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Verfahren zum Verleimen oder Verkleben von Platten aus Holz oder anderen
Stoffen Beim Verleimen zweier oder mehrerer übereinandergeschichteter Holzplatten
ist es in manchen Fällen erwünscht, die Holzplatten vor der Verleimung behelfsmäßig
miteinander zu verbinden. Beispielsweise ist dies bei der Herstellung von Flugzeugpropellern
aus einzelnen dünnen Holzplatten der Fall, die beim Aufeinanderschichten leicht
verrutschen. Würde es eine einfache Möglichkeit geben, die einzelnen Platten zunächst
innerhalb sehr kurzer Zeit behelfsmäßig miteinander zu verbinden, so wäre dies ein
erheblicher Fortschritt, der auch bei Herstellung anderer Gegenstände aus miteinander
zu verleimenden Körpern von Vorteil sein würde. Gegenstand der Erfindung ist ein
Verfahren, das diesen gewünschten Vorteil in überraschend einfacher Weise ermöglicht.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß die aneinandergelegten Körper
nur an einzelnen Stellen ihrer aufeinanderliegenden Flächen durch ein entsprechend
räumlich begrenztes Hochfrequenzfeld, insbesondere ein Ultrakurzwellenfeld mit einer
Wellenlänge von weniger als roo m, zusammengefügt werden. Der Gedanke, elektrische
Hochfrequenzfelder zum beschleunigten Verleimen von Gegenständen zu verwenden, ist
an sich bereits vorgeschlagen worden. Die Erfindung zeigt jedoch eine Möglichkeit,
dieses Verfahren in einer völlig neuartigen Weise anzuwenden.
Das
Verfahren nach der Erfindung bietet erstmalig die Möglichkeit, miteinander zu verleimende
Körper nur stellenweise, und zwar innerhalb kürzester Zeit, miteinander zu verleimen.
Praktische Versuche haben gezeigt, daß nach dem Verfahren nach der Erfindung die
stellenweise Verleimung von Platten schon innerhalb weniger Sekunden, gegebenenfalls
sogar innerhalb eines Bruchteiles einer Sekunde, beendet sein kann.
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Eine besonders vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß an zwei oder je zwei einander gegenüberliegenden
Stellen der Außenseiten der beiden aneinandergelegten Platten je eine an einen Hochfrequenzerzeuger
angeschlossene Elektrode angelegt wird, deren den. Platten zugewandte Fläche der
Größe der zu verleimenden Stelle angepaßt ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand :der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsib#ei:spi,ele erläutert: In Fig. i sind zwei Platten i
und a dargestellt, die unter Zwischenfügung einer Leimschicht 3 aufeinanderliegen.
Zwei kleine, plattenförmige Elektroden q. und 5 sind zu beiden Seiten des Plattenstapels
einander gegenüberliegend angeordnet. Werden die Elektroden mittels der Leitungen
6 und 7 an die Klemmen eines geeigneten Hochfrequenzerzeugers angeschlossen, so
breitet sich zwischen ihnen ein elektrisches Hochfrequenz-Kondensatorfeld aus, das
in dem zwischen den Elektroden befindlichen Teil` der Leimschicht, insbesondere
durch Dipolverluste, Wärme erzeugt. Auch in dem zwischen den Elektroden befindlichen
Teil der beiden Platten wird Wärme erzeugt, doch ist die Wärmebildung in der Leimmasse
in der Regel erheblich größer. Die Leimschicht wird also durch die Einwirkung des
Hochfrequenzfeldes schnell zum Abbinden gebracht, und zwar nur an derjenigen Stelle,
die sich zwischen den beiden Elektroden befindet. Dies ist der wesentliche Vorteil
des Verfahrens nach der Erfindung: Obwohl die Verleimung nur auf einem verhältnismäßig
kleinen Teil der gesamten Leimfläche durchgeführt ist, so haften doch die beiden
Platten bereits unverrückbar aneinander, wodurch ihre weitere Behandlung sehr erleichtert
wird. Vorteilhaft ist es, die Elektroden so stark an die Platten anzudrücken, daß
die Platten mittels der Elektroden zusammengepreßt werden, da hierdurch die Festigkeit
der Verleimung erhöht wird. Die so miteinander verhafteten Platteng können später
in an sich bali.eb@i@ger Weise auch auf der gesamten Leimfläche verleimt werden.
Beispielsweise können die Platten bei Verwendung eines Leimes, der im Laufe der
Zeit von selbst erhärtet, so lange, zweckmäßig unter Druck, liegenbleiben, bis die
gesamte Leimfläche erhärtet und abgebunden ist. Es ist aber auch möglich, die Verleimung
durch Wärmezuführung beschleunigt zu vollenden. Beispielsweise kann dies in einem
Heizraum oder mittels elektrisch beheizter Druckplatten erfolgen. Besonders vorteilhaft
ist es jedoch, auch für diese völlige Verleimung elektrische Hochfrequenzfelder
zu verwenden, indem der Körper zwischen so bemessenen Elektroden angeordnet wird,
daß die gesamte Leimfläche der Einwirkung des Feldes ausgesetzt ist. Beispielsweise
können hierzu draht- oder stabförmige Elektroden längs der Leimfugenkanten angeordnet
werden, so daß das Feld die Leimfuge in Richtung der Leimfläche durchdringt.
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Die Größe und Form der Elektroden kann je nach Bedarf beliebig gewählt
werden. Gewöhnlich werden schon verhältnismäßig kleine Elektroden ausreichend sein.
Gute Verleimungen sind mit stabförmigen Elektroden mit ebener Stirnfläche und einem
Durchmesser von etwa 5 mm erzielt worden. Je nach Bedarf können aber auch andere
als runde Elektrodenformen verwendet werden: Beispielsweise können die den Platten
zugewandten Flächen der Elektroden streifenförmig sein, so daß auch die stellenweise
Verleimung der Platten streifenförmig ist.
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Die zur Durchführung der örtlichen Verleimung erforderliche Zeitspanne
ist unter anderem von der an die Elektrode angelegten Spannung abhängig: Je höher
die Spannung, um so kleiner die Zeitspanne. Man ist also bestrebt, mit möglichst
hoher Spannung zu arbeiten. Die Spannung läßt sich aber nicht beliebig erhöhen,
da es sonst zu Durchschlägen durch die zu verleimenden Körper kommt. Gemäß der weiteren
Ausbildung der Erfindung werden daher Mittel vorgesehen, die die Durchschlagfestigkeit
der zu verleimenden Körper erhöhen. Ein besonders einfaches Mittel hierfür besteht
darin, daß zwischen den Elektroden. und den zu verleimenden Körpern eine Zwischenschicht
von hoher Durchschlagfestigkeit und möglichst auch geringem dielektrischen Verlustwinkel
angeordnet wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zwischenschicht über den
Rand der Elektrodenstirnfläche hinausragt. Auch können die Elektroden, zum mindesten
an ihrem dem Körper zugewandten Ende, vorteilhaft mit einem Stoff hoher Durchschlagfestigkeit
umgeben werden. Meist ist es günstig, für diese Zwischenschicht bzw. für diese Elektrodenumhüllung
solche Stoffe auszuwählen, die außerdem ein schlechtes Wärmeleitvermögen haben.
Bestehen dagegen die zu verleimenden Körper aus thermoplastischen Stoffen, so ist
es vorteilhaft, wenn die Zwischenschicht bzw. die Umhüllung gut wärmeleitend ist,
damit sie die Wärme von der Oberfläche des Körpers ableitet und ein Eindrücken der
Elektroden verhütet. Unter Umständen wird es bei thermoplastischen Stoffen sogar
zweckmäßig sein, Kühlmittel an den Elektroden vorzusehen, um eine zu große Wärmebildung
an der nicht zu verleimenden Oberfläche der Körper zu vermeiden. Beispielsweise
können hierzu die Elektroden mit Kühlrippen versehen werden.. Auch die mechanischen
Eigenschaften der für die Zwischenschicht bzw. die Umhüllung zu verwendenden Stoffe
müssen zweckmäßig möglichst gut sein.
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Als Stoff für eine Zwischenlage hat sich bei praktischen Versuchen
an zu verleimenden Holzplatten Glimmer bewährt, wodurch eine Heraufsetzung
der
Hochfrequenzspannung auf den fünffachen Wert und hiermit eine Abkürzung der Leimungszeit
auf Bruchteile einer Sekunde möglich ist. Weitere geeignete Stoffe für Zwischenschichten
und Umhüllungen sind Kallit, Kondensa C, Calan, Myca,lex (eingetragen e War.enzeiahen),
Aluminiumoxyd.
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Einige Ausführungsbeispiele für die Anwendung von Zwischenschichten
und Umhüllungen sind in den Fig. 2 bis 5 gezeigt.
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In Fig. 2 sind die Teile i bis 7 die gleichen wie bei Fig. r. Zur
Erhöhung der Durchschlagfestigkeit sind zwischen den Elektroden und den Platten
i und 2 noch Zwischenschichten 8 und 9 aus Glimmer od. dgl. vorgesehen, die über
die Stirnfläche der Elektroden um ein beträchtliches Maß hinausragen. Fig. 3 zeigt
die Anwendung derartiger Zwischenschichten bei stabförmigen Elektroden q. und 5.
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In Fig. 4. und 5 sind zwei Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen
die Elektroden 4 und 5 mit Überzügen io und ii aus einem Stoff hoher Durchschlagfestigkeit
versehen sind.
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Außer den in Fig. i bis 5 gezeigten Elektrodenformen können für die
Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung auch beliebige andere Elektrodenformen
verwendet werden. Beispielsweise können, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, Elektroden
verwendet werden, deren Stirnenden aus einer größeren Anzahl in Abständen voneinander
angeordneter Stempel bestehen. Fig. 7 zeigt eine Elektrode mit gitterartiger Stirnfläche,
so daß die örtliche Verleimung der Körper gitterförmig wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann vielfach vorteilhaft in kontinuierlichem
Arbeitsgang, also als Durchlaufverfahren, durchgeführt werden, wofür in den Fig.
8 und 9 zwei Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In Fig. 8 sind die Teile i bis 7
wiederum die gleichen wie in Fig. i, doch sind die Elektroden d. und 5 samt ihren
Durchschlagschutzumhüllungen io und i i rollenförmig ausgebildet. Die Teile i bis
3 werden durch geeignete Mittel zwischen den Elektroden hindurchgeschoben., so daß
die Rollen auf den Platten i und 2 entlang laufen. Die steif ausgeführten Stromzuführungsleitungen
6 und 7 sind mit Gelenken 12 und 13 versehen und werden mittels der Federn 1,4 und
15 an die Platten i und 2 angedrückt. Hierdurch wird eine streifenförmige Verleimung
der Platten i und 2 erzeugt. Werden zusätzlich. noch Mittel vorgesehen, die während
der Bewegung der Platten bzw. Elektroden den zugehörigen Hochfrequenzerzeuger absatzweise
ein- und ausschalten, so kann mit der gleichen Einrichtung eine Verleimung in Form
einer gestrichelten oder auch punktierten Linie erzeugt werden. Das gleiche kann
auch ohne Ein- und Ausschalten des Hochfrequenzerzeugers dadurch erreicht werden,
daß die Rollenelektroden durch geeignete Mittel absatzweise hochgehoben und wieder
aufgesetzt werden.
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Auch Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur reihenweisen Herstellung
einer größeren Anzahl punktförmiger Verleimungen. Die Anordnung ist ähnlich der
in Fig. 8 gezeigten, doch sind hier die auf den Platten entlang laufenden Elektroden
sternförmig ausgebildet. Die Federn 1,4 und 15 zum Andrücken der Elektroden sind
hier in die einzelnen Sternarme verlegt, die entsprechend nachgiebig ausgebildet
sind, um ein gutes Aufliegen der Elektrodenstirnflächen auf den Platten zu gewährleisten.
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Beim Arbeiten mit sehr hohen Spannungen und somit sehr kurzen Verleimungszeiten
muß man darauf bedacht sein, daß es nicht durch zu lange Wärmeeinwirkung zu Überhitzungen
kommt. Beim Arbeiten im Durchlaufverfahren, beispielsweise mit den in Fig. 8 und
9 gezeigten Anordnungen, kann dies durch entsprechende Einregelung der Durchlaufgeschwindigkeit
der Platten erreicht werden, die entsprechend der gewählten Spannung und Frequenz
festgelegt wird. Bei punktförmiger Verleimung ist dies jedoch nicht ohne weiteres
möglich. In solchen Fällen werden daher vorteilhaft Mittel vorgesehen, die die Wärmezufuhr,
beispielsweise also die Einwirkungsdauer der Hochfrequenzenergie, mittels geeigneter
Schalter o.d. dgl. selbsttätig begrenzen. Einige Ausführungsbeispiele hierfür sind
in den Fig. io und 12 wesenthaft gezeigt.
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In Fig. io ist die Elektrode 5 feststehend angeordnet, die Elektrode
q. dagegen beweglich an einem Bedienungshebel 16 angebracht, der im Ruhezustand
von einer Feder 17 in angehobener Stellung gehalten wird. Ferner ist an dem Hebel
16 ein elektrischer zweipoliger Schalter 18 angebracht, und zwar unter Zwischenschaltung
eines beispielsweise federbetätigten Zeitwächters i9. Eine Feder 2o hält den Schalter
18 im Ruhestand ebenfalls in angehobener Stellung. Der Schalter 18 liegt in den
Stromzuführungsleitungen 6 und 7. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende:
Die zu verleimenden Teile werden auf die Elektrode 5 aufgelegt, worauf die Elektrode
q. durch Niederdrücken des Hebels 16 auf die zu verleimende Stelle aufgedrückt wird.
Der Hebel 16 bewegt hierbei zwangläufig den Schalter 18 abwärts, so daß dieser den
Hochfrequenzstromkreis schließt. Gleichzeitig wird der Zeitwächter i9 in Tätigkeit
gesetzt, der nach Ablauf einer einstellbaren Zeit eine Verriegelung freigibt, so
daß die Feder 2o den Schalter 18 wieder hochhebt und den Stromkreis unterbricht,
obwohl der Hebel 16 noch niedergedrückt wird. Die Verleimungsdauer ist hiermit durch
den Zeitwächter festgelegt und endet gegebenenfalls schon vor dem Augenblick, in
der de:r Bedienungsmann den Hebel 16 willkürlich wieder anhebt.
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Statt der in Fig. io gezeigten völligen Unterbrechung des Hochfrequenzstromkreises
kann zur Schonung der elektrischen Teile gegebenenfalls auch eine Schwächung der
Hochfrequenzenergie erfolgen, wie dies beispielsweise in Fig. i i gezeigt ist. Die
Anordnung ist ähnlich der in Fig. io gezeigten, jedoch mit dem Unterschied, daß
in dem Hochfrequenzstromkreis statt des Schalters 18 Kondensatoren 21 und 22 vorgesehen
sind. Jeder dieser beiden Kondensatoren besteht aus zwei im Abstand voneinander
angeordneten Elektrodenplatten, die sich beim Niederdrücken des Hebels 16 einander
nähern
und nach Ablauf des Zeitwächters i9 wieder voneinander entfernen.
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Statt der Kondensatoren 2i und 22 können auch Spulenpaare verwendet
werden, so daß die Steuerung statt mit kapazitiver mit induktiver Kopplung erfolgt.
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Eine andere Möglichkeit zur Begrenzung der Einschaltdauer des Hochfrequenzstromkreises
besteht darin, daß bei Verwendung der in Fig. io gezeigten Anordnung der Schalter
18 nicht unmittelbar den Hochfrequenzstromkreis einschaltet, sondern einen Steuerstromkreis
schließt, der seinerseits den Hochfrequenzstromkreis in geeigneter Weise ein- und
ausschaltet, beispielsweise in an sich bekannter Weise durch Gittersteuerung mittels
einer Kippschwingschaltanordnung.
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Da die erforderlicheEinwirkungsdauer derHochfrequenzenergie im wesentlichen
von der Hochfrequenzspannung abhängig ist, während die übrigen elektrischen Größen
im allgemeinen leicht konstant gehalten werden können, kann es vorteilhaft sein,
Mittel vorzusehen., durch die die Einwirkungsdauer der Hochfrequenzenergie selbsttätig
in Abhängigkeit von der Höhe der Hochfrequenzspannung begrenzt wird. Eine besonders
vorteilhafte Schaltanordnung hierfür ist in Fig. 12 gezeigt. Im Stromkreis eines
nicht dargestellten Relais, das von dem in Fig. io gezeigten Schalter 18 abgeschaltet
werden kann, liegt eine Steuergitterröhre 23. Der Gitterstromkreis dieser Röhre
enthält in für andere Zwecke bekannter Weise einen Kondensator 24 und Widerstände
25 und 26 und führt über die beiden Gleichrichter 27 und 28 zu den beiden Elektroden
29 und 3o, die mit dem Schwingkreis 31 des Hochfrequen.zerzeugers kapazitiv gekoppelt
sind. Hierdurch ist die Gitterspannung der Steuerröhre von der Spannung des Schwingkreises
abhängig, so daß die Steuerröhre den Relaisstrom entsprechend .der Größe der Hochfrequenzspannung
selbsttätig steuert. Diese Schaltanordnung zur zeitlichen Begrenzung der Einwirkungsdauer
eines elektrischen Hochfrequenzfeldes -kann in gleicher Weise wie die in Fig. io
und ii gezeigten Zeitbegrenzungsanordnungen auch bei der Hochfrequenzbehandlung
einesGutes zu irgendwelchen anderen Zwecken mit Vorteil verwendet werden.
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Das Verfahren nach der Erfindung und die zu seiner Durchführung vorteilhaft
anwendbaren Anordnungen sind nicht an die beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden,
sondern können in mannigfacher Weise abgewandelt werden. So können beispielsweise
auchmehr als zwei übereinandergeschichtete Platten bzw. Körper erfindungsgemäß örtlich
beschränkt miteinander verleimtwerden. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 können
die Elektroden statt der Rollenform auch die Form einer Walze haben. Beim Verleimen
besonders dünner Platten im Durchlaufverfahren ist es vorteilhaft, Mittel vorzusehen,
die die Platten bereits vor dem Einlaufen in die Verleimungsstellung zusammendrücken.
Das Verfahren nach der Erfindung kann ferner nicht nur zum Verleimen von Holzteilen
verwendet werden, sondern auch zum Verleimen oder Verkleben beliebiger anderer Werkstoffe,
beispielsweise thermoplastischer Stoffe oder sonstiger Kunstmassen. Auch Gewebestoffe
können erfindungsgemäß stellenweise verleimt werden, beispielsweise in der Bekleidungsindustrie
zum Aufeinanderhaften einer größeren Anzahl zuzuschneidender Stoffbahnen oder zum
behelfsmäßigenHeften der zugeschnittenen Teile bei der Weiterbearbeitung. Ebenso
ist es für das Verfahren nach der Erfindung gleichgültig, welcher Art die zu verwendenden
Leime sind, sofern nur ihr Abbinden bzw. Erhärten durch Wärmezufuhr erfolgt oder
beschleunigt werden kann. Mit besonderem Vorteil können folienartige thermoplastische
Kunstharzleime verwendet werden. In manchen Fällen wird es ferner genügen, wenn
nicht die ganzen sich berührenden Flächen der Körper mit einem Leim-bzw. Klebstoff
versehen werden, sondern nur an einzelnen. Stellen, und zwar vorzugsweise an den
für die örtliche Verleimung vorgesehenen Stellen. Dies wird beispielsweise dann
möglich sein, wenn schon die örtliche Verleimung als Dauerverbindung genügt, ohne
daß nach der örtlichen Verleimung noch eine Verleimung der ganzen Flächen erfolgt.
Bei Körpern aus thermoplastischen Stoffen, die sich ohne ein besonderes Leim- oder
Klebemittel schon allein durch Wärmezufuhr miteinander verbinden, kann auch zur
Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung auf die Anwendung eines besonderen
Leim- oder Klebemittels verzichtet werden.