Dielektrische Erwärmung von thermoplastischen Materialien, Hochfrequenzschweißen

Die dielektrische Erwärmung von thermoplastischen Materialien wird hauptsächlich zum Verbinden (Schweißen) einzelner Teile bei der Herstellung verschiedener Produkte aus diesen Materialien verwendet.

Der Schweißvorgang erfolgt durch Erhitzen in einem hochfrequenten elektrischen Feld auf die Schmelztemperatur eines Teils des unter den Elektroden des Arbeitskondensators befindlichen Materials, auf das der entsprechende Druck ausgeübt wird.

Dieses Schweißen wird sowohl bei elastischen Folien als auch bei festen Materialien in Form von Blechen, Rohren usw. angewendet. Mittels Hochfrequenzschweißen werden verschiedene technische Produkte, Schutzverpackungen, Kleidung, Behälter sowie Konsumgüter (Ordner, Geldbörsen, Schachteln, Taschen, Regenmäntel usw.) hergestellt.

Mit einer elektrischen Feldfrequenz von bis zu 40 – 50 MHz aufgrund der Verwendung von dielektrische Heizung leicht schweißbare Materialien wie Polyvinylchlorid, Vinylkunststoff, Vinylrose und andere mit einem dielektrischen Verlustfaktor in der Größenordnung von 10-2... Die Schweißzeit hängt von der Art des Materials, der Größe der zu schweißenden Produkte und ab Die Leistung der Anlage variiert von Zehnteln bis hin zu Einheiten einer Sekunde.

Es gibt zwei Hauptmethoden des Hochfrequenzschweißens: kontinuierlich-sequentiell und simultan.

Beim kontinuierlichen sequentiellen Verfahren besteht der Arbeitskondensator aus zwei rotierenden Rollen, zwischen denen sich das zu verschweißende Material bewegt.

Eine der Rollen ist voreilend und mit einem Elektroantrieb verbunden. Der zweite mit hohem Potenzial ist durch ein verlustarmes Dielektrikum vom Pflanzenkörper isoliert. Der Druck auf das Material wird durch die Feder über die Oberwalze übertragen.

Die Produktivität bei dieser Schweißmethode überschreitet nicht 5 m/min. Um die Leistung zu steigern, verwenden sie Konstruktionen eines Arbeitskondensators, deren charakteristisches Merkmal das Vorhandensein eines geschlossenen Metallstreifens ist, der sich mit dem Material bewegt.

Bei solchen Konstruktionen kann die Länge der Kontaktlinie der Elektroden mit dem Material beliebig groß gewählt werden und die Schweißgeschwindigkeit ist praktisch unbegrenzt. Das zu verschweißende Material kann aus dem Elektrodensystem selbst entnommen werden.

Beim Simultanverfahren werden die Elektroden des Arbeitskondensators in Form von Matrizen, die die gewünschte Nahtkonfiguration wiederholen, in der Presse installiert.

Zum Stumpfschweißen von gegossenen Vinyl-Kunststoffrohren wird ein Arbeitskondensator in Form von zwei Halbringpaaren aus Nichteisenmetallen verwendet.In das Rohrinnere wird ein geteilter Mantel aus verlustarmem Isoliermaterial eingelegt, der die Bildung von Vorsprüngen und Unebenheiten an der Rohrinnenfläche während des Schweißvorgangs verhindert.

Hochfrequenzschweißgerät (Trennschweißgerät)

Die Schweißwanne eignet sich zum Schweißen und Schneiden von Materialien, die Vliesstoffe, andere Stoffe und Textilien oder Lederwaren enthalten. Dadurch kann das geschnittene Material direkt nach dem Schweißen geschnitten werden.

Der Bediener legt zunächst das Schweißmaterial auf den beweglichen Tisch und dann wird der bewegliche Tisch zum Schweißpressbereich bewegt. Diese Konstruktion gewährleistet die Sicherheit der Bediener.

Eine weitere häufige Anwendung ist das Blasenschweißen. Die verschiebbare Schalenschneidemaschine kann den Blister mit dem Karton verschweißen und dann den Blister schneiden. Dieser Maschinentyp wird auch häufig bei der Herstellung von Sportschuhen eingesetzt.

Geradlinige Elektroden werden zum Stumpfschweißen von flachen Blechen verwendet. Die geschweißten Bleche werden auf eine solide Unterlage gelegt. Zwischen den Elektroden und den Blechen über der Verbindungsstelle wird eine elastische Isolierdichtung angebracht, die die Höhe der Verbindungsstelle begrenzt und ihre Form verbessert.

Auf die Elektroden wird Druck in einer Richtung senkrecht zur Blattebene ausgeübt. Das erhitzte Material wird in den Raum zwischen den Elektroden gedrückt und bildet eine verdickte Naht.

Pressschweißen bietet eine hohe Produktivität mit hochwertigen Schweißnähten. Pressen sind fußbetrieben, pneumatisch oder hydraulisch. Strukturell werden sie umgesetzt:

• mit einem Restspalt, der eine vorgegebene endgültige Nahtdicke ergibt; in diesem Fall ändert sich der Druck auf die Schweißnaht während des Schweißvorgangs vom Maximalwert auf 0;

• mit konstantem Druck während der gesamten Schweißzeit;

• mit zwei Druckstufen: Bei niedrigem Druck wird das Material bis zum Schmelzen erhitzt, danach stoppt die Erwärmung und der Druck wird erhöht.

Die Kräfte in der Presse variieren je nach Leistung der Schweißanlage von mehreren Kilogramm bis zu mehreren Tonnen. Die hochfrequente Schweißspannung wird an den Arbeitskondensator des Generators mit einer Leistung von mehreren hundert Watt bis mehreren zehn Kilowatt angelegt, um Nähte mit einer Fläche von Einheiten bis zu Hunderten von cm2 zu schweißen.

Siehe auch:Physikalische Grundlagen von Methoden zur Hochfrequenzerwärmung von Dielektrika