NO751843L

NO751843L -

Info

Publication number: NO751843L
Application number: NO751843A
Authority: NO
Inventors: H I Hammer
Original assignee: Schlegel Engineering Gmbh
Priority date: 1974-05-29
Filing date: 1975-05-23
Publication date: 1975-12-02
Also published as: IT1028827B; ATA387775A; GB1465878A; IL47325A0; CH581019A5; BR7503378A; JPS58197014A; JPS6112776B2; BE829404A; AR204760A1; JPS58197015A; CA1065239A; AU8168775A; NL7506390A; SE7505761L; FR2272811A1; US4061519A; JPS6036937B2; ZA753443B; IL47325A

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for kontinuerlig overlappingssammensveising av termoplastiske kunststoffolier eller -plater ved oppvarming og sammenpressing av de mot hverandre vendte overlappingsflater, samt en innretning for gjennom-føring av denne fremgangsmåte.

Ved overlappingssveisingen av polyolefin-folier eller -plater oppvarmer man vanligvis overlappingskantene, henholdsvis de mot hverandre vendte overflater til over smeltetemperatur og presser dem deretter så lenge sammen til sømmen er så meget av-kjølt at de i forhold til de i tilslutning til sveiseprosessen opptredende krefter er formstabile. Denne fremgangsmåte er ikke anvendbar hvis de overflater, som skal forbindes med hverandre ikke kan oppvarmes tilstrekkelig, eller hvis det opptrer for store varmetap slik at temperaturen til de overflater som skal forbindes med hverandre etter oppvarmingen og frem til utøvelsen av presskraften igjen synker under smeltetemperaturen. Et eksem-pel på slike ugunstige omstendigheter utgjør sammensveisingen av lange sømmer på polyetylenplater, slik de benyttes i stort format og i tykkelser på ca. 3 njm3 f. eks, ved grunnvannsaytetninger eller taktildekninger med store flater. Ujevn tykkelse og forskjellig lengde for de banekanter. som skal oppvarmes i forhold til oppvarmingselementene kan føre til ujevn oppvarming. Forskjellige værforhold fører til forskjellig avkjøling før sammensveisingen. Ujevn plasering av banekantene på understøttelses-flåtene, særlig på marken, fører til ujevn sammenpresning. En absolutt sikker sveisesøm kan derfor ikke oppnås med den kjente fremgangsmåte.

Den oppgave som ligger til grunn for foreliggende opp-finnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for sammensveising av overlappende kanter på termoplastiske kunststoffolier eller

-plater som gir en god sveiseslkkerhet også .ved ujevne temperatur-

forhold ved de overflater som skal forbindes og ved ujevn plasering for banekantene.

Løsningen ifølge oppfinnelsen består deri at et tilleggsmateriale i varmplastisk tilstand bringes inn mellom de på forhånd oppvarmede flater som skal forbindes. Virkningen består, deri at det ved hjelp av tilleggsmaterialet transporteres en ekstra varmemengde inn i sve ise området'., hvilken varmemengdes størrelse er nøyaktig bestembar fordi mengde og temperatur for tilleggsmaterialet kan innstilles meget nøyaktig ved hjelp av automatiske maskiner. Deretter kommer det ikke mer så avgjørende an på temperaturen, for de flater som skal forbindes, fordi tilleggsmaterialet oppvarmer disse overflater hvis de har en for lav temperatur og derved sikrer en riktig sammensveising. I mange tilfeller vil det derfor ikke mer være nødvendig å oppvar-me de overflater som skal forbindes med hverandre til en temperatur over smeltetemperatur hvis bare den fra den forberedende oppvarming av disse overflater og fra tilleggsmaterialet frem-komne varme er tilstrekkelig til å heve overflatene i pressområdet til den nødvendige temperatur.

Dessuten- kan det plastiske tilleggsmateriale utjevne avvikelser -fra den parallelle stilling for de overflater som skal forbindes, hvilke ujevnheter kan føres tilbake til bølger i banekantene eller også ujevnheter i understøttelsesflaten.

Det er kjent å sammensveise kunststoffoverflater under, anvendelse av tilleggsmateriale. Derved tjener tilleggsmaterialet imidlertid bare til utfylling av tilstedeværende hul-rom, f. eks. ved sammensveisingen av V-sømmer. Da man ved overlappende sammensveising av. folier eller plater ikke har noen hul-rom å fylle ut, men oppvarmer de på hverandreliggende flater umid-delbart til smeltetemperatur og sammentrykker disse, har man

■derfor inntil nu ikke holdt det for nødvendig å anvende tilleggsmateriale. Tilleggsmaterialet oppfyller, i tilfelle av oppfinnelsen også en annen funksjon som i tilfelle ved sammensveisingen av V-sømmer, da det ikke bare tjener til hulromfylling, men også til varmetransport.

Mengde og temperatur for tilleggsmaterialet må dimen-sjoneres, tilstrekkelig stort. Med andre ord må ved hvert sveise-sted det være tilstede en tilstrekkelig mengde av tilleggsmateriale. I de fleste tilfeller bør tykkelsen (før pressingen) være ca. 2 - 3 mm. En for tynn streng kunne avkjøle seg for sterkt før den når sveisestedet. Etter pressingen skal tykkelsen vanligvis ligge mellom 0,5 og 0,8 mm. Imidlertid skal en tykkelse for tilleggsmaterialet, etter pressingen unngås, som i gjennom-snitt ligger over tykkelsen til den tynneste av de to folier eller plater som skal forbindes, da det ellers kunne fremkomme for store spenninger. Fortrinnsvis ligger tykkelsen til sjiktet for tilleggsmaterialet, mellom en tredjedel og to tredjedeler, av tykkelsen til det tynneste folielag eller den tynneste plate.

I mange tilfeller er de foliekanter, henholdsvis pla-tekanter som skal sammensveises desto vanskeligere å bearbeide jo mer fleksible de er. Hvis f. eks. en' trykkrull benyttes, for utøvelse av presstrykket, så kan denne rull ved en meget fleksi-bel konsistens.-f or de kanter som skal sammensveises skyve bølger foran seg, som kan føre til foldedannelse. Denne fare blir for-., sterket på grunn .av varmeutvidelsen til kantene. Hensiktsmessig

er derfor ifølge oppfinnelsen at det ved oppvarming av de overlappingsflater som skal forbindes, før sammenpressingen forblir et- tversnittsområde av overlappingsområdet med mindre temperatur. Denne ved en mindre temperatur gjenblivende tverrsnittsdel er hensiktsmessig den bort fra de overflater som skal sammensveises vendte tykkelsessone av sveiseområdet. " Derved bevirkes at dette område beholder en viss fasthet selv om sveiseoverflaten er opp-myket .

Selv om denne tanke å oppnå en stabilitet for sveiseområdet ved kontinuerlig sveisemetoder ved begrenset oppvarming, eventuelt fortjener en uavhengig beskyttelse fra de øvrige opp-finneriske trekk, må det dog fastslås at den til dette formål nødvendige forsiktige og hurtige oppvarming av sveiseområdet er særlig fordelaktig ved delvis tilførsel av<y>arme ved hjelp av tilleggsmaterialet. -

Presstrykket blir vanligvis opprettholdt så lenge til sveisesømmen er så meget, avkjølt at den kan motstå de i tilslutning til sveisingen ventede krefter.. Ved hovedanvendelsestil-fellet for oppfinnelsen er de. folier, henholdsvis plater som skal forbindes med hverandre mer eller mindre løst fiksert utenfor innretningen for pressing av sveisesømmen, nemlig f. eks. ved hjelp av felles anlegg mot et. underlag. Da materialet: imidlertid har iboende spenninger og også den nevnte fiksering er ujevn, må det regnes med krefter som i tilslutning til den umiddelbare sveiseprosess vil kunne innvirke på sømmen. Ifølge erfaringen til nu er det. derfor nødvendig å opprettholde pressfcrykket over et lengre tidsrom som ved utøvelsen av en kontinuerlig fremgangsmåte er liktbetydende med en tilsvarende lang presstrekning. Dette gjelder særlig i det foretrukne anvendelsestilfelle. for plater på mer en 2 mm tykkelse. En stor presstrekning er-imidlertid ved utøvelsen av kontinuerlige metoder bare meget vanskelig- å gjennomføre. En kontinuerlig arbeidende innretning må til. dette formål være utstyrt med tilsvarende lange pressorganer,som f. eks. pressbelter, glideskinner eller lignende, hvorved virkningen til slike pressinnretninger ved ujevnt underlag ville væ-re temmelig tvilsom. Dessuten ville en slik pressinnretning ikke kunne benyttes ved urette sveisesømmer. Et vesentlig trekk ved oppfinnelsen består derfor deri å gi avkall på en slik presstrekning. Presstrykket blir opphevet føÉ tilleggsmaterialet stivner. Bevisst blir dermed de krefter som eventuelt virker på sveisesømmen gitt den mulighet enda å bevirke visse relativ-bevegelser ved sveisesømmen. Allerede en liten deformering av sveisesømmen kan nemlig nedbygge kraftspissene til en liten rest som den enda ikke stivnede sveisesøm ikke helt kan motstå. Por at formingen av sveisesømmen skal bli uten skader, er det hensiktsmessig hvis tilleggsmaterialet etter pressingen har en viss, betraktelig tykkelse for at et tilstrekkelig deformeringsvolum eller formingsvolum skal stå til rådighet. Også på denne måte har de ovenfor omtalte foretrukne verdier for tykkelsen vist seg fordelaktig.

Det har vist seg at det er hensiktsmessig at tilleggsmaterialet bringes i forbindelse med de to overflater som skal sammenfestes i det vesentlige samtidig. Legger tilleggsmaterialet seg nemlig for tidlig på en av de to flater og er denne kjø-ligere enn tilleggsmaterialet, så består det fare for at tilleggsmaterialet avgir en betydelig del av sin varme til den ene side og at temperaturen deretter ikke mer er tilstrekkelig for å oppnå en smelteoppvarming av den andre overflate. Man oppnår dette hensiktsmessig ved at man tilfører tilleggsmaterialet med en viss hastighet som ikke er større enn. fremføringshastigheten for svei-seinnretningen. Derved blir det ekstruderte materiale sp.ent mellom dyse og det sted .hvor de to overflater sammenføres under

virkningen av pressinnretningen.

Por tilpasning til forskjellige forhold kan dysens høyde under drift være innstillbar for ved bølgede forløp for folier eller plater eller underlaget at strengen av tilleggsmateriale bestandig skal kunne forløpe omtrent i retning av den vinkelhalverende til den vinkel som dannes av de overflater som skal forbindes fra stedet ved deres sammenpressing. Overraskende kan man derved også redusere tendensen til bølge- og foldedannelse

i den øvre kant.

Overraskende har det vist seg at sømfastheten økes hvis man lar tilleggsmaterialet, i hvert fall på en side, svelle ut av mellomrommet mellom de overflater som skal forbindes. Langs en av folie- eller platekantene dannes derved en vulst.

En innretning for utførelse av fremgangsmåten kjenne-tegnes ved at det på et føringsstativ er anordnet en innretning for oppvarming av de overflater, som skal forbindes, en ekstruder me d en mellom de overflater som skal forbindes ført dyse for tilleggsmaterialet og en fastpressjLngsinnretning. Føringsstativet er derved utstyrt med en kontinuerlig arbeidende drivinnretning, hvis hastighet hensiktsmessig er regulerbar. Fastpressingsinnretningen kan være utformet som rull, da av de ovenfor nærmere forklarte grunner en betraktelig presstrekning ikke mer er nød-vendig. For ved et konstruktivt mindre oppbud fremdeles å sikre et jevnt pres.strykk under trykkakselen også ved ujevn undergrunn, kan føringsstativet være utstyrt med tre bæreruller av hvilke en er f astpressdingsrullen.

Da det ved utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for reduksjon av varmespenningene ved sveisesømmen kan være viktig at det innføres minst mulig tilleggsmateriale, kan det være nødvendig med en nøyaktig styring av oppvarmingen av de flater som skal forbindes. Fordelaktig er det derfor hvis størr-elsen til oppvarmingen av de overflater som skal forbindes reguleres i avhengighet av temperaturen for disse overflater. Da målingen av temperaturen til overflatene etter deres oppvaanming riktignok er mulig, men vanskelig, blir det foretrukket en utfør-else av oppfinnelsen ved hvilken temperaturen til overflatene må-les før oppvarmingen, hvorved styrken til varmetilførselen for oppvarmingen styres automatisk eller for hånd i samsvar med den målte temperatur. Særlig lett kan elektriske infrarød oppvarm- ingsapparater styres, særlig da disse har en fra vilkårlig luft-bevegelse (vind i det fri) uavhengig varmevirkning. På den annen side har varmluftoppvarmingsinnretninger den fordel at varm-luften avskjermer de overflater som skal oppvarmes og eventuelt også strengen av tilleggsmaterialet for en kjølende ytre luft.

I sammenheng med oppfinnelsen er det derfor, fordelaktig med en kontinuerlig anvendelse av en infrarød oppvarmingsinnretning og minst en i bevegelsesretning etter infrarødstråleren anordnet varmluftdyse.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere, forklares under henvisning til et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen, som viser:

fig. 1 et riss av hele sveiseapparatet,

fig. 2 et lengdesnitt gjennom sveiseområdet,

fig. 3 et tverrsnitt gjennom sveiseområdet før sammenpressingen,

fig. 4 et til fig. 3 svarende tverrsnitt etter sammenpressingen .

På underlaget 1 ligger folien 2 som skal sammensveises med den overlappende folie 3- Det antas at de to folier har en. tykkelse på 2,5 - 3 mm og består av polyetylen. Langs overlapp-ingskanten kan sveiseapparatet ifølge fig. 1 kjøres frem.

Sveiseapparatet omfatter en kjøretøyramme 20. på hvis bakre ende hjulene 22 er opplagret om en stiv aksel. Bakhjulene 22 er drivbare av en ikke vist kontinuerlig regulerbar motor.

Ved 28 er det på kjøretøyrammen 20 leddforbundet en hjelperamme 29, ved hvis fremre ende forhjulet 9 er opplagret, som kan styres ved hjelp av en stang 23. Den fremre ende av rammen 20 hviler høydeinnstillbart over en spindel 27 på den fremre ende av hjelperammen 29-

På kj øretøyrammen befinner, det seg i det' vesentlige maskiner i apparatet, som på tegningen bare skjematisk er anty-det, nemlig spesielt en ekstruder, en varmluftvifte, regulerings-innretninger, den allerede nevnte motor og eventuelle ytterligere innretninger. Vektforde lingen er valgt slik at det som fastpressingsinnretning benyttede forhjul 9 til apparatet overfører den ønskede vekt til .sveisesømmen, slik at det fremkommer en presskraft på f. eks. 1,5 kg/vm . Takket være trehjulsopplagnn-gen for kjøretøyet og en forholdsvis stor avstand mellom hjulene 22 og 9, blir trykket konstant, uavhengig av eventuelle ujevnheter i bunnen.

Når den av forhjulet 9 dannede, få centimeter lange presstrekning ikke mer er tilstrekkelig, kan det uten videre bak forhjulet 9 anordnes ytterligere pressinnretninger.

På hjelperammen er det leddforbundet en foran forhjulet 9 seg utstrekkende fortsettelse 24,.,. som riktignok er verti-kalt bevegbar for å kunne gi etter for ujevnheter på underlaget, men som er, ført stivt i sideretning av kj øretøyrammen. Den. fremre ende av fortsettelsen 24. bærer en oppover og nedover virkende infrarødstråler 5, som er kjørbar på ruller 5', som'også sikrer den nødvendige avstand for de overflater som skal forbindes med hverandre. I tillegg kan det være anordnet fingre 4 som hever den overlappende kant av folien 3. Foran infrarødstråleren 5 rager det ut et temperaturmåleapparat 13 mellom de to overflater, som skal forbindes og måler på egnet-, kjent måte deres, overflatetemperatur. Bak infrarødstråleren befinner det seg to varmluft-'dyser 12 som er festet stivt til fortsettelsen 24 og likeledes rager inn mellom de to overflater som overlapper hverandre. Den fremre av de to dyser kan være rettet mot de overflater som skal forbindes., mens den bakre av de to dyser tilveiebringer, en varm-luftstrøm med en bakoverrettet komponent.. Varmluft dysene er til-• sluttet til en varmluftvifte på kjøretøyrammen.

Varmeeffekten til infrarødstråleren og/eller, varmluftdysene blir innstilt ved hjelp av en reguleringsinnretning som arbeider i avhengighet av måleresultatene fra temperaturmåleappa-ratet 13 på en slik måte at varmeeffekten ved kjølige målte tem-peraturer økes og reduseres ved høyere utgangstemperaturer for de overflater som skal forbindes.

Mellom varmluftdysen 12 og - forhjulet 9 til apparatet befinner det seg en ekstruderdyse 6. Den er anbragt på en slik måte på den høydeinnstillbare ramme 20 at den mellom de overflater som skal forbindes tilveiebringer en tynn, bred streng av tilleggsmaterialet, som er av en slik art at det er istand til å inngå en sveiseforbindelse med de to overflater som skal forbindes. Høydeinnstillbarheten til den fremre ende av rammen. 20 til-later at dysen 6 holdes bestandig i midten mellom de overflater som skal forbindes for at strengen skal løpe jevnt inn i den av fastpressingsrullen 9 dannede vinkel.

Oppvarmingen av de overflater 7 som skal forbindes skjer ved hjelp av innretningene 5 og 6 så intensivt at man når myknings-temperaturen. Ved polyetylen skal det oppnås f. eks. en overflatetemperatur på 100 - 130°C. Den av temperaturmålingen avhengige varmeeffekt sørger for at den ønskede overflatetemperatur i området 11, hvor de overflater som skal sammenbindes og tilleggsmaterialet løper sammen, også nås hvis■utgangstemperaturen f. eks. under påvirkning av vind, forskjellige dags- og årstider og forskjellig solinnstråling har en tendens til å svinge..

En ujevn og sterk avkjøling av de overflater som skal forbindes og strengen av tilleggsmaterialet mellom varmluftdysene 12 og pressområdet 11 er ikke ventet på grunn av den korte lengde til denne strekning. Dessuten sørges det for konstante- tempera-turforhold ved at den bakoverrettede andre varmluftdyse tilveiebringer en avskjermende vamrluftsky rundt dette område. Derved blir imidlertid de bort. fra hverandre vendte overflater, på foliene kjølt ved avstråling og konveksjon, slik at deres temperatur har en tilstrekkelig avstand fra mykningspunktet. Uønsket bølget-het. for de-foliekanter som overlapper hverandre forhindres her-ved. På forhånd i foliekantene tilstedeværende bølger kan imidlertid vidtgående utjevnes., noe som spesielt fremmes ved høyde-innstillbarhet for ekstruderdysen.

Ved sammensveisingen av 2,5 - 3 mm tykke polyetylenplater blir det f. eks. benyttet en fremføringshastighet på 0,3 0,6 m/min. Den ekstruderte streng 8 har en tykkelse på 2 .- 3 mm

. og en bredde på ca. 4 .cm. Dens tykkelse skal være større enn

den til slutt i sveisesømmen ønskede tykkelse på sjiktet 18 til tilleggsmaterialet, (fig. 4).. Under pressrullen 9 blir tilleggsmaterialet sammenpresset til den ønskede tykkelse, hvorved- av-standssvingningén mellom overflatene 7 utjevnes. Fortrinnsvis blir tilleggsmaterialet presset ut ved kanten 31 til den øvre folie 3'i form'av en vulst 32 som delvis forbinder;; seg med over-flaten 7stil folien 2 og delvis med endeflaten 31 til folien 3-Imidlertid kommer det for den derved oppnådde fasthetsøkning ikke an på den gjenblivende størrelse for disse forbindelser.

Claims

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig overlappingssveising av termoplastiske kunststoffolier eller -plater ved oppvarming

og sammenpressing av mot hverandre vendte overlappingsflater,karakterisert vedat det på i og for seg kjent måte innføres et tilleggsmateriale i varmplastisk tilstand mellom de flater som skal forbindes. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at styrken og/eller varigheten til presstrykket dimensjo-neres slik at den gjenblivende midlere tykkelse for sjiktet av tilleggsmateriale ikke er vesentlig større enn tykkelsen til en av de. folier eller plater som skal. forbindes.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakteris er tv ved at styrken for oppvarmingen av de overflater som skal forbindes reguleres i avhengighet av deres temperatur.

4.. Fremgangsmåte ifølge krav 3skarakterisertved at temperaturen til de overflater som skal forbindes må-les før oppvarmingen.

5- Fremgangsmåte ifølge ett.av kravene 1 4,karakterisert vedat ved oppvarmingen av de overlappingsflater som skal forbindes før deres sammenpressing det -forblir et tverrsnittsområde av overlappingspmrådet for foliene eller platene med lavere temperatur.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene l-3,karakterisert vedat presstrykket oppheves før tilleggsmaterialet stivner.

7- Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-6,karakterisert vedat tilleggsmaterialet bringes i forbindelse med de to overflater som skal forbindes i det vesentlige samtidig..

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisertved at ved bølget forløp; for foliene eller platene eller deres underlag en dyse som gir ut tilleggsmaterialet innstilles slik at den uttredende streng av tilleggsmaterialet ligger omtrent i retning av den vinkelhalverende for den vinkel som dannes mellom de overflater som skal forbindes ved sammenpressingsstedet.

9- Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 -karakterisert' ved at man i hvert fall på en side, lar tilleggsmaterialet svelle ut av mellomrommet mellom de overflater som skal forbindes.

10. Innretning for utøvelse av fremgangsmåten ifølge ett eller flere av kravene l~9jkarakteri. sert ved at det på et føringsstativ er anordnet en innretning (5) for oppvarming av de overflater (7) som skal forbindes, en ekstruder med en mellom de overflater som skal forbindes ført dyse (6) for tilleggsmaterialet (8) og en fastpressingsinnretning (9).

11. Innretning ifølge krav 10,karakterisertved at den er utstyrt med en kontinuerlig arbeidende drivinnretning.

12.. Innretning ifølge krav 11,karakterisertved at fastpressingsinnretningen er utformet som en rull (9)-

13. Innretning ifølge krav 12,.karakterisertved at føringsstativet bæres 'av tre ruller, av hvilke en er fastpressingsrullen..

14. Innretning ifølge ett av kravene 10 - 13,karakterisert vedat ekstruderdysen er høydeinnstillbar under drift.

15. Innretning ifølge ett av kravene 10 - 14,.karakterisert vedat oppvarmingsinnretningen består av en infrarødstråler o<*>g minst en i bevegelsesretning etter stråleren anordnet varmluftdyse.

16. Innretning ifølge ett av kravene 10 - 15,karakterisert vedat det mellom de folier eller plater som skal forbindes før oppvarmingsinnretningen er anordnet en innretning for måling av temperaturen til de flater som skal. forbindes.