DEP0056480DA - Verfahren zum dielektrischen Nahtschweißen von thermoplastischen Kunststoff-Folien im Hochfrequenzfeld - Google Patents

Description

Kunststoff-Folien werden vorwiegend zur Herstellung von Regenmänteln, Tischdecken, Umhängen u.dgl. verwendet und wie Textilien genäht. Da durch die Perforation der Nadelstiche die Festigkeit der Stoffe an den Nähten stark beeinträchtigt wird, und auch gasdichte Artikel aus Kunststoffen hergestellt werden sollen, werden teilweise starke Folien mit geheizten Werkzeugen zusammengeschweisst, z.B. Faltboothäute, Schuhteile etc. Dünne Folien, wie sie für Regenmäntel u.dgl. verwendet werden, lassen sich damit nicht verschweissen.

Hierzu ist man dazu übergegangen, diese Stoffe im hochfrequenten Wechselfeld zu verschweissen, d.h. die Wärmeentwicklung in einem verlustbehafteten Dielektrikum zwischen zwei Kondensatorbelegen wird nutzbar gemacht und durch entsprechende Dosierung von Frequenz und Feldstärke zur Schmelzwärme getrieben. Dabei stellt die Kunststoff-Folie das verlustbehaftete Dielektrikum dar; die Kondensatorbelege sind der gewünschten Schweissnaht entsprechend geformte Elektroden. Dabei ergibt sich der Nachteil, dass für jede verschiedene Nahtform entsprechend geformte Elektroden verwendet werden müssen. Es besteht die Forderung, Nähte so zu verschweissen, wie sie z.B. auf einer Nähmaschine genäht werden, also kontinuierlich.

Um das zu erreichen liegt es nahe, die Elektroden als angetriebene Rollen auszubilden, zwischen denen die zu verschweissenden Folien durchlaufen. Dabei treten folgende Schwierigkeiten auf:

Die im Material zu entwickelnde Wärmemenge ist abhängig von der Frequenz und von der Stärke des Hochfrequenzfeldes. Das Verhältnis liegt so, dass mit noch wirtschaftlich gut zu erzeugenden Frequenzen hart an der Grenze der Durchbruchsfeldstärke der Stoffe gearbeitet werden muss. Da bei Luftzwischenräumen z.B. vor und hinter den stetig laufenden Rollen die Feldspannung so hoch ansteigen kann, dass die Spannungsfestigkeit der Folien überschritten wird, würde dies zur Zerstörung vor allem der Schweissnaht (Abreissfunken), besonders auch zur Beschädigung der Elektroden führen. Um die Feldstärke so gering zu halten, dass die Durchbruchsfeldstärke nicht erreicht wird, müsste die Frequenz des Feldes wesentlich erhöht werden. Dieser Erhöhung sind aber, besonders in Bezug auf den Hochfrequenz erzeugenden Generator, wirtschaftliche Grenzen gesetzt.

Diese Nachteile können bei einem Verfahren zum dielektrischen Nahtschweissen von thermoplastischen Kunststoff-Folien vermieden werden, wenn erfindungsgemäss die Schweissnaht aus vielen, aneinandergereihten und ineinander verlaufenden Einzelschweissungen gebildet wird, und Schweissvorgang und Transportbewegung zeitlich nacheinander in mechanischer Abhängigkeit voneinander erfolgen, und zwar so, dass die Elektroden (Flächen oder Rollen) während der Transportbewegung stromlos sind, sodass während der Transportbewegung keine Abreissfunken entstehen können.

Dieser Vorgang lässt sich beispielsweise an einer normalen Textilnähmaschine anschaulich machen. Anstelle der Nadel kann eine dem Schweissnahtstück entsprechende Elektrode eingesetzt werden, welche einer zweite Elektrode anstelle der Nadelstichplatte selbst gegenübersteht. Betrachtet man eine Umdrehung der Maschine, so senkt sich, wie die Nadel, die obere Elektrode bis auf die eingelegte zu verschweissende Folienoberfläche und wird an diese angedrückt. Die von einem Generator gelieferte HF-Energie wird den Elektroden zugeführt, worauf sich der zwischen den Elektroden befindliche Stoff zur Schmelzwärme erhitzt; im weiteren Verlauf der Umdrehung wird die Energiezufuhr unterbunden, die obere Elektrode angehoben und der zu verschweissende Stoff durch den Transporteur weitergeschoben, worauf sich der Vorgang wiederholt. Die Steuerung der Energiezufuhr kann sowohl galvanisch durch gesteuerten Unterbrecher oder bei kleinen Leistungen durch gesteuerten Kurzschlusskontakt, als auch kapazitiv durch abhängig angetriebenen Kondensator erfolgen. Die Elektroden können sowohl einseitig geerdet, als auch beide spannungsführend sein. Die Elektroden können auch selbst transportierend sein, wie Rollen, welche während des Schweissvorganges ruhen und nach Abschaltung der Energie durch Drehung den Weitertransport des zu schweissenden Stoffes vornehmen, oder sich selbst auf der Stoffbahn transportieren.

Claims (5)

1.) Verfahren zum dielektrischen Nahtschweissen von thermoplastischen Kunststoff-Folien im Hochfrequenzfeld, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissnaht aus vielen, aneinandergereihten und ineinander verlaufenden Einzelschweissungen gebildet wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schweissvorgang und Transportbewegung zeitlich nacheinander und in mechanischer Abhängigkeit voneinander erfolgen, wobei die Elektroden (Flächen oder Rollen) während der Fortbewegung stromlos sind.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezufuhr zu den Elektroden abhängig von dem zeitlichen Ablauf von Schweissvorgang und Transportbewegung sowohl galvanisch durch Unterbrecher oder Kurzschlusskontakt als auch kapazitiv durch abhängig angetriebenen Kondensator gesteuert wird.

4.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Energiezufuhr in Abhängigkeit von dem zeitlichen Ablauf von Schweissvorgang und Transportbewegung durch elektrische Steuerung der Hochfrequenz erzeugenden Generatoren vorgenommen wird.

5.) Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass Rollenelektroden während des Schweissvorganges nicht angetrieben werden.