DD238212A1 - Verfahren zum extrusionsschweissen theroplastischer halbzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Extrusionsschweissen thermoplastischer Halbzeuge, insbesondere von Polyolefinen ohne Vorwaermung des Halbzeugstosses. Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, ohne zusaetzliche Vorwaermung das Extrusionsschweissen von Querschnitten ueber 2 mm und Schweissnaehten, die in sich geschlossen und begrenzt sind, mit guter Nahtqualitaet zu ermoeglichen. Das Verfahren ist so zu gestalten, dass das Einbringen einer grossen Waermemenge je Zeiteinheit erlaubt, und dass durch die Temperatur des Zusatzwerkstoffes eine Grenzflaechentemperatur erreicht wird. Erfindungsgemaess wird ein Zusatzwerkstoff durch einen beheizten Fuehrungskanal zur Schweissduese gedrueckt, wobei der Zusatzwerkstoff eine Zone mit hoher Oberflaechentemperatur passiert, die mindestens doppelt so hoch ist wie die Kristallitschmelztemperatur und deren Laenge variierbar ist.

Description

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Schweißdüse. Während des Durchgangs durch den Führungskanal passiert der Zusatzwerkstoff eine Zone mit hoher Oberflächentemperaturvon350°Cund einer Länge von 160 mm, die durch zusätzliche Heizpatronen von je 400W beheizt wird und mit Hilfe von Widerstandsthermometern über einen elektronischen Regler auf die genannte Temperatur eingeregelt wird. Die Zone mit der hohen Temperatur ist thermisch getrennt von dem übrigen Führungskanal angeordnet

Bei Schweißgeschwindigkeiten zwischen 0,5 m/min und 2,0 m/min, abhängig von der am Extruder eingestellten Extrudatmenge je Zeiteinheit, wird die Hochtemperaturteillänge zwischen 90mm und 160mm eingeschaltet.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch: ,

   Verfahren zum Extrusionsschweißen thermoplastischer Halbzeuge, insbesondere von Polyolefinen ohne Vorwärmung des Halbzeugstoßes, gekennzeichnet dadurch, daß ein Zusatzwerkstoff durch einen beheizten Führungskanal zur Schweißdüse gedruckt wird, wobei der Zusatzwerkstoff eine Zone mit hoher Oberflächentemperatur passiert, die mindestens doppelt so hoch ist wie die Kristallitschmelztemperatur und deren Länge variierbar ist.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrusionsschweißen thermoplastischer Halbzeuge, insbesondere Polyolefinen ohne Vorwärmung des Halbzeugstoßes, für alle Bereiche der Plastverarbeitungstechnik, vorzugsweise im Behälter-, Rohrleitungsund Apparatebau aus Plastwerkstoffen.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Es ist bekannt, daß beim Extrusionsschweißen von Materialdicken über 2mm zum Vorwärmen der Nahtflanken Vorwärmelemente verwendet werden, die die zum Schweißen notwendige Wärme entweder durch einen Warmgasstrom, eine Infrarotstrahlenerwärmung oder durch direkten Kontakt mit metallischen, beheizten Formkörpern in den Grundwerkstoff einbringen. Die Erwärmung mittels Warmgas setzt an der Schweißanlage eine zusätzliche Warmgaserzeugung voraus, wobei die Temperatur des Warmgasstroms beim Auftreffen auf die Nahtflanken durch unterschiedlichen Abstand der Warmgasdüse von den Nahtflanken ungleichmäßig ist und zu lokalen Verbrennungen führen kann, wie in DE-AS 04535 ausgeführt wird. Der geschilderte Nachteil ist auch nicht durch das Verwenden von Infrarotstrahlungsquellen zu beseitigen, da hier außerdem noch das unterschiedliche Absorptions- und Reflexionsvermögen auf die gleichmäßige Flankenerwärmung Einfluß hat. Nach der DD-PS 149787 wird ein Verfahren beschrieben, mit dessen Hilfe die Nahtvorwärmung durch ein Vorwärmelement erfolgt, welches unterschiedlich beheizt und in direktem Kontakt mit den Nahtflanken steht. Nachteilig an diesem Verfahren und an allen anderen Vorwärmverfahren ist, daß alle diese Elemente, wie Düsen, Strahler usw., vor der eigentlichen Schweißdüse angeordnet sind, um die Nahtflanken auf Schweißtemperatur vorzuwärmen, damit das austretende Schweißgut eine Schweißverbindung mit dem Grundwerkstoff eingehen kann. Damit wird eine Vorlaufstrecke in der Schweißnaht benötigt, die beim Schweißen von geschlossenen Nähten, z. B. Rundnähten, Stumpf- und Kehlnähten, die ein- oder beidseitig begrenzt sind, hinderlich ist.

   Ziel der Erfindung

   Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, ohne zusätzliche Vorwärmung das Extrusionsschweißen von Querschnitten über 2 mm und Schweißnähten, die in sich geschlossen oder begrenzt sind, mit hoher Schweißgeschwindigkeit und guter Nahtqualität an thermoplastischen Bauteilen zu ermöglichen.

   Das Wesen der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Extrusionsschweißen thermoplastischer Halbzeuge zu entwickeln, das das Einbringen einer großen Wärmemenge je Zeiteinheit erlaubt, und daß durch die Temperatur des Zusatzwerkstoffs eine Grenzflächentemperatur erreicht wird, die über dem Kristallitschmelzpunkt des Grundwerkstoffs im Bereich der Nahtflanken liegt.

   Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Zusatzwerkstoff durch einen beheizten Führungskanal zur Schweißdüse gedrückt wird, wobei der Zusatzwerkstoff eine Zone mit hoher Oberflächentemperatur passiert, die mindestens doppelt so hoch ist wie die Kristallitschmelztemperatur und deren Länge variierbar ist. Kennzeichnend ist, daß die Nahtflanken durch den eintretenden Zusatzwerkstoff, der mit Hilfe einer zusätzlichen Wärmequelle am Ende der Schweißdüse oberflächlich so hoch erhitzt wird, sich beim Berühren des an der Oberfläche auf mindestens 320^cC erwärmten Zusatzwerkstoffes und den auf Normaltemperatur befindlichen zu schweißenden Bauteilen an den Nahtflanken eine Grenzflächentemperatur einstellt, die über der des Kristallitschmelzpunktes des jeweiligen Grundwerkstoffes liegt. Der aus dem Extruder mit der Massetemperatur, die sich aus dem Theologischen Prozeß im Extruder ergibt, austretende Zusatzwerkstoff wird in seiner Fließrichtung durch einen entsprechenden Führungskanal stabilisiert. Am Ende des Führungskanals befindet sich eine zusätzliche Erwärmungsstrecke, deren Oberflächentemperatur auf mindestens der zweifachen Kristallitschmelztemperatur eingestellt ist und deren Länge mindestens so bemessen ist, daß bei den unterschiedlichen Austrittsgeschwindigkeiten eine Verweilzeit von minimal 5s erreicht wird. Durch die kurze schockartige Einwirkzeit der hohen Temperatur auf den Zusatzwerkstoff entsteht noch keine Zersetzung an der Oberfläche, aber eine ausreichend hohe Oberflächentemperatur mit einer Eindringtiefe von mindestens 0,5mm.

   Ausführungsbeispiel

   Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es werden Kehlnähte an Tafeln aus Polyethylen und Polypropylen mit einer Materialdicke von 10 mm geschweißt. Der in Schweißrichtung laufende Schweißextruder drückt den Zusatzwerkstoff (Extrudat) durch den beheizten Führungskanal zur