Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum vollflächigen Aufschweissen einer Thermoplastbahn auf eine Unterlage sowie eine Anwendung des Verfahrens gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Ein vollflächiges Aufschweissen von Thermoplastbahnen auf Unterlagen kommt im Allgemeinen dort zur Anwendung, wo grosse und im Wesentlichen ebene Flächen gegen ein Eindringen von Flüssigkeiten abgedichtet werden sollen. Insbesondere bei der Abdichtung von Flachdächern von Gebäuden ist es üblich, Bitumenbahnen vollflächig auf die Dachoberfläche aufzuschweissen.
Dieses erfolgt gemäss den heute bekannten Methoden entweder manuell oder maschinell derart, dass die Bitumenbahn als Rolle auf die Dachoberfläche aufgelegt wird und sodann Bitumenbahn und Dachoberfläche auf der Abrollseite der Bitumenbahnrolle mit der Flamme eines Gasbrenners erwärmt werden unter gleichzeitigem Abrollen der Bitumenbahn auf der Dachoberfläche. Um bei diesem Verfahren eine ausreichende Erwärmung der zu verschweissenden Oberflächen sicherzustellen, bedarf es einer grossen Heizleistung der verwendeten Gasbrenner, was mit einem entsprechend hohen Energieverbrauch einhergeht. Auch kann es bei dieser Arbeitstechnik leicht zu einer lokalen Überhitzung der Bitumenbahn kommen, was insbesondere bei der Verarbeitung von Polymerbitumenbahnen nach dem Abkühlen zu einer Versprödung des Materials führen kann.
Ein dadurch hervorgerufener Mangel an Elastizität der verschweissten Bitumenbahn kann im Laufe der Zeit zu Rissen in der Dachhaut führen und somit Undichtigkeiten zur Folge haben.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen.
Diese Aufgabe wird von dem Verfahren und der Vorrichtung gemäss den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Demgemäss umfasst ein Verfahren zum vollflächigen Aufschweissen einer Thermoplastbahn auf eine Unterlage das Bilden mindestens eines zumindest in Richtung der Längserstreckung der aufzuschweissenden Thermoplastbahn und nach oben hin von Begrenzungen im Wesentlichen umschlossenen Bereichs, dessen Begrenzungen mindestens teilweise von den zu verschweissenden Oberflächen der Thermoplastbahn und/oder der Unterlage gebildet werden, sowie das Einbringen von Heizenergie in diesen Bereich zum Erwärmen der zu verschweissenden Oberflächen der Thermoplastbahn und/oder der Unterlage derart, dass diese miteinander verschweissbar sind.
Das Bilden des zuvor genannten Bereichs kann beispielsweise durch vollständiges oder teilweises Auslegen der Thermoplastbahn auf der Unterlage geschehen, wodurch ein im Wesentlichen von den zu verschweissenden Oberflächen der Thermoplastbahn und der Unterlage umschlossener Bereich gebildet wird.
Auch kann ein solcher Bereich dadurch gebildet werden, dass zusätzliche begrenzungsbildende Elemente wie beispielsweise Heizvorrichtungen und/oder Begrenzungswandungen zusammen mit der Thermoplastbahn und/oder der Unterlage derartig angeordnet werden, dass einer oder mehrere Räume gebildet werden, die zumindest in Richtung der Längserstreckung der zu verschweissenden Thermoplastbahn und nach oben hin im Wesentlichen geschlossen sind und deren Begrenzungen von mindestens einem Teil der zu verschweissenden Oberfläche der Thermoplastbahn und/oder der Unterlage gebildet werden. Mit Vorteil bildet die Thermoplastbahn die obere Begrenzung und die Unterlage die untere Begrenzung eines derartigen umschlossenen Bereichs.
Es wird also mit der Unterlage und/oder der Thermoplastbahn, und gegebenenfalls unter Zuhilfenahme weiterer Elemente, mindestens ein Bereich gebildet, der, seitlich auf die Thermoplastbahn geschaut, mindestens nach oben und zu den Seiten im Wesentlichen geschlossen ist und ausserdem eine Erstreckung über mindestens einen Teil der Breite der Thermoplastbahn aufweist.
Eine Öffnung des umschlossenen Bereichs im Bereich der Seiten der Thermoplastbahn ist vertretbar, sofern die Höhe dieser Öffnungen nur einen Bruchteil der Erstreckung des umschlossenen Bereichs über die Breite der Thermoplastbahn beträgt. Es ist jedoch erstrebenswert, dass die gebildeten Bereiche auch im Bereich der Seiten der Thermoplastbahn von Begrenzungen umschlossen sind. Der Begriff "im Wesentlichen umschlossen" ist dahingehend zu verstehen, dass lediglich kleine Spalte zwischen einzelnen Elementen vorhanden sind, welche gerade gross genug sind, um einen unerwünschten Kontakt dieser Elemente miteinander zu verhindern, oder welche sich aus fertigungstechnischen Toleranzen ergeben.
Auch Begrenzungselemente aus Materialien mit einer beschränkten Durchlässigkeit für Heissgas, wie zum Beispiel Lochbleche, werden als im Wesentlichen umschliessend in diesem Sinne betrachtet.
Neben der Bildung eines einzigen im Wesentlichen umschlossenen Bereichs, der von einem Teil der zu verschweissenden Oberflächen sowohl der Thermoplastbahn als auch der Unterlage begrenzt wird, ist es ebenso denkbar, einen oder mehrere umschlossene Bereiche zu bilden, an deren Bildung entweder die zu verschweissende Oberfläche der Thermoplastbahn oder der Unterlage als Begrenzung beteiligt ist.
Das Einbringen von Heizenergie zum Erwärmen der zu verschweissenden Oberflächen erfolgt in dem Masse, dass sich die Oberfläche der Thermoplastbahn mit der Oberfläche der Unterlage verschweissen lässt. Dieses kann, wie zuvor bereits angedeutet, durch ein Erwärmen einer der beiden zu verschweissenden Oberflächen oder aber beider Oberflächen erfolgen. Es ist also nicht zwangsläufig erforderlich, dass die zu verschweissende Oberfläche der Thermoplastbahn bereits bei der Einbringung von Heizenergie so weit erwärmt wird, dass sie anschmilzt. Hingegen ist es auch denkbar, die Oberfläche der Unterlage derartig zu erwärmen, dass diese bei Kontakt mit der Oberfläche der Thermoplastbahn diese zum Schmelzen bringt und es somit zu einer Verschweissung dieser Flächen kommt.
Es ist also lediglich erforderlich, dass insgesamt so viel Wärme zugeführt wird, dass sich Thermoplastbahn und Unterlage beim Berühren oder Aufeinanderpressen miteinander verschweissen.
Ein Aufschweissen von Thermoplastbahnen gemäss diesem Verfahren hat den Vorteil, dass ein grosser Teil der bereitgestellten Heizenergie der Erwärmung der zu verschweissenden Oberflächen dient, und nicht, wie bei den heute bekannten Verfahren üblich, ungenutzt verloren geht. Hierdurch wird eine deutliche Herabsetzung des Energiebedarfs beim Aufschweissen der Thermoplastbahn auf die Unterlage erreicht. Auch lässt sich auf diese Weise eine gleichmässige Temperaturverteilung erzielen sowie örtliche Temperaturspitzen vermeiden, wodurch eine sichere Verschweissung ohne Versprödungsrisiko auch bei der Verarbeitung von Polymerbitumenbahnen gewährleistet ist.
Die Heizenergie kann auf alle bekannten Arten erzeugt und zugeführt werden, z.B. in Form von in diesen Bereich eingebrachten Heissgasen, von Wärmestrahlung, von mit elektrischem Strom beaufschlagten Widerstandsheizelementen oder chemischen Wärmequellen. Die Erwärmung der Oberflächen kann dabei durch alle bekannten Formen des Wärmeübergangs erfolgen, insbesondere durch Strahlung, Konvektion, Festkörperkontakt oder Kombinationen daraus.
So ist es beispielsweise vorgesehen, vorübergehend einen mit Heissgas beaufschlagten Hohlkörper mit Austrittsöffnungen für Heissgas zwischen der Thermoplastbahn und der Unterlage anzuordnen, derartig, dass dieser mit seiner heissen Aussenwandung flächig in Kontakt mit einem Teil der zu verschweissenden Oberfläche der Thermoplastbahn steht und zudem andere Teilbereiche der zu verschweissenden Oberflächen durch Strahlung sowie durch den Austritt von Heissgas erwärmt. Auch ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, ein aus Widerstandsheizdrähten bestehendes Drahtgeflecht, welches zur Erzeugung von Heizenergie mit elektrischem Strom beaufschlagt wird, als Zwischenlage zwischen Unterlage und Thermoplastbahn einzufügen oder dieses bereits eingearbeitet in einer speziell hergestellten Thermoplastbahn bereitzustellen.
Ähnliche Zwischenlagen zur Erzeugung von Heiz-energie auf chemischem Wege sind ebenso denkbar.
Wird die Thermoplastbahn vorgängig zum Aufschweissen vollständig auf der Unterlage ausgelegt, kann diese genau ausgerichtet und angepasst werden. Speziell bei Thermoplastbahnen mit Verstärkungsschichten, wie z.B. Bitumenbahnen mit einer Trägerschicht aus Polyester, ist es zudem von Vorteil, wenn sich die im Herstellerwerk unter Zugspannung zu einer Rolle aufgerollten Bahnen vorgängig zu ihrer Verschweissung entspannen können, wodurch ein sonst übliches Zusammenziehen der Bahnen nach dem Aufschweissen vermieden werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird die Thermoplastbahn während dem oder anschliessend an das Einbringen von Heizenergie an die Unterlage angepresst, wodurch eine gute Schweissverbindung begünstigt wird.
Bevorzugterweise erfolgt das Einbringen von Heizenergie mindestens teilweise zeitgleich zum etwaigen Auslegen und/oder Anpressen der Thermoplastbahn, da ein paralleles Ausführen dieser Arbeiten eine Zeitersparnis bewirkt. Insbesondere bei einer Verarbeitung mehrerer Thermoplastbahnen hintereinander ist es vorteilhaft, während dem Aufschweissen einer ersten Thermoplastbahn die darauf folgende Bahn auszulegen und auszurichten und sodann deren Anfang bereits mit dem Ende der ersten Bahn z.B. durch Verschweissen zu verbinden.
Bei Arbeitsweisen, bei denen die Thermoplastbahnen nicht vollständig ausgelegt und ausgerichtet werden, kann zumindest ein etwaiges teilweises Auslegen und/oder Verschweissen des Endes der ersten Bahn mit dem Anfang der zweiten Bahn, welche normalerweise in aufgerollter Form bereitgestellt wird, während dem Aufschweissen der ersten Bahn erfolgen.
Da handelsübliche Thermoplastbahnen, wie beispielsweise Bitumenbahnen, eine Länge von mehreren Metern aufweisen, ist es bevorzugt, dass das Einbringen von Heizenergie und gegebenenfalls das Anpressen der Thermoplastbahn an die Unterlage jeweils in einen Teilbereich der Längserstreckung einer aufzuschweissenden Thermoplastbahn erfolgt. Vorteilhafterweise erstreckt sich dieser Teilbereich über die gesamte Breite der Thermoplastbahn und wird in Richtung der Längserstreckung der Thermoplastbahn verschoben. Es wird also mit Vorteil nicht die gesamte zu verschweissende Oberfläche einer Thermoplastbahn und/oder die entsprechende Oberfläche der Unterlage auf einmal erwärmt und verschweisst, sondern aufeinander folgend hintereinander liegende Teilbereiche derselben.
Dieses lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass ein Heizmittel zur Einbringung von Wärme und gegebenenfalls eine Anpressrolle zum Anpressen der Thermoplastbahn in Längsrichtung entlang der zu verschweissenden Oberflächen von Thermoplastbahn und Unterlage verschoben werden, was bevorzugterweise dadurch realisiert wird, dass beide einen Bestandteil einer in diese Richtung verfahrbaren Vorrichtung bilden.
Bevorzugte Unterlagen zum Aufschweissen von Thermoplastbahnen gemäss diesem Verfahren sind Flächen aus Metall, Holz und Stein, insbesondere Gebäudedächer und Brückenoberseiten wie z.B. Fahrtrassen, auf die bevorzugterweise Bitumenbahnen, insbesondere Polymerbitumenbahnen, aufgeschweisst werden.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens eine verfahrbare Tragkonstruktion und ein mit der Tragkon s-truktion verbundenes Heizmittel auf, welches, bezogen auf eine bevorzugte Verfahrrichtung der Tragkonstruktion, im Bereich mindestens einer seiner Seiten mit der Tragkonstruktion verbunden ist, derart, dass ein Anordnen des Heizmittels in einem in Längsrichtung der Verfahrrichtung der Tragkonstruktion und nach oben und nach unter hin umschlossenen Bereich möglich ist. Das bedeutet mit anderen Worten, dass das Heizelement ausschliesslich im Bereich seiner Seite befestigt ist und der Bereich dazwischen frei ist.
Bevorzugterweise ist das Heizmittel zudem unterhalb der Tragkonstruktion angeordnet, also zwischen Tragkonstruktion und Unterlage. Hierdurch wird eine Anordnung des Heizmittels zwischen einer auf einer Unterlage ausgelegten Thermoplastbahn und der Unterlage derart möglich, dass sich die zu verschweissenden Oberflächen der Thermoplastbahn und der Unterlage in Längsrichtung der Thermoplastbahn gesehen vor und hinter dem Heizmittel berühren.
Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Aufschweissmaschine beim Aufschweissen einer ausgelegten Bitumenbahn auf eine Betondecke; Fig. 2a eine Schnittdarstellung durch einen Heizkeil der Maschine von Fig. 1; Fig. 2b eine Schnittdarstellung durch einen anderen Heizkeil der Maschine von Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht auf eine gekurvte Brückentrasse beim Aufschweissen einer zusammengesetzten Bitumenbahn mit der Aufschweissmaschine aus Fig. 1; und Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Aufschweissmaschine beim Aufschweissen einer Bitumenbahn auf eine Betondecke.
Das Grundprinzip der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. In der hier dargestellten Situation wird eine mindestens teilweise ausgelegte Bitumenbahn 1 mithilfe einer fahrbaren Aufschweissmaschine 2 vollflächig auf die Oberfläche einer Betondecke 3 eines Gebäudes aufgeschweisst. Wie zu erkennen ist, verfügt die Maschine 2 über eine verfahrbare Tragkonstruktion 16 und über ein Heizmittel in Form eines Heizkeils 4 mit einer quer zur Längserstreckung der Bitumenbahn 1 gesehen tragflügelprofilähnlichen Aussenkontur, der zwischen der ausgelegten Bitumenbahn 1 und der Oberfläche der Betondecke 3 angeordnet ist, derart,
dass er sowohl in Längsrichtung der Bitumenbahn 1 als auch nach oben und unten hin im Wesentlichen von den zu verschweissenden Oberflächen der Bitumenbahn 1 und der Betondecke 3 umschlossen wird und zudem mit seiner Oberseite in flächigem Kontakt mit der zu verschweissenden Oberfläche der Bitumenbahn 1 steht. Der Heizkeil 4 ist also in einem zumindest in Richtung der Längserstreckung der auszulegenden Bitumenbahn 1 und nach oben hin begrenzten Bereich 15 angeordnet, dessen Begrenzungen im Wesentlichen von den zu verschweissenden Oberflächen der Bitumenbahn 1 und der Betondecke 3 gebildet werden. Lediglich im Bereich der Seiten der Bitumenbahn 1 weist der umschlossene Bereich 15 Öffnungen auf, deren Höhe jedoch nur einen Bruchteil der Erstreckung desselben über die Breite der Bitumenbahn 1 darstellt.
Wie in Verbindung mit den Fig. 2a und 2b ersichtlich wird, ist der Heizkeil 4 als Hohlkörper ausgebildet, dessen Innenraum 12 von einem Heissgasgenerator 5 über Rohrleitungen, mit denen der Heizkeil 4 mit der Tragkonstruktion 16 verbunden ist, mit Heissgas beaufschlagt wird. Je nach Ausführungsvariante weist der Heizkeil 4 bei der hier dargestellten Ausführung eine oder mehrere Austrittsöffnungen 11 für Heissgas an seiner Rückseite und gegebenenfalls auf seiner Unterseite auf. Diese Austrittsöffnungen 11 sind bevorzugterweise rund oder schlitzförmig ausgebildet.
Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Heissgasgenerator 5 mit einem Gebläse und einer Brennkammer für Gas oder Dieselkraftstoff ausgestattet, es ist jedoch ebenso vorgesehen, andere Brennstoffe zu verwenden oder eine Lufterwärmung mithilfe von Wärmetauschern oder elektrischen Heizelementen durchzuführen.
Des Weiteren umfasst die gezeigte Aufschweissmaschine 2 eine Anpresswalze 6, welche gleichzeitig als hinteres, endseitiges Fahrwerk der Maschine 2 dient und zudem eine Einstellung der Maschinenhöhe und somit auch der Höhe des Heizkeils 4 über der Oberfläche der Betondecke 3 erlaubt. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, die Befestigung des Heizkeils 4 an der Maschine 2 derart auszugestalten, dass eine Einstellung des Abstands zwischen der Unterseite des Heizkeils 4 und der Oberfläche der Betondecke 3 möglich ist.
Auf der Vorderseite weist die Aufschweissmaschine 2 zwei Laufräder 7 auf, welche von der Antriebs- und Steuereinheit 8 angetrieben werden können und welche die Maschine 2 im Betrieb in die Betriebsfahrtrichtung F bewegen. Diese Laufräder 7 kommen bevorzugterweise neben der ausgelegten Bitumenbahn 1 zu stehen. Auch ist ein Handgriff 9 vorgesehen, mit welchem die Maschine 2 alternativ auch von Hand bewegt werden kann. Die Lenkung erfolgt im dargestellten Fall über ein Knickgelenk 10, es ist jedoch auch jede andere bauliche Ausgestaltung denkbar, welche eine Richtungskorrektur im Betrieb ermöglicht.
Soll, wie in Fig. 1 dargestellt, eine ausgelegte Bitumenbahn 1 auf eine Betondecke 3 aufgeschweisst werden, so wird die Aufschweissmaschine 2 am Ende der ausgelegten Bitumenbahn 1 über derselben in Position gebracht und die Bitumenbahn 1 derartig mit Bezug auf die Maschine 2 angeordnet, dass sie mit ihrer zu verschweissenden Oberfläche auf der Oberseite des Heizkeils 4 aufliegt und mit einem Ende gerade von der Anpresswalze 6 erfasst und an die Oberfläche der Betondecke 3 angepresst wird. Sodann wird der Heizkeil 4, der in diesem Fall auf seiner Unterseite und auf seiner Rückseite (die der Anpresswalze 6 zugewandte Seite) Austrittsöffnungen 11 für Heissgas aufweist, mit Heissgas beaufschlagt, wodurch eine Erwärmung der miteinander zu verschweissenden Oberflächen der Bitumenbahn 1 und der Betondecke 3 erfolgt.
Gleichzeitig wird die Aufschweissmaschine 2 in der Betriebsfahrtrichtung F in Bewegung gesetzt, wodurch der Heizkeil 4 und die Anpresswalze 6 mit einem festen Abstand zueinander in Längsrichtung der Bitumenbahn 1 verschoben werden. Hierdurch erfolgt ein Verschweissen mit anschliessendem Anpressen jeweils eines Teilbereichs der Längserstreckung der zu verschweissenden Oberflächen von Bitumenbahn 1 und Betondecke 3.
Sollen mehrere Bahnen 1 in Längsrichtung hintereinander aufgeschweisst werden, so werden diese bevorzugterweise bereits beim Auslegen an ihren Enden miteinander verbunden (z.B. durch Schweissung), wodurch sich der Vorteil ergibt, dass eine genaue Ausrichtung der Bahnen 1 vorgängig zum eigentlichen Aufschweissen derselben auf die Unterlage 3 möglich ist.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Oberseite einer gekurvten Brücke 13 beim Aufschweissen von Bitumenbahnen 1 mit der in Fig. 1 dargestellten Aufschweissmaschine 2. Wie zu erkennen ist, besteht die ausgelegte Bitumenbahn aus mehreren einzelnen Bahnen 1, welche bereits beim Auslegen ausgerichtet und derartig mit ihren Enden miteinander verbunden wurden, dass sie im Wesentlichen der von der Brücke 13 beschriebenen Kurve folgen. Hierdurch wird eine präzise Verarbeitung der Bitumenbahnen 1 auch bei schwierigen Applikationssituationen ermöglicht.
Fig. 4 zeigt eine Aufschweissmaschine, bei der das Aufschweissen der Bitumenbahn 1 auf die Betondecke 3 ohne vollständiges Auslegen derselben erfolgen kann. Die hier dargestellte Maschine weist ebenfalls eine verfahrbare Tragkonstruktion 16, einen Heizkeil 4, einen Heissgasgenerator 5, eine Anpresswalze 6 und eine Antriebs- und Steuereinheit 8 auf, welche allerdings im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Maschine 2 die Anpresswalze 6 antreibt. Das einzelne Laufrad 7 ist in diesem Fall in Längsrichtung der Maschine 2 in der Mitte angeordnet und mit einem Bedienarm 9 lenkbar, welcher zudem Bedienungselemente für die Antriebs- und Steuereinheit 8 aufweist. Wie zu erkennen ist, ist die Bitumenbahn 1 als Rolle auf der Maschine 2 angeordnet, derart, dass sie sich im Aufschweissbetrieb automatisch abrollt.
Hierfür wird die Bitumenbahn 1 von der Rolle durch einen Durchtritt in der Tragkonstruktion 16 nach unten geführt und von einer Umlenkrolle 14 auf die Oberseite des Heizkeils 4 umgelenkt, mit welcher sie flächig in Berührung kommt und von wo aus sie sich bis in der Bereich zwischen der Anpresswalze 6 und der Unterlage 3 erstreckt. Die zu verschweissende Oberfläche der Bitumenbahn 1 bildet hierbei die obere Begrenzung des im Wesentlichen von dem Heizkeil A, der Unterlage 3 und der Bitumenbahn 1 umschlossenen Raumes 15. Wie schon bei der Aufschweissmaschine in Fig. 1 weist der Heizkeil 4 auch in diesem Fall Austrittsöffnungen 11 für Heissgas an seiner Unterseite und seiner den Raum 15 begrenzenden Rückseite auf.
Sollen mehrere Bahnen 1 hintereinander aufgeschweisst werden, so ist es vorteilhaft, das Ende der in Verarbeitung befindlichen Bitumenbahnrolle während dem Aufschweissen derselben mit dem Anfang der jeweils nachfolgenden Rolle zu verbinden, wodurch ein Aufschweissen der Bitumenbahnen im Endlosverfahren ermöglicht wird. Bevorzugterweise weist die Aufschweissmaschine 2 hierfür zusätzlich Mittel zum Verschweissen der Enden der Bitumenbahnen 1 auf, welche mit Vorteil halbautomatisch oder automatisch arbeiten.
The present invention relates to a method and a device for the full-surface welding of a thermoplastic web onto a base, and to an application of the method according to the preambles of the independent claims.
A full-surface welding of thermoplastic webs to substrates is generally used where large and essentially flat surfaces are to be sealed against the ingress of liquids. Especially when sealing flat roofs of buildings, it is common to weld bitumen membranes over the entire surface of the roof surface.
According to the methods known today, this is done either manually or mechanically in such a way that the bitumen sheet is placed as a roll on the roof surface and then the bitumen sheet and roof surface on the unwinding side of the bitumen sheet roll are heated with the flame of a gas burner while simultaneously rolling the bitumen sheet on the roof surface. In order to ensure sufficient heating of the surfaces to be welded in this process, the gas burners used require a high heating output, which is associated with a correspondingly high energy consumption. This working technique can also easily lead to local overheating of the bitumen sheet, which can lead to embrittlement of the material after cooling, in particular when processing polymer bitumen sheets.
A resulting lack of elasticity of the welded bitumen membrane can lead to cracks in the roof membrane over time and thus lead to leaks.
The object is therefore to provide a method and a device which do not have the aforementioned disadvantages of the prior art.
This object is achieved by the method and the device according to the independent claims.
Accordingly, a method for the full-surface welding of a thermoplastic web onto a base comprises the formation of at least one region which is at least partially enclosed at least in the direction of the longitudinal extent of the thermoplastic web to be welded on, and the boundaries of which are at least partially limited by the surfaces of the thermoplastic web to be welded and / or the Underlay are formed, and the introduction of heating energy in this area for heating the surfaces of the thermoplastic web to be welded and / or the base such that they can be welded together.
The aforementioned area can be formed, for example, by completely or partially laying out the thermoplastic sheet on the base, as a result of which an area essentially enclosed by the surfaces of the thermoplastic sheet and the base to be welded is formed.
Such an area can also be formed by arranging additional boundary-forming elements such as heating devices and / or boundary walls together with the thermoplastic sheet and / or the base in such a way that one or more spaces are formed which are at least in the direction of the longitudinal extent of the ones to be welded Thermoplastic web and are essentially closed towards the top and the boundaries of which are formed by at least part of the surface of the thermoplastic web to be welded and / or the base. The thermoplastic web advantageously forms the upper boundary and the base forms the lower boundary of such an enclosed area.
Thus, at least one area is formed with the base and / or the thermoplastic web, and optionally with the aid of further elements, which, when looking laterally at the thermoplastic web, is at least essentially closed at the top and to the sides and also extends over at least one Has part of the width of the thermoplastic sheet.
An opening of the enclosed area in the area of the sides of the thermoplastic sheet is acceptable, provided that the height of these openings is only a fraction of the extent of the enclosed area across the width of the thermoplastic sheet. However, it is desirable that the regions formed are also enclosed by boundaries in the region of the sides of the thermoplastic web. The term “essentially enclosed” is to be understood to mean that there are only small gaps between individual elements, which are just large enough to prevent undesired contact of these elements with one another, or which result from manufacturing tolerances.
Bounding elements made of materials with a limited permeability to hot gas, such as perforated sheets, are also considered to be essentially inclusive in this sense.
In addition to the formation of a single essentially enclosed area, which is delimited by a part of the surfaces to be welded, both of the thermoplastic web and the underlay, it is also conceivable to form one or more enclosed areas, the formation of which either the surface of the to be welded Thermoplastic sheet or the underlay is involved as a limitation.
Heating energy for heating the surfaces to be welded is introduced to the extent that the surface of the thermoplastic web can be welded to the surface of the base. As already indicated, this can be done by heating one of the two surfaces to be welded or both surfaces. It is therefore not absolutely necessary for the surface of the thermoplastic web to be welded to be heated to the extent that it melts when heating energy is introduced. On the other hand, it is also conceivable to heat the surface of the underlay in such a way that, when it comes into contact with the surface of the thermoplastic web, it melts and thus the surfaces are welded.
It is therefore only necessary that a total of so much heat is supplied that the thermoplastic web and the underlay weld when they are touched or pressed together.
Welding thermoplastic webs in accordance with this method has the advantage that a large part of the heating energy provided is used to heat the surfaces to be welded and is not lost unused, as is customary in the methods known today. This results in a significant reduction in the energy requirement when the thermoplastic web is welded onto the base. It is also possible in this way to achieve a uniform temperature distribution and to avoid local temperature peaks, which ensures reliable welding without the risk of embrittlement even when processing polymer bitumen sheets.
The heating energy can be generated and supplied in all known ways, e.g. in the form of hot gases introduced into this area, of thermal radiation, of resistance heating elements to which electrical current is applied, or of chemical heat sources. The surfaces can be heated by all known forms of heat transfer, in particular by radiation, convection, solid-state contact or combinations thereof.
For example, it is provided to temporarily arrange a hollow body with hot gas with outlet openings for hot gas between the thermoplastic sheet and the base in such a way that its hot outer wall is in flat contact with a part of the surface of the thermoplastic sheet to be welded and also other parts of the sheet heated surfaces to be welded by radiation and by the escape of hot gas. It is also conceivable within the scope of the invention to insert a wire mesh consisting of resistance heating wires, which is supplied with electrical current to generate heating energy, as an intermediate layer between the underlay and the thermoplastic web or to provide this already incorporated in a specially produced thermoplastic web.
Similar intermediate layers for the generation of heating energy by chemical means are also conceivable.
If the thermoplastic membrane is completely laid out on the underlay beforehand, it can be precisely aligned and adjusted. Especially for thermoplastic sheets with reinforcement layers, e.g. Bitumen membranes with a polyester backing layer, it is also advantageous if the membranes rolled up into a roll under tension in the manufacturer's plant can relax beforehand so that they can be welded together, as a result of which the otherwise usual contraction of the membranes can be avoided.
In a preferred embodiment of the method, the thermoplastic web is pressed onto the base during or after the introduction of heating energy, thereby promoting a good welded connection.
Heating energy is preferably introduced at least partially at the same time as the thermal web is laid out and / or pressed on, since carrying out this work in parallel saves time. In particular when processing a plurality of thermoplastic webs in succession, it is advantageous to lay out and align the subsequent web during the welding of a first thermoplastic web, and then to start it with the end of the first web, e.g. to connect by welding.
In operations in which the thermoplastic webs are not fully laid out and aligned, at least some partial spreading and / or welding of the end of the first web to the beginning of the second web, which is normally provided in a rolled-up form, can occur during the welding of the first web respectively.
Since commercially available thermoplastic webs, such as bitumen webs, have a length of several meters, it is preferred that the introduction of heating energy and optionally the pressing of the thermoplastic web on the base take place in each case in a partial area of the longitudinal extent of a thermoplastic web to be welded on. This partial region advantageously extends over the entire width of the thermoplastic web and is displaced in the direction of the longitudinal extent of the thermoplastic web. It is therefore advantageous not to heat and weld the entire surface of a thermoplastic web to be welded and / or the corresponding surface of the underlay at once, but rather to portions of the same lying one after the other.
This can be achieved, for example, by displacing a heating means for introducing heat and, if appropriate, a pressure roller for pressing the thermoplastic web in the longitudinal direction along the surfaces of the thermoplastic web and the base to be welded, which is preferably achieved by both being a component of one in this direction form movable device.
Preferred substrates for welding thermoplastic sheets according to this method are surfaces made of metal, wood and stone, in particular building roofs and tops of bridges such as e.g. Routes on which bitumen sheets, in particular polymer bitumen sheets, are preferably welded.
In a further aspect of the invention, the device for carrying out the method has a movable supporting structure and a heating means connected to the supporting structure, which is connected to the supporting structure in the area of at least one of its sides in relation to a preferred direction of travel of the supporting structure, such that it is possible to arrange the heating means in an area enclosed in the longitudinal direction of the direction of travel of the supporting structure and upwards and downwards. In other words, this means that the heating element is only attached in the area of its side and the area in between is free.
The heating means is preferably also arranged below the supporting structure, that is to say between the supporting structure and the base. This makes it possible to arrange the heating means between a thermoplastic web laid on a base and the base in such a way that the surfaces of the thermoplastic web and the base to be welded touch in front of and behind the heating means, viewed in the longitudinal direction of the thermoplastic web.
Further preferred embodiments of the invention result from the dependent claims and from the description that follows with reference to the figures. 1 shows a side view of a welding machine when a laid-out bitumen membrane is welded onto a concrete ceiling; 2a shows a sectional view through a heating wedge of the machine from FIG. 1; FIG. 2b shows a sectional view through another heating wedge of the machine from FIG. 1; 3 shows a plan view of a curved bridge route when welding a composite bitumen membrane with the welding machine from FIG. 1; and FIG. 4 shows a side view of a further welding machine when welding a bitumen sheet onto a concrete ceiling.
The basic principle of the invention is shown in FIG. 1. In the situation shown here, an at least partially designed bitumen sheet 1 is welded over the entire surface to the surface of a concrete ceiling 3 of a building using a mobile welding machine 2. As can be seen, the machine 2 has a movable support structure 16 and a heating means in the form of a heating wedge 4 with an outer contour similar to a wing profile seen transversely to the longitudinal extension of the bitumen sheet 1 and which is arranged between the laid bitumen sheet 1 and the surface of the concrete ceiling 3, so
that it is essentially enclosed both in the longitudinal direction of the bitumen sheet 1 and also upwards and downwards by the surfaces of the bitumen sheet 1 and the concrete ceiling 3 to be welded and, in addition, its upper side is in flat contact with the surface of the bitumen sheet 1 to be welded. The heating wedge 4 is thus arranged in an area 15, which is limited at least in the direction of the longitudinal extent of the bitumen sheet 1 to be laid out and at the top, the boundaries of which are essentially formed by the surfaces of the bitumen sheet 1 and the concrete ceiling 3 to be welded. Only in the area of the sides of the bitumen sheet 1 does the enclosed area 15 have openings, the height of which, however, represents only a fraction of the extent of the same over the width of the bitumen sheet 1.
As can be seen in connection with FIGS. 2a and 2b, the heating wedge 4 is designed as a hollow body, the interior 12 of which is supplied with hot gas by a hot gas generator 5 via pipelines with which the heating wedge 4 is connected to the supporting structure 16. Depending on the variant, the heating wedge 4 in the embodiment shown here has one or more outlet openings 11 for hot gas on its rear side and possibly on its underside. These outlet openings 11 are preferably round or slit-shaped.
In the exemplary embodiment described here, the hot gas generator 5 is equipped with a blower and a combustion chamber for gas or diesel fuel, but it is also provided to use other fuels or to heat the air with the aid of heat exchangers or electrical heating elements.
Furthermore, the welding machine 2 shown comprises a pressure roller 6, which at the same time serves as the rear, end-side undercarriage of the machine 2 and also allows the machine height and thus also the height of the heating wedge 4 above the surface of the concrete ceiling 3 to be adjusted. As an alternative or in addition, it is provided that the heating wedge 4 is attached to the machine 2 in such a way that the distance between the underside of the heating wedge 4 and the surface of the concrete ceiling 3 can be adjusted.
On the front, the welding machine 2 has two running wheels 7 which can be driven by the drive and control unit 8 and which move the machine 2 in the operating direction F during operation. These impellers 7 preferably come to stand next to the designed bitumen sheet 1. A handle 9 is also provided, with which the machine 2 can alternatively also be moved by hand. In the illustrated case, the steering is carried out via an articulated joint 10, but any other structural configuration is also conceivable which enables a directional correction during operation.
If, as shown in FIG. 1, a laid out bitumen sheet 1 is to be welded onto a concrete ceiling 3, the welding machine 2 is brought into position at the end of the laid out bitumen sheet 1 and the bitumen sheet 1 is arranged with reference to the machine 2 in such a way that it rests with its surface to be welded on the top of the heating wedge 4 and is just gripped at one end by the pressure roller 6 and pressed against the surface of the concrete ceiling 3. Then the heating wedge 4, which in this case has outlet openings 11 for hot gas on its underside and on its rear side (the side facing the pressure roller 6), is acted upon by hot gas, as a result of which the surfaces of the bitumen membrane 1 and the concrete ceiling 3 to be welded together are heated he follows.
At the same time, the welding machine 2 is set in motion in the operating direction F, as a result of which the heating wedge 4 and the pressure roller 6 are displaced at a fixed distance from one another in the longitudinal direction of the bitumen sheet 1. This results in a welding with subsequent pressing on in each case a partial area of the longitudinal extent of the surfaces to be welded of bitumen sheet 1 and concrete ceiling 3.
If several webs 1 are to be welded one behind the other in the longitudinal direction, they are preferably connected to one another at their ends as soon as they are laid out (for example by welding), which has the advantage that an exact alignment of the webs 1 prior to the actual welding thereof onto the base 3 is possible.
FIG. 3 shows a top view of the top of a curved bridge 13 when welding bitumen sheets 1 with the welding machine 2 shown in FIG. 1. As can be seen, the bitumen sheet laid out consists of several individual sheets 1, which are already aligned and laid out when laid out were connected at their ends so that they essentially follow the curve described by the bridge 13. This enables precise processing of the bitumen sheets 1 even in difficult application situations.
4 shows a welding machine in which the bitumen sheet 1 can be welded onto the concrete ceiling 3 without completely laying it out. The machine shown here also has a movable support structure 16, a heating wedge 4, a hot gas generator 5, a pressure roller 6 and a drive and control unit 8, which, however, in contrast to the machine 2 shown in FIG. 1, drives the pressure roller 6. In this case, the individual impeller 7 is arranged in the middle in the longitudinal direction of the machine 2 and can be steered with an operating arm 9, which also has operating elements for the drive and control unit 8. As can be seen, the bitumen sheet 1 is arranged as a roll on the machine 2 such that it rolls off automatically in the welding operation.
For this purpose, the bitumen sheet 1 is guided down from the roll through a passage in the supporting structure 16 and deflected by a deflecting roller 14 onto the upper side of the heating wedge 4, with which it comes into contact and from where it extends into the area between the Pressure roller 6 and the base 3 extends. The surface of the bitumen sheet 1 to be welded here forms the upper boundary of the space 15 essentially enclosed by the heating wedge A, the base 3 and the bitumen sheet 1. As in the welding machine in FIG. 1, the heating wedge 4 also has outlet openings 11 in this case for hot gas on its underside and on its back, which delimits space 15.
If several sheets 1 are to be welded on one after the other, it is advantageous to connect the end of the bitumen sheet roll being processed to the beginning of the subsequent roll while it is being welded on, thereby enabling the bitumen sheets to be welded on in an endless process. For this purpose, the welding machine 2 preferably has additional means for welding the ends of the bitumen sheets 1, which advantageously work semi-automatically or automatically.