DE845678C - Einrichtung zur Waermebehandlung thermoplastischer Stoffe im hochfrequenten Kondensatorfeld - Google Patents

Einrichtung zur Waermebehandlung thermoplastischer Stoffe im hochfrequenten Kondensatorfeld

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DE845678C
DE845678C DEL1802A DEL0001802A DE845678C DE 845678 C DE845678 C DE 845678C DE L1802 A DEL1802 A DE L1802A DE L0001802 A DEL0001802 A DE L0001802A DE 845678 C DE845678 C DE 845678C
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DE
Germany
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foils
thermoplastic
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Expired
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DEL1802A
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English (en)
Inventor
Tankred Von Dipl-In Hauteville
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Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Standard Elektrik Lorenz AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/12Dielectric heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/02Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by heating
    • B29B13/023Half-products, e.g. films, plates

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Wärmebehandlung thermoplastischer Stoffe im hodifrequenten Kondensatorfeld Zur Wärmebehandlung thermoplastischer Stoffe, insbesondere in Folienform, verwendet man heute vielfach hochfrequente Kondensatorfelder, die den Stoff durchsetzen und auf diese Weise eine dielektrische Erwärmung desselben bewirken.
  • Es sind auch bereits verschiedene Anordnungen und Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die nach dem obenerwähnten Prinzip arbeiten und mit deren Hilfe es gelingt, eine Verschweißung oder Deformierung des zu behandelnden Stoffes zu erzielen.
  • Eine Voraussetzung hierfür ist es jedoch, daß der Verlustfaktor (tag8) des zu behandelnden thermoplastischen Stoffes eine bestimmte Größe nicht unterschreitet, weil sich in diesem Falle keine oder zumindest keine hinreichende Erwärmung erzielen läßt.
  • Die Erfindung bezweckt, eine Erwärmung thermoplastischer Stoffe und damit auch deren Warmbearbeitung (Deformation, Schweißung) im hochfrequenten Kondensatorfeld auch dann zu ermöglichen, wenn der Verlustfaktor des zu behandelnden Stoffes so klein ist, daß sich bei Anwendung der bisher bekannten, nach dem Prinzip der dielektrischen Erwärmung arbeitenden Einrich- tungen keine hinreichende Erwärmung des Stoffes mehr erzielen läßt. Die Einwirkung des hochfrequenten Feldes ist nach der Erfindung im Gegensatz zum Bekannten keine ausschließlich direkte mehr.
  • Erfindungsgemäß werden vorzugsweise zwischen den Elektroden und dem zu behandelnden Stoff zumindest an einer Seite eine oder mehrere Scheiben oder Folien eines Stoffes mit relativ hohem dielektrischem Verlustfaktor eingelegt.
  • Das Prinzip dieser Anordnung geht aus Fig. I hervor, in der die Folien I und 2 aus thermoplastischem Stoff mit sehr geringen dielektrischen Verlusten zwischen den Elektroden 3 und 4 durch Einwirkung einer Hochfrequenzspannung, die an die Elektroden 3 und 4 gelegt wird, miteinander verschweißt werden sollen. Nach Anlegen der -Spannung wird sich zunächst die zwischengelegte Scheibe 5 aus einem Stoff mit vorzugsweise hohen dielektrischen Verlusten erwärmen und sodann ihre Wärme u. a. an die thermoplastischen Folien I und 2 abgeben. Die indirekte Erwärmung dieser Folien kann dabei durchaus so weitgehend sein, daß sie in eilen plastischen Zustand versetzt und miteinander verschweißt werden. Da der Verlustfaktor thermoplastischer Stoffe im allgemeinen mit zunehmender Erwärmung größer wird, hesteht auch die Möglichkeit, daß nach Erreichung einer gewissen Temperatur, die durch Wärrnefluß von der Zwischenscheibe 5 erzielt wurde, eine direkte dielektrische Erwärmung und anschließende Verschweißung der heiden Folien I und 2 in üblicher Weise erfolgt.
  • Das Prinzip des Einlegens von Zwischenscheiben aus Stoffen mit relativ hohem Verlustfaktor ist für sämtliche Anordnungen und Verfahren zur Warmbearbeitung thermqplastisgher Stoffe anwendhar.
  • Es muß nur dafür gesorgt werden, daß eine gegenseitige nachteilige Beeinflussung (z. B. Klehen) der Zwischenlegscheibea und der zu bearbeitenden thermoplastischen Stoffe vermieden wird. Man wird also zweckmäßig einen Stoff verwenden, welcher seinen Aggregatzustand innerhalb des Arbeitstemperaturbereiches nicht oder nur unwesentlich verändert, beispielsweise Porzellan.
  • Man kann auch wenigstens eine der zwei Elektroden mit einer Schicht aus einem Stoff mit relativ hohen dielektrischen Verlusten überziehell.
  • Die bisher beschriebene Anwendungsmöglichkeit der Einrichtung nach der Erfindung betrifft im wesentlichen nur die Bearbeitung solcher thermoplastischer Stoffe mit geringen dielektrischen Verlusten, die eine relativ geringe Dicke haben, also vorzugsweise von Folien derartiger Stoffe. Ist dagegen die Dicke des zu bearbeitenden Stoffes verhältnismäßig groß, so bereitet es wegen der geringen Kapazität zwischen den Elektroden Schwierigkeiten, den eingelegten Scheiben aus Stoff mit hohen dielektrischen Verlusten so viel Wärmeenergie zuzuführen, daß eine hinreichende Durchwärmung des zu behandelnden Stoffes stattfindet, zumal die Wärmeleitfähigkeit derartiger Stoffe ohnehin .iußerst gering ist. Es zeigt sich jedoch, daß sich auch dieser Nachteil mit verhältnismäßig einfachen Mitteln leicht beseitigen läßt. Man verzichtet dabei bewußt auf die mit erhöhter Temperatur evtl. einsetzende direkte dielektrische Erwärmung des Stoffes mit geringen dielektrischen Verlusten.
  • Entsprechend der weitergehenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Weg des elektrischen Feldes durch den zu behandelnden Stoff mit geringen dielektrischen Verlusten kurzgeschlossen wird.
  • Das geschieht beispielsweise dadurch, daß man den zu behandelnden Stoff mit einer vorzugsweise dünnen Folie aus elektrisch leitendem Material (z. B. Kupfer) umgibt. Das wirkt sich so aus, als wenn zwischen den Elektroden nur die Scheiben oder Folien der dielektrisch verlustreichen Stoffe liegen-,- die- sich auf Grund der Zuführung hoch-. frequenter elektrischer Energie erwärmen und ihre Wärme an die den zu bearbeitenden Stoff umgebende Folie aus leitendem Material abgeben, wodurch sich eine hinreichende und wegen der guten Wärmeleitfähigkeit des Kupfers auch eine ziemlich homogene Erwärmung des zu hearl)eitenden Stoffes erzielen läßt. Statt dessen kann man natürlich auch zwischen dem zu bearbeitenden Stoff einerseits und den eingelegten Scheiben oder Folien aus Stoffen mit hohen dielektrischen Verlusten andererseits Scheiben oder Folien aus elektrisch leitendem Stoff einlegen, die galvanisch miteinander verbunden sind.
  • Bei der bisherigen Beschreibung solcher Schweiß-und Prägevorgänge, die zusätzlicher Hilfsfolien bedürfen, war stets die Rede von der Bearbeitung oder Verarbeitung von thermoplastischen Stoffen, die einen sehr geringen Verlustfaktor (tg8) aufweisen. Es zeigt sich jedoch, daß der Erfindungsvorschlag auch für verlustbehaftete Folien sehr vorteilhaft angewendet werden kann, inshesondere dann, wenn es sich um die Bearbeitung, und zwar hauptsächlich um die Verschweißung, sehr dünner Folien von einer Dicke von beispielsweise unter 0,I mm handelt.
  • Die Schwierigkeit der direkten dielektrischen Verschweißung derartiger extrem dünner Folien miteinander liegt darin, daß man hierzu einer sehr hohen Flä,chenleistung von mehr als 200 Watt pro Quadratzentimeter bedarf; das führt, wenn man nicht extrem hohe Frequenzen anwenden will, zu Feldstärken, denen die zu verarbeitenden Folien nicht standzuhalten vermögen. Zur Vermeidung dieses Nachteiles wäre man hei der direkten Verschweißung sehr dünner Folien zur Anwendung wesentlich höherer Frequenzen gezwungen, als sie bei den bisher üblichen Vorrichtungen mit Erfolg verwendet werden. Außerdem würde man zur Direktverschweißung derartig dünner Folien Elektroden und Pressen von unwirtschaftlich hoher Präzision benötigen.
  • Diese Schwierigkeiten umgeht man jedoch in einfacher Weise mit der vorher l)eschriel)enen Verwendung von Hilfsfolien, wol)ei die Hilfsfolien einseitig oder auf I>eideti Seiteii der zu verschv.-eißenden Folien gegehellellfalls nullter Z'vischenlage einer Trennfolie aus einem nichtthermoplastischen Isolierstoff oder einer sehr dünnen Metallfolie eingelegt werden. I)ie Hilfsfolie ist vorzugsweise zweckmäßig etwas stärker als die zu verschweißende dünne Folie.
  • Sowohl die Verschweißung von nahezu verlustlosen Folien als auch die Verschweißung von extrem dünnen verlustbehafteten Folien nach der Erfindung lassen sich stapelweise derart durchführen, daß .innerhalb eines Folienpaketes Teilschweißungen vorgenommen werden. Zu diesem Zweck legt man in den Stapel von teilweise miteinander zu verschweißenden Folien solche Folien aus nichtthermol)lastischem Isolierstoff oder aus dünnem Metall, die eine Verschweißung der benachbarten Folien verhindern. Bei dieser Anordnung hat die Hilfsfolie vor allem auch die Funktion der richtigen Temperaturvertei lung. Ist die Hilfsfolie stärker als etwa die hall>e Dicke des zu verschweißenden Folienpaketes, so ergibt sich in diesem eine weitgehend homogene Temperaturverteilung, die eine gleich starke Durchwärmung der einzelnen zu verschweißenden Folien innerhalb des Stapels gewährleistet. Eine beispielsweise Anordnung der Schichtenlage der Folien bei der Verschweißung von thermoplastischen Folien innerhalb eines Stapels ist in schematischer Form in Fig. 2 dargestellt.
  • Zwischen den Elektroden 6 und 7 ist ein Stapel von Folien angeordnet. die jeweils paarweise miteinander verschweißt werden sollen. Zur Verhinderung unerwünschter Zusammenschweißungen sind Zwischenlagen 8 aus Isolierstoff in den Stapel eingebracht. Die dickeren Folien 9 dienen in erwähnter Weise dazu. das Feld innerhalb des eigentlichen Folienpaketes zu homogenisieren und gleichzeitig zur Verhinderung einer Wärmeahleitung aus den äußeren Schichten.
  • Will man eine Stapelschweißung von Folien aus nur mit geringen Verlusten behaftetem Material herstellen. so wählt man als Trennfolie zwischen den Lagen, die nicht miteinander verschweißen sollen, einen mit Verlusten l>ehafteten Thermoplasten, beispielsweise ein weichgestelltes Polyvinylchlorid. Auf diese Weise läßt sich ein wesentlich schnelleres Verschweißen der verlustarmen Folien erzielen und vor allen Dingen auch eine Stapelschweißung von dickeren Folien aus verlustarmem therrnol,lastischem Material ermöglichen.
  • Um die Homogenität der I)urchwärmung weiter zu erhöhen. kann man nach Bedarf auch einzelne dieser Wärme erzeugenden Folien durch nichtthermol>lastische oder metallische Folien ersetzen.
  • Als I,esonders zweckmäßig erweist sich eine Anordnung zum beispiel zur Stapelverschweißung von beutelit. Tüten oder ähnlichen Behältern, wenn man immer abwechsellld zwei Folien aus thermoplastischem Stoff mit geringem Verlustfaktor und zwei Folien aus mit Verlusten behaftetem, thermoplastischem Stoff in den Stapel einlegt. Diese Folien wirken gegenseitig als Trennfolien und die verlustbehafteten Folien zusätzlich noch als Hilfsfolien.
  • Auf diese Weise erhält man in einem Arbeitsgang gleichzeitig fertige Schweißerzeugnisse aus verschiedenen Stoffen. die man dann ohne Entfernuiig irgendwelcher Zwischenfolien schneiden, stanzen usw. kann. Bei dieser Anordnung ist man natürlich keineswegs zu einer Stapelung in dem bescllriel)ene Verhältnis 2 2 gezwungen.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zur Wärmebehandlung thermoplastischer Stoffe im hochfrequenten Kondensatorfeld, vorzugsweise solcher thermoplastischer Stoffe, die einen sehr geringen dielektrischen Verlustfaktor haben, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einer Seite des zu behandelnden Stoffes, vorzugsweise zwischen diesem und der (den) Elektrode(n), eine oder mehrere Scheiben oder Folien eines Stoffes mit relativ hohem dielektrischem Verlustfaktor eingelegt werden.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelegte Zwischen scheibe aus einem Stoff besteht, welcher seinen Aggregatzustand innerhalb des Arl,eitstemperaturbereiches nicht oder nur unwesentlich ändert.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der zwei Elektroden mit einer Schicht des erwähnten Stoffes ganz oder teilweise überzogen ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des elektrischen Feldes durch den zu behandelnden Stoff geringer dielektrischer Verluste kurzgeschlossen wird.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zu behandelnden Stoff einerseits und den eingelegten Scheiben oder Folien aus Stoffen mit hohen dielektrischen Verlusten andererseits Scheiben oder Folien aus elektrisch leitendem Stoff eingelegt werden, die galvanisch miteinander verhunden sind.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Stoff mit einer vorzugsweise dünnen Folie aus elektrisch leitendem Stoff (z. 13. Kupfer) umgebe wird.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Wärmebehandlung sehr dünner Folien aus einem mit dielektrischen Verlusten behafteten thermoplastischen Stoff.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch I bis 3 und 7. dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verschweißung von Folienstapeln jeweils zwischen zwei oder mehreren miteinander zu verschweißenden Folien eine Trennfolie aus mit Verlusten hehaftetem thermoplastischem Stoff eingelegt wird.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hilfsfolien stärker als die halbe Dicke des zu verschweißenden Folienpaketes ist.
    Io. Einrichtung nach Anspruch 8 und 9. dadurch gekennzeichnet, daß einzelne der w.irme- erzeugenden Folien durch nichtthermoplastische oder metallische Folien ersetzt werden. lt. Einrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Folienpaketes jeweils abwechselnd zwei oder mehr Folien aus thermoplastischem Stoff mit geringem Verlustfaktor und zwei oder mehr Folien aus mit Verlusten behaftetem thermoplastischem Stoff derartig eingelegt werden, daß sie gegenseitig als Trennfolien dienen und die verlustbehafteten Folien zusätzlich zur Wärmeerzeugung.
DEL1802A 1949-10-06 1950-04-22 Einrichtung zur Waermebehandlung thermoplastischer Stoffe im hochfrequenten Kondensatorfeld Expired DE845678C (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1090797B (de) * 1957-03-12 1960-10-13 Hausmann Ag Labor Anordnung von Schweisselektroden zum Hochfrequenzschweissen von Kunststoff-Folien
DE1096632B (de) * 1954-06-08 1961-01-05 Teldec Telefunken Decca Verfahren zur Herstellung von Schallplattentaschen
DE1111371B (de) * 1952-01-08 1961-07-20 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Vorrichtung zum Glaenzendmachen, Mustern oder Praegen der Oberflaeche von thermoplastischen Kunststoff-Folien
DE1248282B (de) * 1960-11-22 1967-08-24 Semperit Ag Randverbindung fuer aufblasbare Hohlkoerper aus nachgiebigem und dichtem Material
DE2825662A1 (de) * 1978-06-12 1979-12-20 Siemens Ag Verfahren zum hochfrequenzschweissen von thermoplastfolien mit geringem dielektrischen verlustfaktor

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