler 5,6 von dem Werkstoff, der Dicke und der Ausbildung der Seitenkanten der miteinander zu verbindenden Bahnen 4a, 4b abhängig. Oberhalb der beiden Halogen-Reflektorstrahler 5,6 nimmt das Gehäuse 1 einen an sich bekannten Lüfter 8 auf, der einen Wärmestau im Gestell 1 und damit eine zu hohe Erwärmung desselben verhindert.
Unterhalb der Halogen-Reflektorstrahler 5,6 ist ein im Querschnitt dreieckiger Keil 9 vorgesehen, der über zwei Halterungen 10,11 an der Unterseite des Gestells 1 befestigt ist. Dieser Keil 9 weist etwa mittig unter dem Halogen-Reflektorstrahler 5 seinen kleinsten, annähernd auf "Null" reduzierten Querschnitt auf, während dieser Querschnitt etwa mittig unter dem Halogen-Reflektorstrahler 6 am größten ist. Dieser Keil 9 ist in seiner Lage zum Gestell 1 einstellbar und befindet sich in einer solchen Höhenlage, daß seine untere, ebene Grundfläche etwa die Ebene einnimmt, in der die beiden Bahnen 4a,4b abgestützt sind. Dies bedeutet, daß sich die Unterseite der Bahnen 4a,4b etwa in einer Höhe mit der Unterseite des Keiles 9 befinden. Dabei muß jedoch sichergestellt sein, daß der Keil 9 nicht so tief eingestellt wird, daß er die Laufräderpaare 2,3 in ihrer Funktion beeinträchtigt.
Mit Abstand hinter dem Halogen-Reflektorstrahler 6 und auch hinter dem Laufräderpaar 3 befindet sich eine Presseinrichtung 12, die in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Walze gebildet ist. Diese Walze 12 wird von einem Gabelstück 13 aufgenommen, welches in einer Halterung 14 heb- und senkbar geführt
ist. Über eine Mutter 15 kann die Preßeinrichtung 12 auf die Dicke der miteinander zu verbindenden Bahnen 4a,4b eingestellt werden. Bedarfsweise ist es möglich, der Preßeinrichtung 12 eine vorgespannte Feder zuzuordnen, durch die die Preßeinrichtung 12 mit einer vorwählbaren Kraft gegen die Bahnen 4a,4b gedruckt wird.
Für das Verbinden bzw. Verschweißen der beiden Bahnen 4a,4b aus Polyurethan wird nun die Vorrichtung der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles 16 bewegt. Diese Bewegung kann dabei von Hand, besser jedoch über die vorerwähnte Antriebseinheit erfolgen. Für den Verbindungs- bzw. Schweißvorgang werden nun die beiden Bahnen 4a,4b im Stoß- bzw. Nahtbereich überlappend auf einer Unterlage 17 zusammengelegt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Überlappung beträgt normalerweise etwa 1,0 - 3,0 mm, wobei die Überlappung von der Dicke der Bahnen 4a,4b und von der Form der Seiten- bzw. Verbindungsflächen der Bahnen 4a,4b abhängig ist. Wenn diese Seiten- bzw. Verbindungsflächen, wie in Fig. 2 dargestellt, rechtwinklig zur Ebene der Bahnen 4a,4b verlaufen, kann die Überlappung verhältnismäßig klein vorgenommen werden. Verlaufen die Seitenbzw. Verbindungsflächen der beiden Bahnen 4a,4b jedoch spitzwinklig, ähnlich einem V-Stoß, kann die Überlappung etwas größer gewählt werden.
Die Vorrichtung der Fig. 1 wird nun so im Bereich der vorerwähnten Überlappung angesetzt, daß der Keil 9 am Anfang der beiden zu verbindenden Bahnen 4a,4b in den Bereich zwischen den beiden Bahnen 4a,4b eindringt. Bei der weiteren Bewegung der Vorrichtung werden nun die Verbindungsbereiche der beiden Bahnen 4a,4b, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, unter einem Winkel von etwa 60° gegeneinander hochgestellt, wobei jedoch der Querschnitt des Keiles 9 in Abhängigkeit von der vorgenom-
menen Überlappung so gewählt ist, daß zwischen den beiden Bahnen 4a,4b kein Spalt entsteht.
Bereits vor der Einleitung der Transport- bzw. Fahrbewegung der Vorrichtung bzw. des Gestells 1 wurden die Halogen-Reflektorstrahler 5,6 angeschaltet. Die von diesen Strahlern 5,6 abgegebene Wärme erwärmt nun die hochgestellten Verbindungsbereiche der beiden Bahnen 4a,4b. Durch den Halogen-Reflektorstrahler 5, der als Vorwärmer dient, werden die hochgestellten Verbindungsbereiche der beiden Bahnen 4a,4b auf eine Temperatur erwärmt, die geringfügig unterhalb der Aufschmelztemperatur liegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt diese Temperatur etwa 2000C. Bei dieser Temperatur werden die Ränder der zu verbindenden Bahnen 4a,4b langsam flüssig und es bilden sich die ersten Blasen. Dabei ist die Höhenlage des Halogen-Reflektorstrahlers 5 so gewählt, daß sich Brennpunkt der Wärmestrahlen etwa in dem Bereich befindet, in dem sich die unteren Seitenkanten der beiden Bahnen 4a,4b gerade noch berühren (Fig. 3).
Durch den nachfolgenden Halogen-Reflektorstrahler 6, dessen Brennpunkt der Wärmestrahl sich ebenfalls in dem oben erwähnten Bereich der unteren Seitenkanten der beiden Bahnen 4a,4b befindet, werden nun die Verbindungsbereiche der beiden Bahnen 4a,4b auf eine Temperatur von etwa 230 - 240"C nachgewärmt. Dabei ist diese Temperatur neben dem Werkstoff der Bahnen 4a, 4b auch stark von der Härte und der Farbe der beiden Bahnen 4a,4b abhängig, wobei grundsätzlich beide Bahnen 4a,4b aus dem gleichen Werkstoff und der gleichen Farbe bestehen sollten. Weiches Polyurethan muß langsamer, aber länger erwärmt werden als hartes Polyurethan. Schwarzes Polyurethan absorbiert wesentlich mehr Wärme und benötigt somit eine höhere Heizleistung. Bedarfsweise kann der Halogen-Reflektorstrahler 6 auch geringfügig nach hinten geneigt sein.
Die von Hand oder von einer Antriebseinheit durchgeführte Vorschubbewegung der Vorrichtung der Fig. 1 muß so gewählt werden, daß die erforderliche Anwärmung bzw. Aufheizung der Verbindungsbereiche der beiden Bahnen 4a,4b erreicht wird. Sowohl eine Überschreitung als auch eine Unterschreitung führt zu einer Beeinträchtigung der Verbindung. Um die unterhalb des Gestells stattfindene Erwärmung und Verschweißung der beiden Bahnen 4a,4b kontrollieren zu können, ist es möglich, das Gestell 1 mit einer besonderen Einsehoptik oder einem Endoskop zu versehen. In Abhängigkeit von dem optischen Bild der Verbindungsbereiche, insbesondere im Bereich des Halogen-Reflektorstrahlers 6, kann dann die Vorschubbewegung der Vorrichtung gewählt und gegebenenfalls auch die Einstellung der Halogen-Reflektorstrahler 5,6 vorgenommen werden.
Sobald diese Verbindungsbereiche der beiden Bahnen 4a,4b die angestrebte Aufschmelztemperatur erreicht haben - dies ist geringfügig hinter dem Ende des Keils 19 - werden die beiden Bahnen 4a,4b durch die Laufräder 3 nach unten und gleichzeitig durch die Schrägstellung der Laufräder 3 geringfügig gegeneinandergedrückt, so daß sich die flüssigen Ränder der beiden Bahnen 4a,4b miteinander verbinden. Sofort hinter dieser Verbindung wird die Preßeinrichtung 12, die den Nahtbereich zusammendrückt und damit die Bildung von Kerben in der Schweißnaht ausschließt. Gleichzeitig werden durch diesen Preßvorgang auch noch eventuell vorhandene Blasen beseitigt. Die miteinander zu verbindenden Bahnen 4,4b sind im Bereich der Schweißnaht bis zum Grund verschweißt.
Die Querschnittsform und die Länge des Keiles 9 muß ebenfalls in Abhängigkeit von der Dicke der miteinander zu verbindenden Bahnen und dem Grad der Überlappung gewählt werden. Auch der Winkel, der für die Hochstellung der Verbindungsbereiche der
beiden Bahnen 4a,4b ausschlaggebend ist, muß entsprechend gewählt werden. Dies bedeutet, daß in Abhängigkeit der zu verbindenden Bahnen 4a,4b der jeweils dazu geeignete Keil 9 ausgewählt werden muß. In Abhängigkeit von diesem Keil 9 und der Hochstellung der beiden Bahnen 4a,4b im Verbindungsbereich werden die Halogen-Reflektorstrahler 5,6 in ihrer Lage eingestellt.
In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es möglich, die als Walze ausgebildete Preßeinrichtung 12 durch eine geneigte Platte zu ersetzen, die in vorteilhafter Weise unter der Kraft einer Feder über die zusammengefügten Bahnen 4a,4b gleitet. In Abhängigkeit von der erforderlichen Anwärmung bzw. Aufheizung ist es möglich, für den durch den Halogen-Reflektorstrahler 5 gebildeten Vorwärmer zwei ebenfalls hintereinander angeordnete Halogen-Reflektorstrahler 5 zu verwenden. Ferner kann ein weiteres Laufradpaar vorgesehen sein, welches ebenfalls hinter dem Halogen-Reflektorstrahler 6 angeordnet ist und in gleicher Weise wie das Laufradpaar 3 ausgebildet sein kann.

Claims (14)

P lööa Philippine GmbH & Co. Technische Kunststoffe KG, Max-Schwarz-Straße 23, 5420 Lahnstein 2 Schutzansprüche
1. Vorrichtung zum Verbinden der Seitenflächen von zwei parallel zueinander angeordneten Bahnen aus Polyurethan, bestehend aus einer die Verbindungsbereiche der beiden Bahnen erwärmenden Heizeinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizeinrichtung (5,6) aus mindestens einem Vorwärmer (5) und einem Nachwärmer (6) gebildet ist, die in einem über der zu erzeugenden Naht verfahrbaren, sich über Laufräder (3) auf den geringfügig überlappend verlegten Bahnen (4a,4b) abstützenden Gestell (1) mit Abstand voneinander angeordnet sind und daß das Gestell einen die Verbindungsbereiche der beiden Bahnen (4a,4b) im Bereich von Vor- und Nachwärmer (5) hochstellenden Keil (9) besitzt und mit Abstand hinter dem Nachwärmer (6) eine gegen die Verbindungsnaht anstellbare Preßeinrichtung (12) aufnimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen dem Vorwärmer (5) und dem Nachwärmer (6) einstellbar ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorwärmer (5) und/oder der Nachwärmer (6) heb- und senkbar und/oder in der Neigung einstellbar am Gestell (1) befestigt sind.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorwärmer (5) und der Nachwärmer (6) als Halogen-Reflektorstrahler ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Keil (9) höheneinstellbar am Gestell (1) befestigt ist.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Keil (9) auswechselbar am Gestell (1) befestigt ist.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gestell (1) mit mindestens zwei Laufräderpaaren (3) versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Laufräder (3) des in Bewegungsrichtung hinten befindlichen Laufräderpaares (3) nach vorne spitzwinklig angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Preßeinrichtung (12) federnd gelagert ist.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Preßeinrichtung (12) als Walze ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Preßeinrichtung (12) durch eine geneigte Platte gebildet ist.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Gestell (1) eine Antriebseinheit zugeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebseinheit abnehmbar am Gestell befestigt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebseinheit aus einem regelbaren Motor und/ oder Getriebe gebildet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993008015A1 (de) * 1991-10-25 1993-04-29 Helmut Piller Vorrichtung zur temperierung thermoplastischer beläge
WO1997027041A3 (de) * 1996-01-27 1998-02-26 Weidenhammer Packungen Verfahren zur herstellung von hülsen aus kartonverbundmaterial, vorrichtung zur durchführung des verfahrens und hierbei verwendetes verbundmaterial

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WO1997027041A3 (de) * 1996-01-27 1998-02-26 Weidenhammer Packungen Verfahren zur herstellung von hülsen aus kartonverbundmaterial, vorrichtung zur durchführung des verfahrens und hierbei verwendetes verbundmaterial

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