Wärme-Impuls-Schweißverfahren

» Unternavigation

» Inhalt

Wärme-Impuls-Schweißverfahren

Skizze zum Wärme-Impuls-Schweißverfahren
Bild 1.1.1 Skizze zum Wärme-Impuls-Schweißverfahren

Zwei Folienunterlagen (1) werden zwischen Impulsschiene (2) und Gegenschiene (3) aufeinander gedrückt. Das Heizelement (4) ist zur Auflage hin thermisch und elektrisch isoliert, zur Folie hin ist es durch eine Antihaftschicht (5) abgedeckt. Auf der Gegenschiene befindet sich ebenfalls eine thermische und elektrische Isolierung. Das Heizelement sowie die darunter liegenden Folienlagen erwärmen sich sobald sie von einem elektrischen Strom durchflossen werden. Infolge der Erwärmung plastifizieren die Lagen und verbinden sich untrennbar (= Verschweißung) miteinander. Die für diesen Prozess wesentlichen Einflussgrößen sind:

  • Druck,
  • Temperatur und
  • Zeit

Im Allgemeinen schließt sich eine sogenannte Kühlzeit an den Schweißvorgang an, innerhalb dieser sich der plastifizierte Kunststoff wieder verfestigt.
Wichtig für die praktische Anwendung ist die mit dem beschriebenen Verfahren erreichte Nahtfestigkeit. Anders als bei der Verschweißung von metallischen Werkstoffen, hat nur der Übergangsbereich von unbeheizter zu beheizter Zone einen Einfluss.
Je abrupter der Übergang erfolgt, umso schlechter ist das Ergebnis. Zwangsläufig verdrängt der Druck über die Schweißschienen auch zu plastifizierendes Folienmaterial aus der Schweißzone. Je weicher der Übergang gestaltet wird, desto fester wird die Naht.

Den im Grunde nachteiligen Verdrängungseffekt des Folienmaterials macht man sich bei der Trennschweißung wiederum zu Nutze. Das Heizelement erhält dabei ein Profil, das dann zwangsläufig das Folienmaterial aus der Schweißzone verdrängt bis keine Materialverbindung mehr besteht. Die Darstellungen unter Punkt 2.3.1 geben einen Überblick mit welchen Profilen welche Schweißergebnisse erzielt werden können.

Grundsätzlich bietet das Impulsschweißverfahren die breiteste Palette an Einflussmöglichkeiten, die zur Erzielung eines bestimmten Ergebnisses variiert werden können. Dies ist jedoch nicht für alle Anwendungen nötig oder, wegen hoher Maschinengeschwindigkeit, möglich.
In den meisten Fällen werden Heizelemente in geradliniger Form hergestellt. Es sind aber auch ebene Konturen möglich (Formschweißbänder). Wichtig ist nur, daß der Widerstand entlang der Kontur gleichmäßig ist, damit auch die entsprechende Erwärmung stattfinden kann.
Die Einhaltung der Schweißparameter ist für das spätere Ergebnis von ausschlaggebender Bedeutung. Während diese für Druck und Zeit noch verhältnismäßig einfach ist, steht man bei der Temperatur des Heizelementes vor einem Problem. Bei kostengünstigen oder mit niedrigen Taktzahlen arbeitenden Einrichtungen setzt man noch heute die sogenannte Zeitsteuerung ein. Dabei fließt ein definierter Strom für eine bestimmte Zeit durch den Heizleiter. Eine Erfassung der tatsächlichen Temperatur findet jedoch nicht statt. Dennoch liefert dieses Verfahren zufriedenstellende Ergebnisse.

In nahezu allen modernen Maschinen findet man heute eine elektronische Temperaturregelung. Genutzt wird dabei die Eigenschaft des Heizleitermaterials, seinen elektrischen Widerstand mit der Temperatur zu ändern. Diese Eigenschaft ist eine Materialkonstante, die es erlaubt, einen quasi „fühlerlosen" Regelkreis aufzubauen:

Regelkreis

Mit Hilfe der elektronischen Temperaturregelung können Schweißnähte in gleichbleibender Qualität hergestellt werden. Vorteilhaft ist insbesondere bei dicken Folien die Möglichkeit, die Schweißtemperatur über eine bestimmte Zeit konstant zu halten. Das Verfahren ist auf Wärmeleitfähigkeit des Folienmaterials angewiesen. Wenn die Erwärmung der Schweißzone nur langsam vorankommt, würde es mit der Zeitsteuerung zwangsläufig zu einer Überhitzung der unmittelbar mit dem Heizband in Kontakt stehenden Folie kommen.
Mit der Temperaturregelung jedoch werden alle beteiligten Materialien nur auf das erforderliche Temperaturniveau erwärmt. Als positiver Nebeneffekt ergibt sich daher eine generelle Verlängerung der Lebensdauer, wie aus dem folgenden Diagramm zu schließen ist.

Zyklus-Impuls-Schweißverfahren



Toss GmbH

HAINSBERGER METALLWERK GmbH
01705 Freital (Dresden)

Tochterunternehmen der TOSS GmbH