PL218543B1 - Sposób krawędziowego zespalania arkuszy tworzyw sztucznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób krawędziowego zespalania arkuszy tworzyw sztucznych. W szczególności, przedmiot wynalazku pozwala na zespolenia tafli lub arkuszy tworzyw sztucznych, zwłaszcza transparentnych, twardych tafli PMMA (polimetakrylan metylu-pleksi) za pomocą lasera, szczególnie CO2, w celu uzyskania formy przestrzennej.

Znanych jest wiele sposobów zespolenia ze sobą arkuszy czy tafli szkła, PMMA i tym podobnych tworzyw transparentnych za pomocą również transparentnych żywic, klejów UV, czy też foli klejących.

W większości przypadków chodzi głównie o uzyskanie połączeń odpornych na silne uderzenia, nacisk i skrajne warunki atmosferyczne. Wszystkie te znane metody polegają na użyciu substancji lub materiału klejącego w taki sposób, że zostają nimi pokryte całe płaszczyzny tafli, a tafle spaja się ze sobą całą płaszczyzną. Niepożądane jest w tych przypadkach pozostawienie między taflami jakiejkolwiek ilości powietrza. Przestrzeń między taflami jest zawsze dokładnie wypełniona.

Powyższe metody pozwalają i są nastawione na uzyskanie bardzo trwałych i niebywale wytrzymałych połączeń, ale proces zespolenia utrudnia lub wręcz uniemożliwia połączenie ze sobą w sposób dokładny większej ilości tafli. W wielu przypadkach zespolenie kilku tafli tworzywa nie odbywa się jednocześnie, lecz poprzez dokładanie i utrwalanie kolejnych warstw. Tak dzieje się np. w przypadku klejenia żywicami czy klejami UV, gdzie warstwy nakłada się na siebie i utrwala kolejno poprzez użycie promieniowania UV. Ponieważ szkło lub tworzywo zatrzymuje promieniowanie UV, jednoczesne zespolenie od kilku do kilkunastu warstw staje się nierealne. Proces ten jest trudny, czasochłonny i kosztowny. Często wprowadzenie nadruku, czy innych świadomych zanieczyszczeń uniemożliwia równomierne rozprowadzenia kleju na powierzchniach klejonych tafli, powstawanie niepożądanych bąbelków powietrza i rozwarstwień znacznie pogarszających trwałość i efekt wizualny.

Znane są również metody klejenia tworzyw sztucznych poprzez wprowadzenie pomiędzy dwa arkusze dwustronnie klejącej folii, ale uzyskanie w ten sposób wielowarstwowej bryły jest niemożliwe, ponieważ klejone powierzchnie muszą być elastyczne i stykać się ze sobą za pośrednictwem folii klejącej dopiero w czasie przechodzenia przez wałki pracy. Technika ta nadaje się idealnie do naklejania na sztywne podłoże elastycznych arkuszy.

Znane są również techniki zgrzewania folii i cienkich tworzyw sztucznych za pomocą zgrzewarek. Polega to na tym, iż najczęściej dwie warstwy folii lub cienkiego tworzywa stosowanego na przykład do produkcji artykułów biurowych, czy worków zetknięte ze sobą zostają poddane działaniu odpowiednio wysokiej temperatury poprzez fizyczny kontakt z elementami grzewczymi, przez co zostają ze sobą zgrzane niewielką powierzchnią.

Inne sposoby łączenia ze sobą płyt z polimetakrylanu metylu poprzez rozgrzewanie i stykanie ze sobą krawędziami w celu uzyskania formy przestrzennej, na przykład równoległoboku (akwarium). Jednak w tym przypadku za krawędź uważa się grubość płyty opisując płytę jako figurę płaską - prostokąt, a nie przestrzenną - sześcian. W takim rozumieniu krawędzią nie jest tu linia zetknięcia się dwóch płaszczyzn, tylko cała płaszczyzna boczna sześcianu (głębokość/grubość) - płyty polimetakrylanu metylu.

Znane są również metody spawania laserem. Spawanie laserowe polega na stapianiu obszaru styku łączonych przedmiotów ciepłem otrzymanym w wyniku doprowadzenia do tego obszaru skoncentrowanej wiązki światła koherentnego, o bardzo dużej gęstości mocy. Spawanie odbywać się może na kilka sposobów. Poprzez technikę z jeziorkiem spoiny, jak w klasycznym spawaniu łukowym lub technikę z pełnym przetopieniem złącza, w jednym przejściu lub wielowarstwowo, bez lub z materiałem dodatkowym, czyli techniką z oczkiem spoiny.

Możliwe konfiguracje łączonych elementów za pomocą spawania laserowego (spawy: kątowy, pachwinowy, osiowy kołowy, zakładkowy, promieniowy, grzbietowy) prezentowane w różnych publikacjach i ofertach producentów laserów przeznaczonych, do spawania, których głowice można ustawiać pod różnym kątem w stosunku do spawanych elementów nie biorą pod uwagę sposobu krawędziowego zespolenia tafli lub arkuszy tworzyw sztucznych prezentowanego w przedmiocie wynalazku. W przypadku spawania laserem promień lasera wprowadzany jest zawsze pomiędzy elementy stykające się ze sobą nawet niewielkimi płaszczyznami równolegle do nich a jeśli ich powierzchnia jest zbyt mała stosowany jest materiał dodatkowy.

Sposób krawędziowego zespalania arkuszy tworzywa sztucznego, według wynalazku, w którym zespolenie arkuszy tworzyw sztucznych następuje poprzez użycie lasera polega na tym, że arkusze tworzywa sztucznego wycina się laserowo z nadmiarem na odcięcie, przy czym podczas wycinania

PL 218 543 B1 laserem na krawędzi arkuszy tworzywa sztucznego tworzą się nadlewki. Nadlewki te stanowią dystanse. Następnie, wycięte arkusze tworzywa sztucznego z nadmiarem umieszcza się na stole urządzenia wyposażonego w głowicę lasera w stosie jeden nad drugim, głowicę lasera ustawia się prostopadle lub prawie prostopadle do powierzchni arkuszy tworzywa sztucznego i wycina się promieniem lasera dowolny kształt w taki sposób, że promieniem lasera odcina się nadmiary od arkuszy tworzyw sztucznych ułożonych w stos. Jednocześnie, zespala się przyległe arkusze tworzyw sztucznych na krawędzi odcięcia nadmiarów od arkuszy tworzyw sztucznych.

Korzystnie jest, kiedy przed ułożeniem arkuszy tworzyw sztucznych z nadmiarami, w arkuszach tworzywa sztucznego wykonuje się pasery, korzystnie wykonane w nadmiarach arkuszy tworzywa sztucznego.

Korzystnie jest również, kiedy pasery mają postać okrągłych otworów, przy czym jest również korzystnie kiedy w paserach mających postać okrągłych otworów umieszcza się łączniki w postaci nitów lub śrub.

Korzystnie, pomiędzy arkuszami tworzyw sztucznych umieszcza się podkładki.

Inna korzystna cecha wynalazku przejawia się w tym, że na powierzchnię arkuszy tworzywa sztucznego nanosi się warstwę dystansową poprzez napylenie lakieru albo na powierzchnię arkuszy tworzywa sztucznego nanosi się warstwę dystansową poprzez nadrukowanie.

Kolejna korzystna cecha polega na tym, że warstwę dystansową nanosi się powierzchniowo albo warstwę dystansową nanosi się miejscowo.

Wynalazek zobrazowano bliżej na rysunku, na którym:

figura 1 przedstawia stos arkuszy tworzywa sztucznego w trakcie wycinania z nadmiarem na odcięcie, figura 2 przedstawia arkusz tworzywa sztucznego z paserami w kształcie okrągłych otworów ze wskazaniem elementów łączących arkusze w stos, figura 3 przedstawia stos arkuszy tworzywa sztucznego z paserami w kształcie okrągłych otworów połączonych elementami złącznymi przed odcięciem nadmiarów, figura 4 przedstawia stos arkuszy tworzywa sztucznego z paserami w kształcie okrągłych otworów połączonych elementami złącznymi w trakcie odcinania nadmiarów, z przekrojem przez pasery, figura 5 przedstawia stos arkuszy tworzywa sztucznego po odcięciu nadmiarów, ze wskazaniem powstałego połączenia pomiędzy arkuszami i ukazaniem odciętych nadmiarów, a figura 6 przedstawia zespolony stos arkuszy tworzywa sztucznego w postaci bloku.

Zgodnie z wynalazkiem, z tworzywa sztucznego wycina się laserowo arkusze tworzywa sztucznego 1, które mają być zespolone w postaci bloku 2. Przedstawiono to na fig. 1. Wielkość wyciętych arkuszy tworzywa sztucznych 1 obejmuje nadmiary 3 na odcięcie. W trakcie laserowego wycinania arkuszy tworzywa sztucznych 1 na krawędziach poszczególnych arkuszy tworzą się pod wpływem temperatury wytwarzanej w tworzywie przez wiązkę lasera niewielkie nadlewy 4, które pełnią rolę dystansów. Nadlewy 4 powodują, że tafle poszczególnych arkuszy tworzywa sztucznych 1 są od siebie oddalone i w zależności od wielkości powierzchni arkuszy arkusze te stykają się jedynie w miejscach tych nadlewów 4.

W celu zwiększenia długości nadlewów 4 w nadmiarach 3 przeznaczonych do odcięcia wykonuje się pasery 5 w postaci otworów przelotowych, najlepiej okrągłych. Pasery 5 wykonane są za pomocą wiązki laserowej co powoduje, że one również maja krawędzie zaopatrzone w nadlewy 4.

Nadlewy 4 są widoczne na fig. 2 zarówno na krawędzi arkusza tworzywa sztucznego 1, jak i paserów 5.

Przygotowane w powyższy sposób arkusze tworzywa sztucznego 1 łączy się za pomocą łączników 6 poprzez pasery 5 i układa na stole urządzenia wyposażonego w głowicę lasera 7 w stosie jeden na drugim, jak pokazano na fig. 3.

Figura 4 pokazuje ułożone w stos arkusze tworzywa sztucznego 1 z przekrojem poprzecznym wzdłuż paserów 5 połączonych łącznikami 6. Fig. 4 uwidacznia, że arkusze tworzywa sztucznego 1 leżą na nadlewach 4 zarówno na krawędziach arkuszy tworzywa sztucznego 1, jak i paserów 5.

Na figurze 5 pokazano, jak zwiększa się odległość pomiędzy arkuszami tworzywa sztucznego 1 poprzez umieszczenie pomiędzy arkuszami tworzywa sztucznego 1 podkładek 8.

Nad tak przygotowanym zestawem głowicę lasera ustawia się prostopadle do powierzchni arkuszy tworzywa sztucznego 1 i wycina się promieniem lasera 7 kształt odpowiadający założonemu.

Figura 6 obrazuje zespolony blok arkuszy tworzywa sztucznego 1 oraz odcięty promieniem lasera zestaw nadlewów 4.

PL 218 543 B1

Figura 7 przedstawia widok gotowego bloku wykonanego z arkuszy tworzywa sztucznego 1 sposobem według wynalazku. Jest oczywiste, że zilustrowany na rysunku sposób krawędziowego zespalania arkuszy tworzyw sztucznych nie ogranicza się do możliwości pokazanych na fig. 1 do 7. Na przykład, pasery 5 mogą być wykonane nie tylko na nadmiarach 4 przeznaczonych do odcięcia podczas wykonywania bloku arkuszy tworzyw sztucznych 1, ale również na wewnętrznej części tych arkuszy. W takim przypadku pasery 5 pozostaną w bloku arkuszy tworzyw sztucznych 1 zarówno z łącznikami 6, jak i bez nich.

Claims (10)

1. Sposób krawędziowego zespalania arkuszy tworzywa sztucznego, w którym zespolenie arkuszy tworzyw sztucznych następuje poprzez użycie lasera, znamienny tym, że arkusze tworzywa sztucznego (1) wycina się laserowo z nadmiarem (3) na odcięcie, przy czym na krawędzi arkuszy tworzywa sztucznego (1) tworzy się nadlewy (4) stanowiące dystanse, następnie arkusze tworzywa sztucznego (1) z nadmiarem (3) umieszcza się na stole urządzenia wyposażonego w głowicę lasera (7) w stosie jeden nad drugim, głowicę lasera (7) ustawia się prostopadle lub prawie prostopadle do powierzchni arkuszy tworzywa sztucznego (1), a następnie wycina się promieniem lasera (7) dowolny kształt w taki sposób, że promieniem lasera (7) odcina się nadmiary (3) od arkuszy tworzyw sztucznych (1) ułożonych w stos (2), co jednocześnie zespala przyległe arkusze tworzyw sztucznych (1) na krawędzi odcięcia nadmiarów (3) od arkuszy tworzyw sztucznych (1).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed ułożeniem arkuszy tworzyw sztucznych (1) z nadmiarami (3) w arkuszach tworzywa sztucznego (1) wykonuje się pasery (5).

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że pasery (5) wykonuje się w nadmiarach (3) arkuszy tworzywa sztucznego (1).

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że pasery (5) mają postać okrągłych otworów.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że w paserach (5) mających postać okrągłych otworów umieszcza się łączniki (6) w postaci nitów lub śrub.

6. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że pomiędzy arkuszami tworzyw sztucznych (1) wokół paserów (5) oraz na obrzeżu arkuszy tworzyw sztucznych umieszcza się podkładki (8).

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na powierzchnię arkuszy tworzywa sztucznego (1) nanosi się warstwę dystansową poprzez napylenie lakieru.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na powierzchnię arkuszy tworzywa sztucznego (1) nanosi się warstwę dystansową poprzez nadrukowanie.

9. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że warstwę dystansową nanosi się powierzchniowo.

10. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że warstwę dystansową nanosi się miej-