DE102019130212A1 - Paste for microwave welding of thermoplastics - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißpaste zum Mikrowellenschweißen von thermoplastischen Kunststoffen, ein Verfahren zum mikrowellengeführten Schweißen von thermoplastischen Kunststoffteilen mit Hilfe dieser Schweißpaste, die Verwendung dieser Schweißpaste zum Mikrowellenschweißen von thermoplastischen Kunststoffen, sowie einen Formkörper aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, der mindestens eine Schweißnaht enthält, die nach diesem Verfahren hergestellt ist.The present invention relates to a welding paste for microwave welding of thermoplastic plastics, a method for microwave-guided welding of thermoplastic plastic parts with the aid of this welding paste, the use of this welding paste for microwave welding of thermoplastic plastics, as well as a molded body made of at least one thermoplastic plastic which contains at least one weld seam, which is produced by this process.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißpaste zum Mikrowellenschweißen von thermoplastischen Kunststoffen, ein Verfahren zum mikrowellengeführten Schweißen von thermoplastischen Kunststoffteilen mit Hilfe dieser Schweißpaste, die Verwendung dieser Schweißpaste zum Mikrowellenschweißen von thermoplastischen Kunststoffen, sowie einen Formkörper aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, der mindestens eine Schweißnaht enthält, die nach diesem Verfahren hergestellt ist.The present invention relates to a welding paste for microwave welding of thermoplastic plastics, a method for microwave-guided welding of thermoplastic plastic parts with the aid of this welding paste, the use of this welding paste for microwave welding of thermoplastic plastics, as well as a molded body made of at least one thermoplastic plastic which contains at least one weld seam, which is produced by this process.
Technischer HintergrundTechnical background
Thermoplastische Kunststoffe schmelzen ab einer Temperatur, die für jeden Kunststoff spezifisch ist. Somit können Bauteile aus diesen Materialien stoffschlüssig verbunden, d.h. verschweißt werden. Kunststoffschweißen ist Stand der Technik und wird für viele Bauteile angewendet. Die Erwärmung der Kunststoffe erfolgt durch unterschiedliche Techniken, wie z. B. Wärmestrahlung, Wärmeleitung, Ultraschall, Reibung, etc. All diesen Verfahren ist gemein, dass die Bauteile erst während des Schweißprozesses positioniert und ausgerichtet werden. Es ist nicht möglich, die Bauteile im kalten Zustand auszurichten und die so ausgerichteten Teile zu schweißen. Des Weiteren sind die Schweißmaschinen sehr groß und teuer.Thermoplastic plastics melt from a temperature that is specific for each plastic. In this way, components made of these materials can be firmly bonded, i.e. welded. Plastic welding is state of the art and is used for many components. The plastics are heated using different techniques, such as B. Thermal radiation, thermal conduction, ultrasound, friction, etc. All these processes have in common that the components are only positioned and aligned during the welding process. It is not possible to align the components when they are cold and to weld the parts so aligned. Furthermore, the welding machines are very large and expensive.
Beim indirekten Mikrowellenschweißen ist die Trennung von Ausrichtung und Schweißen möglich. Die Erwärmung der Fügezone erfolgt mittels eines einzulegenden Schweißzusatzes, wodurch die Erwärmungszone auf die Fügezone begrenzt bleibt. Das indirekte Mikrowellenschweißen nutzt als Schweißzusatz modifizierte Kunststoffe des zu verschweißenden Typs mit wesentlich höheren dielektrischen Verlusten als der reine Kunststoff. Aufgrund des selektiven Charakters der Mikrowellenerwärmung absorbiert praktisch nur dieser Zusatz Energie und erwärmt sich. Die Erwärmung der kompletten Fügezone erfolgt durch Wärmeleitung vom Zusatz. Als Schweißzusätze eignen sich Folien aus beispielsweise ruß- oder polyanilin-modifizierte Compounds.With indirect microwave welding, the separation of alignment and welding is possible. The joining zone is heated by means of a filler material to be inserted, which means that the heating zone remains limited to the joining zone. Indirect microwave welding uses modified plastics of the type to be welded as welding consumables with significantly higher dielectric losses than pure plastics. Due to the selective nature of microwave heating, practically only this additive absorbs energy and heats up. The entire joining zone is heated by conduction from the additive. Foils made of compounds modified with carbon black or polyaniline, for example, are suitable as welding consumables.
Bisher werden für das Mikrowellenschweißen vorwiegend Schweißfolien verwendet, die aus der Kunststoffsorte der zu verschweißenden Bauteile besteht und mit stark Mikrowellen absorbierenden Additiven wie z. B. Ruß, Carbon-Nano-Tubes (CNT) etc. gemischt wurden. Die Folie wird auf die Geometrie der Schweißnaht zugeschnitten und eingelegt. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der
Pulverschüttungen bestehend aus Kunststoffpulver gemischt mit Mikrowellen absorbierenden Stoffen eignen sich prinzipiell auch als Schweißzusatz. Jedoch ist die Handhabung der Pulver schwierig und das Verfahren nicht praxistauglich.Bulk powder consisting of plastic powder mixed with microwave-absorbing substances are in principle also suitable as welding consumables. However, the powder is difficult to handle and the method is not practical.
Für industrielle Anwendungen wäre eine Paste, die z. B. aus einer Mikrowellen absorbierenden Flüssigkeit besteht, in die Kunststoffpulver dispergiert wird, am besten geeignet. Jedoch waren bisherige Versuche hierzu erfolglos, da die Flüssigkeit die Oberflächen der zu verschweißenden Bauteile benetzt und so als Trennmittel wirkt. Eine stoffliche Verbindung wird dadurch verhindert.For industrial applications would be a paste that z. B. consists of a microwave absorbing liquid in the plastic powder is dispersed, most suitable. However, previous attempts have been unsuccessful because the liquid wets the surfaces of the components to be welded and thus acts as a separating agent. This prevents a material connection.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung einer streichfähigen, Mikrowellen absorbierenden Schweißpaste. Die Schweißpaste soll zwischen die zu verschweißenden Kunststoffformteile aufgetragen werden, durch Mikrowellenbestrahlung schmelzen und so die Kunststoffformteile verbinden. Weiterhin soll die Schweißpaste keine farbigen Komponenten enthalten, die deren Anwendungsbereich einschränken.The basic idea of the present invention is the production of a spreadable, microwave-absorbing welding paste. The welding paste should be applied between the molded plastic parts to be welded, melted by microwave irradiation and thus connect the molded plastic parts. Furthermore, the welding paste should not contain any colored components that limit its area of application.
Es wurde überraschend eine Schweißpaste gefunden, die diese Anforderungen erfüllt und dabei nicht als Trennmittel wirkt.A welding paste was surprisingly found which meets these requirements and does not act as a release agent.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißpaste zum Mikrowellenschweißen von thermoplastischen Kunststoffen enthaltend:
- (A) Partikel eines thermoplastischen Kunststoffes
- (B) mikrowellenabsorbierende Komponente enthaltend
- (B-1) mindestens eine polare Flüssigkeit und
- (B-2) mindestens ein polarer Feststoff.
- (A) Particles of a thermoplastic material
- (B) containing microwave-absorbing component
- (B-1) at least one polar liquid and
- (B-2) at least one polar solid.
Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum mikrowellengeführten Schweißen von thermoplastischen Kunststoffteilen enthaltend die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen von mindestens zwei Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff;
- b) Auftragen der erfindungsgemäßen Schweißpaste wie hierin beschrieben auf mindestens eine Oberfläche von mindestens einem der Formteile aus thermoplastischem Kunststoff;
- c) Ausrichten der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischem Kunststoff, so dass die zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischen Kunststoff in direkten Kontakt mit der Schweißpaste gebracht werden; und
- d) Aussetzen der ausgerichteten zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischen Kunststoff einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Frequenz von 300 MHz bis 300 GHz.
- a) providing at least two molded parts made of thermoplastic material;
- b) applying the welding paste according to the invention as described herein to at least one surface of at least one of the molded parts made of thermoplastic material;
- c) aligning the at least two molded parts made of thermoplastic material so that the surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic material are brought into direct contact with the welding paste; and
- d) exposing the aligned surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic synthetic material to electromagnetic radiation with a frequency of 300 MHz to 300 GHz.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Schweißpaste wie hierin beschrieben zum Mikrowellenschweißen von thermoplastischen Kunststoffen.The present invention also relates to the use of the welding paste according to the invention as described herein for microwave welding of thermoplastics.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Formkörper aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, der mindestens eine Schweißnaht enthält, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wie hierin beschrieben hergestellt ist.The present invention further relates to a molded body made of at least one thermoplastic material, which contains at least one weld seam, which is produced by the method according to the invention as described herein.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff wie hierin beschreiben.Finally, the present invention relates to a method for producing moldings from at least one thermoplastic as described herein.
DefinitionenDefinitions
Thermoplastische Kunststoffe, auch Thermoplasten oder Plastomere genannt, sind Kunststoffe die sich in einem bestimmten Temperaturbereich (thermo-plastisch) verformen lassen. Dieser Vorgang ist reversibel, das heißt, er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden, solange nicht durch Überhitzung die sogenannte thermische Zersetzung des Materials einsetzt. Darin unterscheiden sich Thermoplaste von den Duroplasten und Elastomeren. Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal ist die Schweißbarkeit von Thermoplasten.Thermoplastic plastics, also called thermoplastics or plastomers, are plastics that can be deformed (thermoplastically) in a certain temperature range. This process is reversible, that is, it can be repeated as often as required by cooling and reheating until it reaches the molten state, as long as the so-called thermal decomposition of the material does not occur due to overheating. This is where thermoplastics differ from thermosets and elastomers. Another unique selling point is the weldability of thermoplastics.
Mikrowellen ist ein Trivialname für elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von 300 MHz bis 300 GHz, was einer Wellenlänge von ca. 30 cm bis 1 mm entspricht.Microwaves is a trivial name for electromagnetic waves with a frequency of 300 MHz to 300 GHz, which corresponds to a wavelength of approx. 30 cm to 1 mm.
Polare Stoffe bestehen aus polaren Molekülen, welche sich durch ein permanentes elektrisches Dipolmoment auszeichnen. Das elektrische Dipolmoment ist ein Maß für die Polarität eines Moleküls.Polar substances consist of polar molecules, which are characterized by a permanent electrical dipole moment. The electric dipole moment is a measure of the polarity of a molecule.
Die mittlere Partikelgröße d50 wird über die Messung der Partikelgrößenverteilung durch eine geeignete Methode, wie Sieben oder Laserdiffraktometrie, bestimmt. Die mittlere Partikelgröße d50 bedeutet, dass 50% der Partikel kleiner und größer sind als der angegebene Wert.The mean particle size d50 is determined by measuring the particle size distribution using a suitable method such as sieving or laser diffractometry. The mean particle size d50 means that 50% of the particles are smaller and larger than the specified value.
Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
SchweißpasteWelding paste
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißpaste zum Mikrowellenschweißen von thermoplastischen Kunststoffen enthaltend:
- (A) Partikel eines thermoplastischen Kunststoffes
- (B) mikrowellenabsorbierende Komponente enthaltend
- (B-1) mindestens eine polare Flüssigkeit und
- (B-2) mindestens ein polarer Feststoff.
- (A) Particles of a thermoplastic material
- (B) containing microwave-absorbing component
- (B-1) at least one polar liquid and
- (B-2) at least one polar solid.
Die Schweißpaste enthält Partikel eines thermoplastischen Kunststoffs (A). Der thermoplastische Kunststoff (A) in der Schweißpaste ist dabei bevorzugt aus dem gleichen Material sind mindestens ein Formteil des zu schweißenden thermoplastischen Kunststoffs.The welding paste contains particles of a thermoplastic material (A). The thermoplastic plastic (A) in the welding paste is preferably made of the same material, at least one molded part of the thermoplastic to be welded.
Der thermoplastische Kunststoff (A) ist vorzugsweise ausgewählt aus Polyolefinen, zum Beispiel Ethylen Homo- oder Copolymeren, Propylen Homo- oder Copolymeren oder Polystyrolen, Polyvinylchloriden, Polycarbonaten, Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Polyamiden, zum Beispiel Nylon oder Perlon, Polyetherimiden, Polyarylsulfonen, Polyphenylsulfiden, Polyphenyloxiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, Polyetherethersulfonen oder Mischungen daraus, bevorzugt aus Polyolefinen, zum Beispiel Ethylen Homo- oder Copolymeren, Propylen Homo- oder Copolymeren oder Polystyrolen, besonders bevorzugt aus Ethylen Homo- oder Copolymeren.The thermoplastic plastic (A) is preferably selected from polyolefins, for example ethylene homo- or copolymers, propylene homo- or copolymers or polystyrenes, polyvinyl chlorides, polycarbonates, polyacrylates, polymethacrylates, polyamides, for example nylon or perlon, polyetherimides, polyarylsulfones, polyphenylsulfides, Polyphenyl oxides, polysulfones, polyether sulfones, polyether ether sulfones or mixtures thereof, preferably made from polyolefins, for example ethylene homopolymers or copolymers, propylene homopolymers or copolymers or polystyrenes, particularly preferably made from ethylene homopolymers or copolymers.
Besonders bevorzugt sind Polyolefine, wie zum Beispiel Ethylen Homo- oder Copolymere, Propylen Homo- oder Copolymere oder Polystyrole, am stärksten bevorzugt sind Ethylen Homo- oder Copolymere.Polyolefins, such as, for example, ethylene homo- or copolymers, propylene homo- or copolymers or polystyrenes, are particularly preferred, and ethylene homo- or copolymers are most preferred.
Die Partikel des thermoplastischen Kunststoffs (A) weisen vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße d50 von 10 µm bis 1000 µm, bevorzugt 25 µm bis 750 µm, stärker bevorzugt 50 µm bis 500 µm, noch stärker bevorzugt 75 µm bis 300 µm, am stärksten bevorzugt 100 bis 200 µm auf.The particles of the thermoplastic material (A) preferably have an average particle size d50 of 10 μm to 1000 μm, preferably 25 μm to 750 μm, more preferably 50 μm to 500 μm, even more preferably 75 μm to 300 μm, most preferably 100 μm 200 µm.
Die Schweißpaste enthält vorzugsweise Partikel des thermoplastischen Kunststoffs (A) in einer Menge von 5 bis 40 Gew.%, bevorzugt 8 bis 35 Gew.%, stärker bevorzugt 10 bis 30 Gew.%, am stärksten bevorzugt 15 bis 25 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schweißpaste.The welding paste preferably contains particles of the thermoplastic material (A) in one Amount of 5 to 40% by weight, preferably 8 to 35% by weight, more preferably 10 to 30% by weight, most preferably 15 to 25% by weight, based on the total mass of the welding paste.
In der Schweißpaste sind die Partikel des thermoplastischen Kunststoffs (A) dispergiert in der mikrowellenabsorbierenden Komponente (B).In the welding paste, the particles of the thermoplastic material (A) are dispersed in the microwave-absorbing component (B).
Die Schweißpaste enthält vorzugsweise die mikrowellenabsorbierenden Komponente (B) in einer Menge von 60 bis 95 Gew.%, bevorzugt 65 bis 92 Gew.%, stärker bevorzugt 70 bis 90 Gew.%, am stärksten bevorzugt 75 bis 85 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schweißpaste.The welding paste preferably contains the microwave-absorbing component (B) in an amount of 60 to 95% by weight, preferably 65 to 92% by weight, more preferably 70 to 90% by weight, most preferably 75 to 85% by weight, based on the total mass of the welding paste.
Die mikrowellenabsorbierende Komponente (B) enthält vorzugsweise mindestens ein Dielektrikum, also eine elektrisch schwach- oder nichtleitende Substanz bezeichnet, in dem die vorhandenen Ladungsträger nicht frei beweglich sind. Die mikrowellenabsorbierende Komponente (B) hat einen höheren dielektrischen Verlustfaktor als der reine Kunststoff. The microwave-absorbing component (B) preferably contains at least one dielectric, that is to say an electrically weakly or non-conductive substance in which the charge carriers present are not freely movable. The microwave-absorbing component (B) has a higher dielectric loss factor than the pure plastic.
Somit absorbiert praktisch nur die mikrowellenabsorbierende Komponente (B) in der Schweißpaste die Energie der Mikrowellenbestrahlung und erwärmt die Schweißpaste. Die Partikel des thermoplastischen Kunststoffs (A) dagegen bleiben fest.Thus, practically only the microwave-absorbing component (B) in the welding paste absorbs the energy of the microwave radiation and heats the welding paste. The particles of the thermoplastic material (A), on the other hand, remain solid.
Die Schweißpaste für Polyolefine hat vorzugsweise eine maximale Absorption für Mikrowellen bei einer Temperatur von 80°C bis 175°C, bevorzugt von 90°C bis 160°C, besonders bevorzugt von 95°C bis 150°C, am stärksten bevorzugt von 100°C bis 140°C.The welding paste for polyolefins preferably has a maximum absorption for microwaves at a temperature of 80 ° C to 175 ° C, preferably 90 ° C to 160 ° C, particularly preferably 95 ° C to 150 ° C, most preferably 100 ° C to 140 ° C.
Die mikrowellenabsorbierende Komponente (B) enthält mindestens eine polare Flüssigkeit (B-1) und mindestens einen polarer Feststoff (B-2). Vorzugsweise besteht die mikrowellenabsorbierende Komponente (B) aus mindestens einer polaren Flüssigkeit (B-1) und mindestens einem polaren Feststoff (B-2). Es ist am stärkstem bevorzugt, dass die mikrowellenabsorbierende Komponente (B) aus einer polaren Flüssigkeit (B-1) und einem polaren Feststoff (B-2) besteht.The microwave-absorbing component (B) contains at least one polar liquid (B-1) and at least one polar solid (B-2). The microwave-absorbing component (B) preferably consists of at least one polar liquid (B-1) and at least one polar solid (B-2). It is most preferred that the microwave absorbing component (B) consists of a polar liquid (B-1) and a polar solid (B-2).
Vorzugsweise schlägt sich mindestens einer der Bestandteile (B-1) und (B-2) der mikrowellenabsorbierende Komponente (B), bevorzugt alle Bestandteile (B-1) und (B-2) der mikrowellenabsorbierende Komponente (B), beim Schweißen nicht an den Oberflächen der zu schweißenden thermoplastischen Kunststoffteile nieder. Dies bedeutet, dass mindestens einer der Bestandteile (B-1) und (B-2) der mikrowellenabsorbierende Komponente (B), bevorzugt alle Bestandteile (B-1) und (B-2) der mikrowellenabsorbierende Komponente (B), beim Schweißen nicht als Trennmittel wirkt und dadurch eine stoffliche Verbindung während des Schweißens verhindert.Preferably at least one of the constituents (B-1) and (B-2) of the microwave-absorbing component (B), preferably all of the constituents (B-1) and (B-2) of the microwave-absorbing component (B), does not adhere to the welding the surfaces of the thermoplastic parts to be welded. This means that at least one of the components (B-1) and (B-2) of the microwave-absorbing component (B), preferably all of the components (B-1) and (B-2) of the microwave-absorbing component (B), do not occur during welding acts as a release agent and thus prevents a material bond during welding.
Die Bestandteile (B-1) und (B-2) sind vorzugsweise farblos und frei von Pigmenten.The components (B-1) and (B-2) are preferably colorless and free of pigments.
Das Gewichtsverhältnis der Bestandteile (B-1) zu (B-2) in der mikrowellenabsorbierende Komponente (B) liegt bevorzugt im Bereich von 30:70 bis 70:30, stärker bevorzugt von 40:60 bis 60:40. Am stärksten bevorzugt ist das Gewichtsverhältnis der Bestandteile (B-1) zu (B-2) in der mikrowellenabsorbierende Komponente (B) 50:50.The weight ratio of the components (B-1) to (B-2) in the microwave-absorbing component (B) is preferably in the range of 30:70 to 70:30, more preferably 40:60 to 60:40. Most preferably, the weight ratio of the components (B-1) to (B-2) in the microwave-absorbing component (B) is 50:50.
Die mindestens eine polare Flüssigkeit (B-1) ist vorzugsweise ausgewählt aus Alkoholen, Amiden, Ethern, Estern, Carbonsäuren oder Mischungen daraus mit einer Schmelztemperatur von höchstens 10°C. Die mindestens eine polare Flüssigkeit (B-1) ist bevorzugt ausgewählt aus Alkoholen, besonders bevorzugt ausgewählt aus Diolen. Am stärksten bevorzugt ist die polare Flüssigkeit (B-1) Ethylenglykol.The at least one polar liquid (B-1) is preferably selected from alcohols, amides, ethers, esters, carboxylic acids or mixtures thereof with a melting temperature of at most 10 ° C. The at least one polar liquid (B-1) is preferably selected from alcohols, particularly preferably selected from diols. Most preferred is the polar liquid (B-1) ethylene glycol.
Die mindestens eine polare Flüssigkeit (B-1) hat vorzugsweise eine Schmelztemperatur von höchstens 10°C, bevorzugt von höchstens 5°C, stärker bevorzugt von höchstens 0°C, noch stärker bevorzugt von höchstens -5°C am stärksten bevorzugt von höchstens -10°C. Der untere Grenzwert der Schmelztemperatur der polaren Flüssigkeit (B-1) liegt üblicherweise bei mindestens -50°C, bevorzugt bei -30°C.The at least one polar liquid (B-1) preferably has a melting temperature of at most 10 ° C, preferably at most 5 ° C, more preferably at most 0 ° C, even more preferably at at most -5 ° C, most preferably at at most - 10 ° C. The lower limit of the melting temperature of the polar liquid (B-1) is usually at least -50 ° C, preferably -30 ° C.
Die Schweißpaste enthält vorzugsweise mindestens eine polare Flüssigkeit (B-1), bevorzugt eine polare Flüssigkeit (B-1), in einer Menge von 20 bis 50 Gew.%, bevorzugt 25 bis 47 Gew.%, stärker bevorzugt 30 bis 45 Gew.%, am stärksten bevorzugt 35 bis 43 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schweißpaste.The welding paste preferably contains at least one polar liquid (B-1), preferably a polar liquid (B-1), in an amount of 20 to 50% by weight, preferably 25 to 47% by weight, more preferably 30 to 45% by weight. %, most preferably 35 to 43% by weight, based on the total mass of the welding paste.
Der Anteil der polaren Flüssigkeit (B-1) in der Schweißpaste entscheidet über die Konsistenz der Schweißpaste. Somit kann innerhalb der hierin genannten Bereiche der Anteil der polaren Flüssigkeit (B-1) in der Schweißpaste in Hinblick auf die gewünschte Konsistenz der Schweißpaste angepasst werden.The proportion of polar liquid (B-1) in the welding paste determines the consistency of the welding paste. Thus, within the ranges mentioned herein, the proportion of polar liquid (B-1) in the welding paste can be adapted with regard to the desired consistency of the welding paste.
Der mindestens eine polare Feststoff (B-2) ist vorzugsweise ausgewählt aus Salzen von Carbonsäuren, Estern von Carbonsäuren und Mischungen daraus, bevorzugt Salzen von Dicarbonsäuren, Estern von Dicarbonsäuren und Mischungen daraus, besonders bevorzugt, Salzen der Weinsäure, Ester der Weinsäure und Mischungen daraus. Besonders stark bevorzugt sind Salze der Weinsäure, wie die Alkali- und Erdalkalisalze der Weinsäure oder Ammoniumtatrat. Am stärksten bevorzugt ist der polare Feststoff (B-2) Kalium-Natrium-Tatrat-Tetrahydrat (Seignette-Salz).The at least one polar solid (B-2) is preferably selected from salts of carboxylic acids, esters of carboxylic acids and mixtures thereof, preferably salts of dicarboxylic acids, esters of dicarboxylic acids and mixtures thereof, particularly preferably salts of tartaric acid, esters of tartaric acid and mixtures thereof . Salts of tartaric acid, such as the alkali and alkaline earth salts of tartaric acid or ammonium tartrate, are particularly preferred. Most preferred is the polar one Solid (B-2) Potassium Sodium Tatrate Tetrahydrate (Seignette Salt).
Die Schweißpaste enthält vorzugsweise mindestens einen polaren Feststoff (B-2), bevorzugt einen polaren Feststoff (B-2), in einer Menge von 20 bis 50 Gew.%, bevorzugt 25 bis 47 Gew.%, stärker bevorzugt 30 bis 45 Gew.%, am stärksten bevorzugt 35 bis 43 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schweißpaste.The welding paste preferably contains at least one polar solid (B-2), preferably a polar solid (B-2), in an amount of 20 to 50% by weight, preferably 25 to 47% by weight, more preferably 30 to 45% by weight. %, most preferably 35 to 43% by weight, based on the total mass of the welding paste.
Die Schweißpaste besteht vorzugsweise aus Partikeln eines thermoplastischen Kunststoffs (A), einer polaren Flüssigkeit (B-1) und einem polaren Feststoff (B-2) wie hierin beschrieben. Es ist bevorzugt, dass die Schweißpaste aus Partikeln eines thermoplastischen Kunststoffs (A), der aus dem gleichen Material ist wie die zu schweißenden Kunststoffformteile, Ethylenglykol und Kalium-Natrium-Tatrat.The welding paste preferably consists of particles of a thermoplastic material (A), a polar liquid (B-1) and a polar solid (B-2) as described herein. It is preferred that the welding paste consists of particles of a thermoplastic plastic (A), which is made of the same material as the plastic molded parts to be welded, ethylene glycol and potassium sodium tartrate.
Die Schweißpaste enthält, bevorzugt besteht aus, vorzugsweise
- (A) 5-40 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 35 Gew.%, stärker bevorzugt 10 bis 30 Gew.%, am stärksten bevorzugt 15 bis 25 Gew.% Partikel eines thermoplastischen Kunststoffes
- (B) 60-95 Gew.-%, bevorzugt 65 bis 92 Gew.%, stärker bevorzugt 70 bis 90 Gew.%, am stärksten bevorzugt 75 bis 85 Gew.% einer mikrowellenabsorbierende Komponente enthaltend, bevorzugt bestehend aus
- (B-1) 20-50 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 47 Gew.%, stärker bevorzugt 30 bis 45 Gew.%, am stärksten bevorzugt 35 bis 43 Gew.% mindestens einer polaren Flüssigkeit, bevorzugt einer polaren Flüssigkeit und
- (B-2) 20-50 Gew.-% bevorzugt 25 bis 47 Gew.%, stärker bevorzugt 30 bis 45 Gew.%, am stärksten bevorzugt 35 bis 43 Gew.% mindestens eines polaren Feststoffs, bevorzugt eines polaren Feststoffs, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Schweißpaste.
- (A) 5-40% by weight, preferably 8 to 35% by weight, more preferably 10 to 30% by weight, most preferably 15 to 25% by weight of particles of a thermoplastic material
- (B) Containing 60-95% by weight, preferably 65 to 92% by weight, more preferably 70 to 90% by weight, most preferably 75 to 85% by weight of a microwave-absorbing component, preferably consisting of
- (B-1) 20-50% by weight, preferably 25 to 47% by weight, more preferably 30 to 45% by weight, most preferably 35 to 43% by weight of at least one polar liquid, preferably a polar liquid and
- (B-2) 20-50% by weight, preferably 25 to 47% by weight, more preferably 30 to 45% by weight, most preferably 35 to 43% by weight of at least one polar solid, preferably a polar solid, based on each case on the total weight of the welding paste.
Besonders bevorzugt enthält die Schweißpaste, bevorzugt besteht die Schweißpaste aus
- (A) 5-40 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 35 Gew.%, stärker bevorzugt 10 bis 30 Gew.%, am stärksten bevorzugt 15 bis 25 Gew.% Partikel eines thermoplastischen Kunststoffes;
- (B-1) 20-50 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 47 Gew.%, stärker bevorzugt 30 bis 45 Gew.%, am stärksten bevorzugt 35 bis 43 Gew.% Ethylenglykol und
- (B-2) 20-50 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 47 Gew.%, stärker bevorzugt 30 bis 45 Gew.%, am stärksten bevorzugt 35 bis 43 Gew.% Kalium-Natrium-Tatrat-Tetrahydrat.
- (A) 5-40% by weight, preferably 8 to 35% by weight, more preferably 10 to 30% by weight, most preferably 15 to 25% by weight of particles of a thermoplastic material;
- (B-1) 20-50% by weight, preferably 25 to 47% by weight, more preferably 30 to 45% by weight, most preferably 35 to 43% by weight of ethylene glycol and
- (B-2) 20-50% by weight, preferably 25 to 47% by weight, more preferably 30 to 45% by weight, most preferably 35 to 43% by weight potassium sodium tartrate tetrahydrate.
Am stärksten bevorzugt enthält die Schweißpaste, bevorzugt besteht die Schweißpaste aus
- (A) 5-40 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 35 Gew.%, stärker bevorzugt 10 bis 30 Gew.%, am stärksten bevorzugt 15 bis 25 Gew.% Partikel eines Polyolefins;
- (B-1) 20-50 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 47 Gew.%, stärker bevorzugt 30 bis 45 Gew.%, am stärksten bevorzugt 35 bis 43 Gew.% Ethylenglykol und
- (B-2) 20-50 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 47 Gew.%, stärker bevorzugt 30 bis 45 Gew.%, am stärksten bevorzugt 35 bis 43 Gew.% Kalium-Natrium-Tatrat-Tetrahydrat.
- (A) 5-40% by weight, preferably 8 to 35% by weight, more preferably 10 to 30% by weight, most preferably 15 to 25% by weight of particles of a polyolefin;
- (B-1) 20-50% by weight, preferably 25 to 47% by weight, more preferably 30 to 45% by weight, most preferably 35 to 43% by weight of ethylene glycol and
- (B-2) 20-50% by weight, preferably 25 to 47% by weight, more preferably 30 to 45% by weight, most preferably 35 to 43% by weight potassium sodium tartrate tetrahydrate.
VerfahrenProcedure
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum mikrowellengeführten Schweißen von thermoplastischen Kunststoffteilen enthaltend die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen von mindestens zwei Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff;
- b) Auftragen der erfindungsgemäßen Schweißpaste wie hierin beschrieben auf mindestens eine Oberfläche von mindestens einem der Formteile aus thermoplastischem Kunststoff;
- c) Ausrichten der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischem Kunststoff, so dass die zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischen Kunststoff in direkten Kontakt mit der Schweißpaste gebracht werden; und
- d) Aussetzen der ausgerichteten zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischen Kunststoff einer elektromagnetischen Strahlung mit einer mit einer Frequenz von 300 MHz bis 300 GHz.
- a) providing at least two molded parts made of thermoplastic material;
- b) applying the welding paste according to the invention as described herein to at least one surface of at least one of the molded parts made of thermoplastic material;
- c) aligning the at least two molded parts made of thermoplastic material so that the surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic material are brought into direct contact with the welding paste; and
- d) exposing the aligned surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic synthetic material to electromagnetic radiation with a frequency of 300 MHz to 300 GHz.
Die mindestens zwei Formteile aus thermoplastischen Kunststoff sind vorzugsweise ausgewählt aus Polyolefinen, wie zum Beispiel Ethylen Homo- oder Copolymeren, Propylen Homo- oder Copolymeren oder Polystyrolen, Polyvinylchloriden, Polycarbonaten, Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Polyamiden wie zum Beispiel Nylon oder Perlon, Polyetherimiden, Polyarylsulfonen, Polyphenylsulfiden, Polyphenyloxiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, Polyetherethersulfonen oder Mischungen daraus, bevorzugt aus Polyolefinen wie zum Beispiel Ethylen Homo- oder Copolymeren, Propylen Homo- oder Copolymeren oder Polystyrolen, besonders bevorzugt aus Ethylen Homo- oder Copolymeren. Besonders bevorzugt sind Polyolefine, wie zum Beispiel Ethylen Homo- oder Copolymere, Propylen Homo- oder Copolymere oder Polystyrole, am stärksten bevorzugt sind Ethylen Homo- oder Copolymere.The at least two molded parts made of thermoplastic are preferably selected from polyolefins, such as ethylene homo- or copolymers, propylene homo- or copolymers or polystyrenes, polyvinyl chlorides, polycarbonates, polyacrylates, polymethacrylates, polyamides such as nylon or perlon, polyetherimides, polyarylsulfones, Polyphenyl sulfides, polyphenyl oxides, polysulfones, polyether sulfones, polyether ether sulfones or mixtures thereof, preferably made from polyolefins such as ethylene homopolymers or copolymers, propylene homopolymers or copolymers or polystyrenes, particularly preferably made from ethylene homopolymers or copolymers. Polyolefins, such as, for example, ethylene homo- or copolymers, propylene homo- or copolymers or polystyrenes, are particularly preferred, and ethylene homo- or copolymers are most preferred.
Vorzugsweise sind die Partikel des thermoplastischen Kunststoffes (A) der Schweißpaste aus dem gleichen Material wie mindestens ein Formteil der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischem Kunststoff, bevorzugt alle Formteile aus thermoplastischem Kunststoff.The particles of the thermoplastic plastic (A) of the welding paste are preferably made from the same material as at least one molded part of the at least two molded parts made from thermoplastic plastic, preferably all molded parts made from thermoplastic plastic.
Die Formteile können mit Hilfe von allen geeigneten Methoden zur Herstellung von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt werden. Geeignete Methoden sind beispielsweise Extrusion, Spritzgießen, Kalandieren, Rotationsformen, Schäumen, Spritzblasformen oder Thermoformen.The molded parts can be produced using any suitable method for producing molded parts from thermoplastic material. Suitable methods are, for example, extrusion, injection molding, calendering, rotational molding, foaming, injection blow molding or thermoforming.
Nach dem Bereitstellen der Formteile wird die erfindungsgemäße Schweißpaste auf mindestens eine Oberfläche von mindestens einem der Formteile aus thermoplastischem Kunststoff aufgetragen. Vorzugsweise wird die Schweißpaste auf alle zu verschweißenden Oberflächen aller zu verschweißenden Formteile aus thermoplastischem Kunststoff aufgetragen.After the molded parts have been provided, the welding paste according to the invention is applied to at least one surface of at least one of the molded parts made of thermoplastic material. The welding paste is preferably applied to all surfaces to be welded of all molded parts made of thermoplastic material to be welded.
Die Dicke der aufgetragenen Schicht Schweißpaste auf der mindestens einen Oberfläche von mindestens einem der Formteile aus thermoplastischem Kunststoff liegt im Bereich von 0,01 mm bis 20,0 mm, bevorzugt 0,5 mm bis 10,0 mm, stärker bevorzugt 0,7 mm bis 5,0 mm, am stärksten bevorzugt 1,0 mm bis 2,0 mm.The thickness of the applied layer of welding paste on the at least one surface of at least one of the molded parts made of thermoplastic material is in the range from 0.01 mm to 20.0 mm, preferably 0.5 mm to 10.0 mm, more preferably 0.7 mm to 5.0 mm, most preferably 1.0 mm to 2.0 mm.
Nachdem die Schweißpaste auf die mindestens eine Oberfläche von mindestens einem der Formteile aus thermoplastischem Kunststoff aufgetragen ist können die Formteile ausrichtet werden. Dabei werden die zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischen Kunststoff in direkten Kontakt mit der aufgetragenen Schweißpaste gebracht.After the welding paste has been applied to the at least one surface of at least one of the molded parts made of thermoplastic material, the molded parts can be aligned. The surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic material are brought into direct contact with the applied welding paste.
Die Formteile werden vorzugsweise so ausgerichtet, wie sie zusammengeschweißt werden sollen.The molded parts are preferably oriented as they are to be welded together.
Es ist bevorzugt, dass die Ausrichtung der Formteile nach der Ausrichtung in diesem Verfahrensschritt nicht weiter geändert wird vor dem Schweißen, während des Schweißens oder nach dem Schweißen.It is preferred that the alignment of the molded parts after the alignment in this method step is not changed any further before welding, during welding or after welding.
Es ist somit bevorzugt, dass die Formteile im kalten Zustand ausgerichtet werden und die so ausgerichteten Formteile danach geschweißt werden.It is therefore preferred that the molded parts are aligned in the cold state and the molded parts aligned in this way are then welded.
Nach dem Ausrichten der Formteile werden die ausgerichteten zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischen Kunststoff einer elektromagnetischen Strahlung mit einer mit einer Frequenz von 300 MHz bis 300 GHz ausgesetzt.After aligning the molded parts, the aligned surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic material are exposed to electromagnetic radiation with a frequency of 300 MHz to 300 GHz.
Vorzugsweise werden die zu verschweißenden Oberflächen einer elektromagnetischen Strahlung mit einer mit einer Frequenz von 500 MHz bis 100 GHz, bevorzugt 800 MHz bis 10 GHz, stärker bevorzugt 900 MHz bis 6 GHz ausgesetzt.The surfaces to be welded are preferably exposed to electromagnetic radiation with a frequency of 500 MHz to 100 GHz, preferably 800 MHz to 10 GHz, more preferably 900 MHz to 6 GHz.
Die elektromagnetische Strahlung erwärmt die Schweißpaste, die in direktem Kontakt mit den zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei zu verschweißenden Formteile aus thermoplastischem Kunststoff steht. Hierbei absorbiert vorzugsweise praktisch nur die mikrowellenabsorbierende Komponente (B) in der Schweißpaste die Energie der elektromagnetischen Strahlung und schmilzt durch Wärmeleitung die festen Partikel des thermoplastischen Kunststoffs auf.The electromagnetic radiation heats the welding paste, which is in direct contact with the surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic material to be welded. In this case, preferably practically only the microwave-absorbing component (B) in the welding paste absorbs the energy of the electromagnetic radiation and melts the solid particles of the thermoplastic material through thermal conduction.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die beiden Komponenten (A) und (B) in der erwärmten Schweißpaste sich verflüssigen und eine einheitliche Flüssigphase ausbildet, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Flüssigphase sich nicht an den Oberflächen der mindestens zwei zu verschweißenden Formteile aus thermoplastischem Kunststoff niederschlägt und somit nicht als Trennmittel wirkt. Die so erwärmte und teilverflüssigte Schweißpaste mit den festen Partikeln des thermoplastischen Kunststoffs (A) verbindet die zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei zu verschweißenden Formteile aus thermoplastischem Kunststoff und bildet nach Abkühlung eine feste Schweißnaht zwischen den Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff.It was surprisingly found that the two components (A) and (B) liquefy in the heated welding paste and form a uniform liquid phase, which is characterized in that the liquid phase does not adhere to the surfaces of the at least two thermoplastic molded parts to be welded precipitates and therefore does not act as a release agent. The thus heated and partially liquefied welding paste with the solid particles of the thermoplastic material (A) connects the surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic material and, after cooling, forms a solid weld seam between the molded parts made of thermoplastic material.
Es wurde gefunden, dass das Prozessfenster für diesen Verfahrensschritt für Parameter wie Bestrahlungszeit, Strahlenleistung und Absorptionstemperatur sehr breit ist.It was found that the process window for this process step for parameters such as irradiation time, radiation power and absorption temperature is very wide.
Vorzugsweise werden die ausgerichteten zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischem Kunststoff einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Strahlungsleistung von 50 W bis 2000W, wie 100 W bis 1500 W, bevorzugt 125 W bis 1000 W, stärker bevorzugt 150 W bis 750 W, am stärksten bevorzugt 200 W bis 500 W ausgesetzt.The aligned surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic material are preferably exposed to electromagnetic radiation with a radiation power of 50 W to 2000 W, such as 100 W to 1500 W, preferably 125 W to 1000 W, more preferably 150 W to 750 W preferably exposed to 200W to 500W.
Ist zudem bevorzugt, dass die ausgerichteten zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischen Kunststoff einer elektromagnetischen Strahlung über einen Zeitraum von 10 sec bis 15 min, stärker bevorzugt 30 sec bis 12 min, besonders bevorzugt 1 min bis 10 min, am stärksten bevorzugt 2 min bis 7 min ausgesetzt werden.It is also preferred that the aligned surfaces to be welded of the at least two thermoplastic molded parts exposed to electromagnetic radiation over a period of 10 sec to 15 min, more preferably 30 sec to 12 min, particularly preferably 1 min to 10 min, most preferably 2 min to 7 min.
Weiterhin weist die Schweißpaste für Polyolefine vorzugsweise eine maximale Absorption für die elektromagnetische Strahlung bei einer Temperatur von 80°C bis 175°C, bevorzugt von 90°C bis 160°C, besonders bevorzugt von 95°C bis 150°C, am stärksten bevorzugt von 100°C bis 140°C auf.Furthermore, the welding paste for polyolefins preferably has a maximum absorption for the electromagnetic radiation at one temperature from 80 ° C to 175 ° C, preferably from 90 ° C to 160 ° C, particularly preferably from 95 ° C to 150 ° C, most preferably from 100 ° C to 140 ° C.
Dabei wurde gefunden, dass die Temperatur des Absorptionsmaximums abhängig ist von dem Anteil der polaren Flüssigkeit (B-1) in der Schweißpaste. Ein höherer Anteil der polaren Flüssigkeit (B-1) in der Schweißpaste verschiebt dieses Absorptionsmaximum zu höheren Temperaturen.It was found that the temperature of the absorption maximum depends on the proportion of polar liquid (B-1) in the welding paste. A higher proportion of the polar liquid (B-1) in the welding paste shifts this absorption maximum to higher temperatures.
Es ist bevorzugt, dass die Schweißpaste in direktem Kontakt mit den zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischen Kunststoff schmilzt, während die ausgerichteten zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischen Kunststoff der elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt sind, und die zu verschweißenden Oberflächen der mindestens zwei Formteile aus thermoplastischem Kunststoff verschweißt.It is preferred that the welding paste melts in direct contact with the surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic material, while the aligned surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic material are exposed to the electromagnetic radiation, and the surfaces to be welded of the at least two molded parts made of thermoplastic material welded together.
Nach der Bestrahlung mit der elektromagnetischen Strahlung werden die verschweißten Formteile vorzugsweise gekühlt, so dass die teilverflüssigte Schweißpaste aushärtet und eine feste Schweißnaht bildet.After exposure to the electromagnetic radiation, the welded molded parts are preferably cooled so that the partially liquefied welding paste hardens and forms a solid weld seam.
Das erfindungsgemäße Schweißverfahren weist folgende Vorteile auf:
- • Die Formteile können in einem ersten Schritt justiert und dann geschweißt werden. Eine Justierung während des Schweißvorgangs ist nicht erforderlich. Somit können komplizierte Schweißnahtgeometrien vermieden werden.
- • Die Schweißpaste ist billig. Zudem fallen im Vergleich zu den im Stand der Technik verwendeten Schweißfolien wenig Abfall an.
- • Die erfindungsgemäße Schweißpaste beinhaltet üblicherweise keine farbgebenden Bestandteile. Somit weißt die Schweißnaht keinen Farbunterschied zu den zu verschweißenden Formteilen auf. Dies öffnet das erfindungsgemäße Verfahren für farbsensible Anwendungen auch im Medizin und Verpackungsbereich.
- • Der Schweißvorgang hat ein breites Prozessfenster und kann deswegen für viele verschiedene thermoplastische Kunststoffe und Formkörpergeometrien optimiert werden.
- • Das Schweißverfahren kann in einfach aufgebauten Mikrowellenschweißapparaturen durchgeführt werden. Diese Apparaturen können in Roboter integriert werden.
- • Aufgrund der hier aufgeführten Vorteile ist das erfindungsgemäße Verfahren gut industriell einsetzbar beispielsweise in der Serienproduktion oder in vollautomatisierten Prozessen.
- • The fittings can be adjusted in a first step and then welded. Adjustment during the welding process is not necessary. Complicated weld seam geometries can thus be avoided.
- • The welding paste is cheap. In addition, there is little waste compared to the welding foils used in the prior art.
- • The welding paste according to the invention usually does not contain any coloring components. Thus, the weld seam has no color difference to the molded parts to be welded. This opens up the method according to the invention for color-sensitive applications also in medicine and packaging.
- • The welding process has a wide process window and can therefore be optimized for many different thermoplastics and molded body geometries.
- • The welding process can be carried out in simply constructed microwave welding equipment. These devices can be integrated into robots.
- Because of the advantages listed here, the method according to the invention can be used industrially, for example in series production or in fully automated processes.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Schweißpaste wie hierin beschrieben zum Mikrowellenschweißen von thermoplastischen Kunststoffen.The present invention also relates to the use of the welding paste according to the invention as described herein for microwave welding of thermoplastics.
Die erfindungsgemäße Schweißpaste weist dabei vorzugsweise alle hierin beschriebenen Merkmale und Eigenschaften der Schweißpaste auf.The welding paste according to the invention preferably has all the features and properties of the welding paste described herein.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Formkörper aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, der mindestens eine Schweißnaht enthält, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wie hierin beschrieben hergestellt ist.The present invention further relates to a molded body made of at least one thermoplastic material, which contains at least one weld seam, which is produced by the method according to the invention as described herein.
Der Formkörper zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, dass die Schweißnaht mindestens eine polare Flüssigkeit (B-1) und einen polaren Feststoff (B-2) enthält.The shaped body is preferably characterized in that the weld seam contains at least one polar liquid (B-1) and one polar solid (B-2).
Die polare Flüssigkeit (B-1) und der polaren Feststoff (B-2) weisen dabei vorzugsweise alle hierin beschriebenen Merkmale und Eigenschaften der polaren Flüssigkeit (B-1) und des polaren Feststoffs (B-2) auf. Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte und Merkmale des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens sind bei der Herstellung der mindestens einen Schweißnaht des Formkörpers anwendbar.The polar liquid (B-1) and the polar solid (B-2) preferably have all the features and properties of the polar liquid (B-1) and the polar solid (B-2) described herein. All process steps and features of the welding process according to the invention described herein can be used in the production of the at least one weld seam of the shaped body.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff wie hierin beschrieben.Finally, the present invention relates to a method for producing moldings from at least one thermoplastic as described herein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Formkörpern kann hierbei im Rahmen einer Serienproduktion eingesetzt werden. Hierbei werden seriell Formkörper mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellt.The method according to the invention for the production of shaped bodies can be used in the context of a series production. In this case, molded bodies are produced in series with the aid of this process.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Formkörpern hierbei im Rahmen einer vollautomatisierten Produktion eingesetzt werden.Furthermore, the method according to the invention for the production of shaped bodies can be used in the context of fully automated production.
Dabei weist das erfindungsgemäße Verfahren zu Herstellung von Formkörpern aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff alle Merkmale des hierin beschriebenen Formkörpers, des Verfahrens zum mikrowellengeführten Schweißen von thermoplastischen Kunststoffteilen sowie der Schweißpaste auf.The method according to the invention for producing molded bodies from at least one thermoplastic material has all the features of the molded body described herein, the method for microwave-guided welding of thermoplastic plastic parts and the welding paste.
BeispieleExamples
Eine Schweißpaste zum Schweißen von Formkörpern aus Polyethylen wird wie folgt hergestellt:
- Polyethylenpulver mit einer mittleren Partikel größe von ca. 100-200 µm wird mit einem doppelten Gewichtsanteil an Kalium-Natrium-Tatrat-Tetrahydrat gemischt. Dieser Mischung wird Ethylenglykol zugesetzt und gemischt bis die gewünschte Konsistenz einer Paste erreicht ist.
- Polyethylene powder with an average particle size of about 100-200 microns is mixed with twice the weight of potassium-sodium-tartrate tetrahydrate. Ethylene glycol is added to this mixture and mixed until the desired consistency of a paste is achieved.
Die so erhaltene Paste hat folgende Gewichtsanteile der jeweiligen Komponenten:
- 20 Gew.-% Polyethylenpulver,
- 40 Gew.-% Kalium-Natrium-Tatrat-Tetrahydrat und
- 40 Gew.-% Ethylenglykol.
- 20% by weight polyethylene powder,
- 40% by weight potassium sodium tartrate tetrahydrate and
- 40 wt% ethylene glycol.
In einem Schweißversuch werden zwei quaderförmige Platten aus Polyethylen mit einer Dicke von 2 mm längs zueinander ausgerichtet, so dass die schmaleren Längsseiten der Platten zueinander in einem Winkel von 180° ausgerichtet sind.In a welding test, two rectangular panels made of polyethylene with a thickness of 2 mm are aligned lengthways to one another so that the narrower long sides of the panels are aligned to one another at an angle of 180 °.
Die Schweißpaste wird in einer Schichtdicke von ca. 1,5 mm auf die zueinander ausgerichteten Längsseiten der Platten aufgetragen.The welding paste is applied in a layer thickness of approx. 1.5 mm to the mutually aligned long sides of the plates.
Die so ausgerichteten und mit Schweißpaste versehenen Platten werden an der Übergangsfläche mit Mikrowellenstrahlen mit einer Strahlungsleistung von 340 W für eine Bestrahlungszeit von 5 min bestrahlt. Unter diesen Bestrahlungsbedingungen konnte eine vollständige Verflüssigung der aufgetragenen Schweißpaste beobachtet werden. Dabei wies die Schweißpaste eine maximale Absorption für Mikrowellen bei einer Temperatur von 100 bis 140°C auf.The plates aligned in this way and provided with welding paste are irradiated at the transition surface with microwave rays with a radiation power of 340 W for an irradiation time of 5 minutes. Complete liquefaction of the applied welding paste could be observed under these irradiation conditions. The welding paste exhibited a maximum absorption for microwaves at a temperature of 100 to 140 ° C.
Bei weiteren Schweißversuchen unter gleichen Bedingungen mit Schweißpasten, die einen höheren Gewichtsanteil an Ethylenglykol aufwiesen, konnte eine Verschiebung der maximalen Absorption hin zu höheren Temperaturen beobachtet werden.In further welding tests under the same conditions with welding pastes which had a higher proportion by weight of ethylene glycol, a shift in the maximum absorption towards higher temperatures could be observed.
In allen Versuchen mit der erfindungsgemäßen Schweißpaste wurden stabile Schweißnähte erhalten.Stable weld seams were obtained in all tests with the welding paste according to the invention.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 5338611 [0004]US 5338611 [0004]
- EP 1897677 A2 [0004]EP 1897677 A2 [0004]
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3620876A (en) * | 1969-07-28 | 1971-11-16 | Richard J Guglielmo Sr | Liquid electromagnetic adhesive and method of joining materials thereby |
| EP0316557A2 (en) * | 1987-11-16 | 1989-05-24 | UZIN-Werk Georg Utz GmbH & Co.KG | Microwaves-activable hot melt adhesive |
-
2019
- 2019-11-08 DE DE102019130212.9A patent/DE102019130212A1/en active Pending
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