AT8049U1 - Verfahren zum herstellen eines schweissbaren formstückes aus kunststoff - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines schweißbaren Formstückes aus Kunststoff auf der Basis eines mit ionisierter Strahlung vernetzbaren Polyolefins, insbesondere eines Polyäthylens oder eines Copolymers davon, wird vorgeschlagen, daß der Kunststoff vor dem Formen des Formstückes mit einer ionisierten Strahlung in einer Dosis von höchstens 20 kGy behandelt wird.

Description

2 AT 008 049 U1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines schweißbaren Formstückes aus Kunststoff auf der Basis eines mit ionisierter Strahlung vernetzbaren Polyolefins, insbesondere eines Polyäthylens oder eines Copolymers davon, wobei der Kunststoff mit einer ionisierten Strahlung in einer Dosis kleiner 30 kGy behandelt wird. 5

Beim Fügen von Rohren und anderen Formstücken aus Kunststoff spielen Schweißverbindungen insbesondere im Zusammenhang mit Wasserleitungsinstallationen eine besondere Rolle. Schweißverbindungen setzen allerdings ein bestimmtes Theologisches Verhalten der Schmelze voraus. Ist die Schmelze zu dünnflüssig, so fließt der aufgeschmolzene Kunststoff aus der io Schmelzzone zumindest teilweise ab, was zu Fehlstellen in der Anbindung führt, wenn die Formstabilität des Werkstückes im Erwärmungsbereich nicht überhaupt verlorengeht. Zu dickflüssige Schmelzen gefährden wiederum die Materialanbindung in der Fügezone, weil die Verschweißung grundsätzlich auf der Vermischung der Schmelzanteile der zu fügenden Werkstücke beruht. Dies bedeutet, daß Kunststoffe mit einem vergleichsweise hohen Schmelzindex 15 nicht verwendet werden, obwohl ihre mechanischen Eigenschaften ihren Einsatz als Rohre oder Armaturen bei Wasserleitungsinstallationen empfehlen. Dies gilt insbesondere für Polyäthylene und deren Copolymere, sowie andere vernetzbare Polyolefine, die aufgrund des vergleichsweise hohen Schmelzindexes für Schweißverbindungen ungeeignet sind. Diese Polyolefine können zur Steigerung der mechanischen Festigkeit mit Hilfe ionisierter Strahlung vernetzt werden, 20 doch verlieren sie mit der Vernetzung ihre für das Schweißen notwendigen thermoplastischen Eigenschaften.

Um bei Gasleitungen aus Polyäthylen die extrudierten Gasrohre mit gießtechnisch hergestellten, T-förmigen Verbindungsstücken einfacher verschweißen zu können, ist es bekannt 25 (EP 256 825 A2), den höheren Schmelzindex der gießtechnisch hergestellten Verbindungsstücke durch eine Bestrahlung mit Gammastrahlen in einer Dosis zwischen 10 und 30 kGy an den niedrigeren Schmelzindex der extrudierten Gasrohre anzugleichen, um die zu verbindenden Enden der Rohre und des Verbindungsstückes mit Hilfe einer gemeinsamen Heißplatte zu erwärmen und anschließend zu verschweißen, bevor das Polyäthylen durch eine Bestrahlung in 30 einer Dosis von 200 bis 300 kGy entsprechend vernetzt wird. Nachteilig ist allerdings, daß die Strahlungsdosis von der Eindringtiefe der Strahlung in die Werkstückwandung abhängt und daher zu ungleichmäßigen Schmelzbedingungen über die Wanddicke führt. Außerdem kann mit der Bestrahlung größerer Werkstücke der Bestrahlungsaufwand vergleichsweise groß ausfallen. 35 Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe der Schmelzindex von Formstücken aus Kunststoff der eingangs geschilderten Art auf einen für Schweißverbindungen vorteilhaften Wert abgesenkt werden kann, ohne eine Abhängigkeit von der geometrischen Form und den Wanddicken der Formstücke in Kauf nehmen zu müssen. 40 Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Kunststoff vor dem Formen des Formstückes mit einer ionisierten Strahlung in einer Dosis von höchstens 20 kGy bestrahlt wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die thermoplastischen Eigenschaften des mit geringer Dosis bestrahlten Kunststoffes erhalten bleiben, so daß es hinsichtlich der Beeinflus-45 sung des Schmelzindexes nicht darauf ankommt, ob der Kunststoff vor oder nach dem Ausformen des Formstückes bestrahlt wird. Es kann daher der Kunststoff vor dem Formen des Formstückes bestrahlt werden, was die Herstellung von Formstücken erlaubt, die keiner nachträglichen Sonderbehandlung bedürfen, um die Schweißbarkeit zu erreichen. Mit der Behandlung des Kunststoffes als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Formstücken werden zusätzli-50 che, sonst nicht mögliche Vorteile erzielt. So wird ein gleichmäßig niedriger Schmelzindex für das Formstück unabhängig von der späteren Form und Größe des Formstückes sichergestellt. Die Bestrahlung des üblicherweise als Granulat vorliegenden Kunststoffes bringt eine vergleichsweise geringe Temperaturbelastung des Granulats mit sich, was besondere Maßnahmen zur Vermeidung von Oxidationsprozessen überflüssig macht. Außerdem werden durch die 55 strahlungsbedingte Teilvernetzung des Kunststoffes dessen Klebeeigenschaften verringert, so

Claims (1)

1. 3 AT 008 049 U1 daß mit einer nur geringen Verschmutzung der eingesetzten Formwerkzeuge gerechnet werden kann. Wie bereits ausgeführt wurde, ist es für das Absenken des Schmelzindexes auf ein für das 5 Schweißen vorteilhaftes Maß von wesentlicher Bedeutung, die Energiedosis der Strahlenbehandlung entsprechend zu beschränken. Obwohl sich naturgemäß eine Abhängigkeit vom jeweils zu behandelnden Kunststoff ergibt, muß die Energiedosis der Bestrahlung nach oben mit 20 kGy begrenzt werden. Für die meisten Anwendungsfälle hat sich eine Dosis zwischen 12 und 16 kGy als zielführend herausgestellt, wobei ein im Hinblick auf Schweißverbindungen io vorteilhaftes Theologisches Verhalten der Schmelze sichergestellt wird, und zwar unter einer teilweisen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines schweißbaren Formstückes aus Kunststoff näher erläutert, und zwar wird die Abhängigkeit des entlang 15 eines Ordners eines karthesischen Koordinatensystems aufgetragenen Schmelzindexes von der entlang der Abszisse aufgetragenen Energiedosis der ionisierten Strahlung gezeigt. Es wurde zunächst ein Polyäthylen-Oktencopolymer mit einem Oktengehalt von 10 Gew.%, einer Dichte von 0,94 g/cm3, einem Schmelzpunkt von 142 °C und einem Schmelzindex MFI 20 (190/5) von 2,6 g/10 min einer Bestrahlung mit beschleunigten Elektronen in einer Dosis von 16 kGy ausgesetzt. Der Schmelzindex konnte dabei von 2,6 g/10 min auf 0,26 g/10 min gesenkt werden. Das bestrahlte Granulat ließ sich problemlos in üblicherweise zu Rohren mit einem Nenndurchmesser von 18 mm und einer Wanddicke von 2 mm extrudieren. Aus dem gleichen, aber unbestrahlten Granulat wurden ebenfalls Rohre gleicher Abmessung extrudiert. Während 25 bei einem Schweißversuch mit den Rohren aus dem unbestrahlten Granulat die dünnwandigen Rohre beim Aufbringen der nötigen Schweißtemperatur in sich zusammenfielen, konnten die Rohre aus dem bestrahlten Granulat in herkömmlicher Weise ohne Einschränkungen mit Muffenformstücken verschweißt werden. 30 Zur Veranschaulichung der Abhängigkeit des Schmelzindexes von der Bestrahlungsdosis wurde das Granulat aus Polyäthylen-Oktencopolymer mit unterschiedlichen Energiedosen bestrahlt. Der über der jeweiligen Bestrahlungsdosis aufgetragene Schmelzindex MFI (190/5) der aus diesen unterschiedlich bestrahlten Granulaten hergestellten Rohren ergibt die Kurve 1, die veranschaulicht, daß im Bereich einer Energiedosis der Bestrahlung zwischen 12 und 15 kGy 35 die Schmelzindexe in einem für Schweißverbindungen vorteilhaften Wertebereich kleiner 0. 5 g/10 min liegen. Bei diesen Energiedosen der Bestrahlung bleiben die thermoplastischen Eigenschaften erhalten, womit bei einer Steigerung der Energiedosen über 20 kGy nicht mehr gerechnet werden kann. 40 Ansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen eines schweißbaren Formstückes aus Kunststoff auf der Basis eines mit ionisierter Strahlung vernetzbaren Polyolefins, insbesondere eines Polyäthylens 45 oder eines Copolymers davon, wobei der Kunststoff mit einer ionisierten Strahlung in einer Dosis kleiner 30 kGy behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff vor dem Formen des Formstückes mit einer ionisierten Strahlung in einer Dosis von höchstens 20 kGy bestrahlt wird. so 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff mit einer Dosis zwischen 12 und 16 kGy bestrahlt wird. Hieiu 1 Blatt Zeichnungen 55