DE19741686A1 - Prozeßbegleitende Temperaturmessung in der erzeugten Schmelze und gleichzeitige Änderung der Nahtrandgeometrie beim Schweißen von Überlappnähten mit Heizkeilschweißmaschinen - Google Patents
Prozeßbegleitende Temperaturmessung in der erzeugten Schmelze und gleichzeitige Änderung der Nahtrandgeometrie beim Schweißen von Überlappnähten mit HeizkeilschweißmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fügen, insbesondere
Heizkeil-Überlappschweißen, von Kunststoffbahnen, beispielsweise
Deponiefolien aus Polyethylen o. dgl., mit die Kunststoffbahnen
transportierenden Führungsrollen, synchronisiert angetriebenen
Andruckrollen, einem elektrisch beheizten Heizkeil, dessen
Spitze den Andruckrollen zugeordnet und dessen Kontaktflächen
zu den Kunststoffbahnen mit den Andruckrollen in Schweißrichtung
fluchtend und in der Fügeebene versatzfrei angeordnet ist, und
einem am Heizkeil vorgesehenen Temperatursensor.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Fügen,
insbesondere Heizkeil-Überlappschweißen, von Kunststoffbahnen,
beispielsweise Deponiefolien aus Polyethylen o. dgl., bei dem die
Bahnen an ihren Fügeflächen durch Temperatureinwirkung mittels
Heizkeil thermisch beaufschlagt, plastifiziert bzw. angeschmolzen
und sodann durch Druckeinwirkung mittels Andruckrollen
stoffschlüssig verbunden werden, wobei der Prozeß durch die
Messung der Schweißparameter wie Geschwindigkeit, Andruckkraft und
Temperatur gesteuert wird.
Kunstoffbahnen für Deponien müssen über lange Zeiträume dicht
sein und eine ausreichende Festigkeit besitzen. Bedingt durch
die Müllauflast unterliegen die Bahnen und somit auch die
Schweißverbindungen einer nicht zu vernachlässigenden Dehnung,
die zu einem zweiachsigen Spannungszustand in den Bahnen führen
(A. VIERTEL, "Untersuchung zur von Überlappschweißverbindungen an
Deponiedichtungsbahnen aus PE-HD", Fachtagung "Die sichere
Deponie", Februar 1997).
Bekannte Heizkeil-Schweißmaschinen (Prospekte Heizkeil-
Schweißautomat von Leister, Wegener, DMT, Kaminski, Systec)
berücksichtigen zwar eine Erfassung der Temperatur am Heizkeil,
der Schweißgeschwindigkeit und des Druckes an den Füge- und
Transportrollen und ermöglichen die Anzeige dieser Parameter
sowie die Steuerung über einen angeschlossenen Computer.
Alle mit diesen bekannten Schweißmaschinen verschweißten
Kunststoffbahnen besitzen jedoch am Schweißnahtrand eine
Geometrie, insbesondere Wulst, die die Lebensdauer durch
Kerbwirkungen und Spannungsüberhöhungen negativ beeinflußt.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs
genannten Art derart zu entwickeln, daß die Kerbwirkung und
Spannungsüberhöhung am Schweißnahtrand merklich reduziert wird.
Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung der eingangs genannten
Gattung dadurch gelöst, daß beidseitig an der Heizteilspitze
jeweils ein justierbares in die thermisch beaufschlagte freie
Überlappung der Kunststoffbahn leicht hineinreichendes
Adapterteil angeordnet ist, dessen Spitze nahe der
Heizkeilspitze und im Schmelzbereich den Temperatursensor trägt.
In einem weiteren bevorzugten Merkmal der erfindungsgemäßen
Vorrichtung weist das Adapterteil eine der Heizkeilspitze
nachgestaltete, vorzugsweise eine tropfenförmige
spitzauslaufende gebogene Geometrie auf.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sieht vor, daß die Spitzen der Adapterteile
wechselseitig entgegengesetzt zu der thermisch beaufschlagten
freien Überlappung der Kunststoffbahn ausgerichtet sind.
Als Temperatursensoren haben sich besonders Mantelthermoelemente
geeignet erwiesen, die direkt die Spitze des Adapterteiles
bilden.
Die Aufgabe wird weiter erfindungsgemäß mit einem Verfahren der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im thermisch
beaufschlagten Bereich der freien Überlappung vor Druckein
wirkung die Temperatur nahe bzw. in der Schmelze gemessen und in
diesem eine Längsriefe (Arbeitsspur) temporär eingebracht
wird, von der die bei Druckeinwirkung durch die Andruckrollen
aus dem Fügebereich herausgepreßte Schmelze zumindest teilweise
aufgenommen wird. Dadurch ergibt sich ein veränderter
Nahtrandbereich mit verminderter Kerbwirkung am Schmelzewulst.
Je nach Wahl der Schweißparameter wie Geschwindigkeit, Preßdruck
der Andruckrollen und der Schmelzetemperatur ist es möglich, daß
die Schmelze völlig von der Arbeitsspur aufgenommen wird.
Die Spitze des Adapterteiles taucht nahe des aufgeschmolzenen
Fügebereiches in den Nahtbereich der Kunststoffbahn ein und
stellt die tatsächliche Temperatur des Schweißgutes während des
Schweißens fest. Die Güte der Schweißverbindung kann
hinsichtlich Zuverlässigkeit und Lebensdauer besser beurteilt
werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen.
Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und
Fig. 2 einen Schnitt durch die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren gefügte Deponiefolie.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung, die im wesentlichen aus einem
elektrisch beheizten Heizkeil 1, Transportrollen 2 bzw. 3 und
Andruckrollen 4 bzw. 5 besteht. Der Heizkeil 1 besitzt eine
Spitze 6, die sich unmittelbar hinter den beiden gegeneinander
synchron angetriebene Andruckrollen 4 bzw. 5 befindet.
Beidseitig an der Heizkeilspitze 6 ist je ein Adapterteil 7
justierbar gelagert. Die Spitze 8 des Adapterteils 7 hat eine an
die Heizkeilspitze 6 angepaßte Geometrie, die eine
tropfenförmige gebogene spitzauslaufende Form besitzt. An der
Spitze 8 des Adapterteils 7 ist ein Mantelthermoelement 9 hart
eingelötet. Zwei zu verschweißende Folien 10 und 11 werden durch
die Transportrollen 2 bzw. 3 über den Heizkeil 1 dem Fügebereich
der beiden Folien zugeführt. Die Folien gleiten auf dem Heizkeil
1 und werden erhitzt. Im Fügebereich haben die Folien eine
solche Temperatur erreicht, daß ihre Oberfläche angeschmolzen
ist. Durch die Druckwirkung der unmittelbar danach auf die
Folien 10 bzw. 11 einwirkenden Andruckrollen 4 bzw. 5 verbinden
sich die beiden Folien stoffschlüssig. Bevor die beiden Folien
in den Fügebereich einlaufen, wird die thermisch bereits
beaufschlage freie Überlappung durch die etwas über die Position
der Heizkeilspitze 6 mit einem Höhenreißer 12 hinaus angestellte
Spitze 8 des Adapterteils 7 so gerieft, daß eine Arbeitsspur A
entsteht, in die die Schmelze des Fügebereiches durch die
Andruckrollen 4 bzw. 5 hineingepreßt wird. Durch die
unmittelbare Nähe des Mantelthermoelementes 9 im Schmelzbereich
kann die tatsächliche Temperatur des Schweißprozesses wesentlich
besser festgestellt und dieser exakter gesteuert werden, wodurch
die Nahtgeometrie in Verbindung mit der Füllung der Arbeitsspur
mit Schmelze abgeflachter wird und die Kerbwirkung der
Schmelzewulst reduziert wird.
1
Heizkeil
2
,
3
Transportrollen
4
,
5
Andruckrollen
6
Heizkeilspitze
7
Adapterteil
8
Spitze von
7
9
Mantelthermoelement
10
,
11
Folien
12
Höhenreißer
A Arbeitsspur
A Arbeitsspur
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Fügen, insbesondere Heizkeil-
Überlappschweißen von Kunststoffbahnen, beispielsweise
Deponiefolien, mit die Kunststoffbahnen transportierenden
Führungsrollen, synchronisiert angetriebenen Andruckrollen,
einem elektrisch beheizten Heizkeil, dessen Spitze den
Andruckrollen zugeordnet und dessen Kontaktflächen zu den
Kunststoffbahnen mit den Andruckrollen in Schweißrichtung
fluchtend und in der Fügeebene versatzfrei angeordnet ist, und
einem am Heizkeil vorgesehenen Temperatursensor,
dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig an
der Heizkeilspitze (6) jeweils ein justierbares in die thermisch
beaufschlagte freie Überlappung der Kunststoffbahn leicht
hineinragendes Adapterteil (7) angeordnet ist, dessen Spitze (8)
nahe der Heizkeilspitze (6) und im Schmelzbereich den
Temperatursensor (9) trägt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterteil
(7) eine der Heizkeilspitze (6) nachgestaltete Geometrie
aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Adapterteile (7) eine tropfenförmige spitzauslaufende gebogene
Form besitzen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Adapterteile (7) mit einem Höhenreißer (12) versehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (8)
der Adapterteile (7) wechselseitig entgegengesetzt zu der
thermisch beaufschlagten freien Überlappung der Kunststoffbahn
ausgerichtet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Temperatursensor (9) ein Mantelthermoelement ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkeil
(1) geteilt ausgebildet ist.
8. Verfahren zum Fügen, insbesondere Heizkeil-
Überlappschweißen, von Kunststoffbahnen, beispielsweise
Deponiefolien aus Polyethylen o. dgl., bei dem die Bahnen an ihren
Fügeflächen durch Temperatureinwirkung mittels Heizkeil thermisch
beaufschlagt, plastifiziert bzw. angeschmolzen und sodann durch
Druckeinwirkung mittels Andruckrollen stoffschlüssig verbunden
werden, wobei der Prozeß durch Messung der Schweißparameter wie
Geschwindigkeit, Andruckkraft und Temperatur gesteuert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß im thermisch
beaufschlagten Bereich der freien Überlappung vor
Druckeinwirkung die Temperatur nahe bzw. in der Schmelze
gemessen und eine Arbeitsspur temporär eingebracht wird, von der
die bei Druckeinwirkung herausgepreßte Schmelze zumindestens
teilweise aufgenommen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze
vollständig von der Arbeitsspur aufgenommen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997141686 DE19741686B4 (de) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | Vorrichtung und Verfahren zum Fügen, insbesondere Heizkeil-Überlappschweißen, von Kunststoffbahnen |
Applications Claiming Priority (1)
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