DE1091318B

DE1091318B - Verfahren zum Verschweissen einzelner Abschnitte von Erzeugnissen aus Polyesterharzen oder eines derartigen Abschnitts mit einem Abschnitt von Erzeugnissen aus Polysiloxanen zu einem ganzen Stueck

Info

Publication number: DE1091318B
Application number: DEG23169A
Authority: DE
Inventors: Elliott John Lawton
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1956-10-18
Filing date: 1957-10-18
Publication date: 1960-10-20
Also published as: FR1184236A; US2997418A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen einzelner Abschnitte von Erzeugnissen aus Polyesterharzen oder eines derartigen Abschnittes mit einem Abschnitt von Erzeugnissen aus Polysiloxanen zu einem ganzen Stück. Die Erfindung besteht darin, daß man Abschnitte aus ungesättigten Polyesterharzerzeugnissen in innige Berührung miteinander oder mit einem Abschnitt aus einem Polysiloxanerzeugnis bringt und danach einer energiereichen Bestrahlung durch Elektronen unterwirft, bis das Verschweißen beendet jßt. Der im folgenden gebrauchte Ausdruck »Polyesterharz« bezieht sich auf ungesättigtes Polyesterharz·

Die Erfindung wird durch die Beschreibung und die Zeichnung näher erläutert. Dabei ist

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines fiir die Durchführung der Erfindung geeigneten Hochspannungselektronenbeschleunigers ;

Fig. 2 stellt eine Ansicht von zwei Teilen aus Polyesterharz dar, die erfindungsgemäß verschweißt werden können.

Bei der Herstellung von Gegenständen aus Polyesterharzen ist es oft wünschenswert, getrennte Teile miteinander zu verschweißen, um einen zusammengesetzten Gegenstand daraus herzustellen.

Es wurde nun ein Verfahren zum Verschweißen von einzelnen Teilen aus Polyesterharzen entwickelt, das darin besteht, daß man einzelne Abschnitte oder Teile aus Polyesterharzerzeugnissen in innige Berührung miteinander bringt und die zusammengefügten Teile einer energiereichen Bestrahlung durch Elektronen unterwirft, bis die Teile verschweißt sind. Das Verfahren kann auch zum Verschweißen von Teilen aus gefülltem Polyesterharzerzeugnissen angewandt werden, wobei die Teile gleiche oder verschiedene Füllmittel enthalten können.

Die Tatsache, daß nach diesem Verfahren teilweise gehärtete Polyesterharze verschweißt werden können, zeigt, daß dieses Verfahren kein einfaches Zusammenkleben darstellt, sondern vielmehr ein wirkliches Verschweißen ist, wobei man Endprodukte erhält, die im wesentlichen die gleichen Eigenschaften, wie etwa Zugfestigkeit und prozentuale Dehnbarkeit, aufweisen wie das in einem Stück gehärtete Material. Der Schweißeffekt bei Polyesterharzen ist überraschend, da nicht alle Polymere, die durch energiereiche Bestrahlung durch Elektronen vernetzbar sind, durch eine solche Bestrahlung verschweißt werden können. Beispielsweise kann man Polyäthylen, Polyamide und Polyäthylenterephthalate, die durch energiereiche Strahlung vernetzt werden können, nicht verschweißen, sogar wenn man größere energiereiche Strahlungsdosen anwendet. Auch die Fähigkeit, in der Kälte verschweißbar zu sein, ist unerwartet, da man dap Verschweißen von Polymeren gewöhnlich bei erhöhten Temperaturen vornimmt.

Da die meisten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren

einzelner Abschnitte von Erzeugnissen

aus Polyesterharzen oder eines derartigen Abschnitts mit einem Abschnitt

von Erzeugnissen aus Polysiloxanen

zu einem ganzen Stück

Anmelder:

General Electric Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthpff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frbr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Oktober 1956

Elliott John Lawton, Schenectady, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

verwendeten Polyesterzubereitungen vor der Polymerisation und Vernetzung flüssig sind, ist es notwendig, diese Zubereitungen vor dem Schweißen teilweise zu härten, um die Stoffe als Festkörper handhaben zu können. Nach der Teilhärtung dieser Stoffe bis zu dem gewünschten Grad können sie üblicherweise als dünne Schichten verarbeitet werden, die sich erfindungsgemäß verschweißen lassen. Beispielsweise ist es beim Bestrahlen einfacher und wirtschaftlicher, dünne Teile aus dem Polymer zu bestrahlen als unhandliche, vorgeformte Gegenstände.

Ein geeignetes Polyesterharz kann aus einer Mischung a) eines Polyesters mit mehreren polymerisierbaren α,/2-Enalgruppen (das ist die Gruppierung

Il

¹ _„ C C

• —— \s L/ -

z. B. aus einem Polyester von α,/3-ungesättigten Carbon-r säuren und mehrwertigen Alkoholen, wie Glykol, und b) einer Verbindung, die polymerisierbare CH₂ = C <-Gruppen enthält, bestehen. Im allgemeinen sind die beiden Verbindungen ohne Verwendung ejnes anderen Lösungsmittels gegenseitig löslich. Man kann jedoch gegebenenfalls auch ein Lösungsmittel verwenden.

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3 4

Die mit Vinylmonomeren, wie Styrol, mischpolymeri- ein weicheres und biegsameres Harz. Die gleiche Wirkung sierbaren Alkydharze sind solche, die eine Vielzahl von wird durch die Einführung anderer inaktiver Bestandteile α,/J-Enalgruppen enthalten. Die einfachsten Harze dieser erzielt. Durch Änderung der Bestandteile und deren Gruppe sind solche, die durch Veresterung einer orga- Mengen kann man Harze mit nahezu beliebigen Eigennischen a,/?-ungesättigten Dicarbonsäure mit einem 5 schäften erhalten,
mehrwertigen Alkohol erhältlich sind. Die Harze sollten in einer solchen Menge eingesetzt

Zu den geeigneten zweiwertigen Alkoholen gehören werden, daß die Carboxylgruppen der Säuren mit den solche, die entweder primäre oder sekundäre Hydroxyl- theoretischen molaren Mengen der Hydroxygruppen der gruppen enthalten, da sie leichter zu verestern sind; Alkohole umgesetzt werden. Beim Berechnen der Äqui-Glykole werden im allgemeinen bevorzugt. Der besondere io valente sind die als Modifiziermittel verwendeten Carbon-Vorteil beim Glykol besteht darin, daß es beim Einarbeiten säuren und Alkohole zu berücksichtigen. Auf diese Weise in das Alkydharz mit Vinylmonomeren unter Bildung kann man niedrige Säurezahlen erreichen. Es sollte jedoch eines Gels mischpolymerisiert werden kann, das sich die endgültige Säurezahl vorzugsweise so berechnet sein, später zu einem Festkörper polymerisieren läßt. Zu den daß sie nicht höher als 50 und im allgemeinen nicht höher geeigneten zweiwertigen Alkoholen zählen Diäthylen- 15 als 100 ist.

glykol, Dipropylenglykol, Neopentylglykol, Triäthylen- Für die Herstellung von Alkydharz kann man vorteil-

glykol, Tetraäthylenglykol. Die bevorzugten Glykole haft die bekannten Verfahren verwenden. Da diese Harze

sindÄthylenglykol,Propylenglykol und deren Mischungen. sauerstoff empfindlich sind, kann man sie unter einem

Zwar verwendet man vorzugsweise Malein- oder inerten Gas, wie Kohlendioxyd oder Stickstoff, herstellen, Fumarsäure, doch kann man auch andere ct,/?-ungesättigte 20 das auch das Rühren bewerkstelligt und zur Entfernung Dicarbonsäuren für die Herstellung von Alkydharzen von Wasser aus den unumgesetzten Bestandteilen dient, verwenden, wie Itaconsäure, Citraconsäure und Mesacon- Eine der Schwierigkeiten bei der Verwendung der säure. Jede der vorgenannten Säuren kann teilweise Polymerzubereitung, die ein Vinylmonomer und das durch andere olefinische Monocarbonsäuren, z. B. Acryl- oben beschriebene Alkydharz enthält, besteht in der säure, Methacrylsäure, Zimtsäure, ersetzt werden. Man 25 schwierigen Lagerung der Mischung, da in verhältniskann auch kleinere Mengen einer Tricarbonsäure sowie mäßig kurzer Zeit sogar bei Raumtemperatur eine PoIytrifunktioneller, anorganischer Säuren oder Ester ver- merisation vor sich gehen kann. Ferner kann die Reaktion, wenden. Es ist offensichtlich, daß man verschiedene wenn man diese Zubereitungen polymerisieren will, so Mischungen dieser Säure benutzen kann. heftig werden, daß sie nicht mehr unter Kontrolle

Die Alkydharze kann man mit anderen Substanzen 30 gehalten werden kann. Um diese Schwierigkeiten zu modifizieren, die oft bei Alkydharzen verwendet werden, überwinden, ist es ratsam, eine kleine Menge eines PoIyz. B. mit einwertigen Alkoholen, ein- oder zweibasischen merisationsinhibitors in die Polymerzubereitung zu geben. Säuren, wie Phthalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Man kann eine große Anzahl bekannter Polymeri-Adipinsäure, Azelainsäure und Sebacinsäure, die keine sationsinhibitoren verwenden. Zwar bevorzugt man mit dem Vinylmonomer polymerisierbaren reaktions- 35 Kupfersalze wie Kupfernaphthenat, doch kann man auch fähigen Gruppen enthalten. Diese Modifizierungsmittel andere geeignete Polymerisationsinhibitoren, wie aromawerden gewöhnlich als Verdünnungsmittel oder Weich- tische Verbindungen, besonders die mehrwertigen Phenole macher verwendet und sind mit dem Harz chemisch und aromatische Amine verwenden. Beispiele dafür sind: verbunden, um dessen mechanische Eigenschaften zu tertiäres Butylcatechol, Hydrochinon, Benzaldehyd, Reverbessern. 40 sorcin, Tannin, sym.-Di-ZJ-naphthyl-p-phenylendiamin

Die Alkydharze können aus einer bestimmten Menge und phenolische Harze. Es hat sich gezeigt, daß die

von mehrwertigen Alkoholen mit Ausnahme der Glykole Kombination von Hydrochinon mit Kupfersalzen ein

oder aus Mischungen, die ein Glykol umfaßt, in einer ausgezeichnetes Inhibitorsystem ergibt,

bestimmten Menge eines höheren mehrwertigen Alkohols Die Konzentration des Inhibitors, bezogen auf das

hergestellt werden. Beispiele dafür sind Glycerin und 45 Gewicht des Harzes, ist vorzugsweise gering; weniger

Pentaaerythrit. als etwa 1 % ist gewöhnlich ausreichend. Von dem

Man kann auch anfangs in das Alkydharz eine bestimmte bevorzugten Inhibitor verwendet man vorzugsweise nur Anzahl von Gruppen der CH₂ = C <-Art durch Ver- etwa 0,05 bis 0,1%, bezogen auf das Gewicht der gewendung von olefinischen Verbindungen einführen. Ein samten Harzzubereitung.

Weg, um dies zu bewerkstelligen, besteht z. B. in der 50 Das als Komponente des Polyesterharzes verwendete

direkten Veresterung eines ungesättigten Alkohols mit Vinylmonomer wird verwendet, um ein Vernetzen

einer CH₂ = C <-Gruppe. Beispiele für solche Alkohole zwischen den ungesättigten Polyesterketten vorzusehen,

sind der Allyl- und Methallylalkohol. Diese Monomere sind gewöhnlich Flüssigkeiten, die in

Die erfindungsgemäß verwendbaren Alkydharze kann der Polyesterkomponente des Harzes löslich sind, mit

man in der gleichen Weise modifizieren wie andere 55 dem Polyester mischpolymerisiert werden können und

Alkydharze. Wenn man jedoch einen einwertigen Alkohol durch die folgende allgemeine Formel
oder eine zweibasische Säure, die keine polymerisierbaren

olefinischen Gruppen enthält, verwendet, sollte der Anteil R

dieser Substanzen nicht so hoch sein, damit ein Gelieren /
und später ein Verfestigen erreicht wird. Durch die 60

Verwendung eines verhältnismäßig großen Teils einer X
ungesättigten zweibasischen Säure, wie Maleinsäure, in

dem Alkydharz wird bei der nachfolgenden Mischpoly- wiedergegeben werden, wobei R Wasserstoff oder eine

merisation mit dem Vinylmonomer ein härteres und zähe- Alkylgruppe, z. B. eine Methyl-, Äthyl-, Propylgruppe ist

res Polymer erhalten. Wenn man andererseits das Alkyd- 65 und X eine Kohlenwasserstoffgruppe, z. B. eine Methyl-,

harz aus einer verhältnismäßig kleinen Menge einer Äthyl-, Phenylgruppe, oder eine negative Gruppe, wie

polymerisierbaren aktiven zweibasischen Säure und ver- eine —CN-, —XOOH-, —XONH₂-, —CONHR¹-,

hältnismäßig großen Mengen von Säuren herstellt, die — CONRJ COR¹-, COOR¹-, — — CHO-,

keine mit dem Vinylmonomer reaktionsfähige polymeri- OCOR^Gruppe oder Äthergruppen, wie —OR¹,

sierbare Gruppen enthalten, entsteht beim Polymerisieren 70 ist und R¹ eine Alkyl- oder Arylgruppe darstellt. Diese

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Monomere enthalten gewöhnlich 15 bis 50, vorzugsweise durchtreten können, aber dick genug sein, um der Kraft 25 bis 35 Gewichtsprozent der gesamten Polyester- des Atmosphärendruckes zu widerstehen. Rostfreier Stahl Vinylmonomer-Mischung. Diese Vinylmonomere umfassen von etwa 0,005 cm Dicke hat sich als ausreichend zur die Vinylcarboxylate oder deren Vorläufer bzw. Aus- Verwendung bei Elektronenenergien oberhalb 230000 eV gangsprodukte, z. B. solche, in denen die Vinylgruppe 5 oder mehr erwiesen. Beryllium und andere Substanzen sich im sauren Teil des Moleküls befindet, wie die Acryl- von gutem Durchlaßvermögen können gleichfalls versäure und deren Ester, z. B. Methylacrylat, Äthylaciylat, wendet werden. Durch Ausbildung des Fensters 7 in n-Butylacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, die α-Alkyl- gebogener Form wird eine größere Festigkeit zum Wideracrylate, wie Methacrylsäure und Ethacrylsäure und deren stehen gegen den Atmosphärendruck bei einer bestimmten Ester, z. B. Methyl-, n-Propyl-, η-Butyl-, Isopropyl- und io Fensterdicke erreicht. Die gewünschte Bündelung der Cyclohexylmethacrylate und -ethacrylate, α-substituierte beschleunigten Elektronen kann durch ein Magnetfeld, Acrylsäuren und deren Ester, wie Äthyl-a-cyanacrylat, das durch Windungen 8 erzeugt wird und von einer Vinylzubereitungen, deren Vinylgruppe sich nicht im Gleichstromquelle 9 über einen variablen Widerstand 9 sauren Teil des Moleküls befindet, wie die Vinylester, gespeist wird, bewerkstelligt werden.
z. B. Vinylacetat, Vinyltrimethylacetat, Vinylpropionat 15 Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- und Vinylbenzoat, Vinylkohlenwasserstoffe, wie die fahrens werden zwei getrennte und bestimmte Abschnitte Vinylaryle, z. B. [Styrol und Vinyltoluol. Von diesen aus Polyesterharzen miteinander verbunden, indem man Monomeren werden wegen ihrer verhältnismäßig hohen die Abschnitte in innige Berührung miteinander bringt. Polymerisationsfähigkeit die Vinylaryle und/oder Ester Zwei Schichten 10 und 11 werden in innige Berührung der Acryl- und α-substituierten Acrylsäuren mit Kohlen- 20 miteinander gebracht, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Man Wasserstoffen, Monoalkoholen von nicht mehr als 6 Koh- kann auch die Schichten 10 und 11 Seite an Seite in innige lenstoffatomen und besonders die niederen Alkanole von Berührung miteinander bringen, wie dies in Fig. 2 gezeigt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Styrol und die mit ist. Sie werden dann in die Bahn der Elektronen gebracht, Alkylgruppen substituierten Acrylsäuren, deren Alkyl- die vom Fenster 7 austreten. Die energiereichen Elekgruppen I bis 4 Kohlenstoffatome enthalten, werden 25 tronen durchdringen die zusammengebrachten Materiabesonders bevorzugt. lien bis zu einer Dicke, die von der Energie der Elektronen Die Polyesterharze können mit 0 bis 200 Teilen, vor- abhängt, und schweißen die einzelnen Stücke zusammen, zugsweise mit 30 bis 100 Teilen, verschiedenartiger fein- Die Schichten können natürlich in Form von zusammenverteilter Füllmittel pro 100 Teile Polyester vermischt gefügten Streifen vorliegen, die kontinuierlich unter dem werden. Die Menge des einzuarbeitenden Füllmittels 30 Fenster 7 mit einer solchen Geschwindigkeit vorbeihängt für optimale Eigenschaften von dem Füllmittel und geführt werden, daß sie die gewünschte Bestrahldosis dessen Teilchengröße ab. Im allgemeinen kann von einem erhalten. Man kann auch Schichtstoffe, Abschnitte vergröberen Füllmittel eine größere Menge mit dem Poly- schiedener Formen, z. B. Flaschen, Becher, Röhren, ester vermischt werden als von einem feineren Füllmittel. Fasern und Rohrleitungen, erfindungsgemäß verschweißen. Beispiele für Füllmittel sind: Siliciumdioxyd, Silicium- 35 Eine einheitliche Behandlung von polymeren Substanzen dioxydaerogel, zerstäubtes Siliciumdioxyd, Titandioxyd, mit einer beträchtlichen Dicke kann erreicht werden, Calciumsilikat, Eisen (Ill)-oxyd, Chrom (Ill)-oxyd, Cad- indem man sie zuerst von der einen Seite und dann von miumsulfid, Asbest, Glasfasern, Aluminiumoxyd, Calcium- der anderen Seite oder in manchen Fällen von beiden karbonat, Ruß, Lithophon und Talk. Außer den oben- Seiten gleichzeitig bestrahlt. In bestimmten Fällen kann erwähnten Siliciumdioxydarten kann man auch hydro- 40 es wünschenswert sein, die polymeren Substanzen in phobes Siliciumdioxyd verwenden. einer Stickstoff-, Argon-, Helium-, Krypton- oder Xenonin der Zeichnung wird ein Hochspannungsbeschleu- atmosphäre zu bestrahlen, um eine schädliche Wirkung niger 1 gezeigt, der einen Strahl energiereicher Elektronen durch eine eventuell vorhandene Glimmentladung zu zum Schweißen von Polyesterharzen nach dem erfindungs- verhüten.

gemäßen Verfahren erzeugen kann. Im allgemeinen besteht 45 Die üblicherweise verwendeten Einheiten zum Messen diese Vorrichtung aus einem Resonanzsystem mit einer energiereicher Strahlung sind Röntgeneinheiten und offenen magnetischen Induktionsspule (nicht gezeigt), die physikalische Röntgenäquivalenteinheiten. Röntgeneinin einem Behälter 2 angeordnet ist und zur Erzeugung Leiten werden üblicherweise verwendet, um Gamma- und einer hohen Spannung an ihren Enden von einer Wechsel- Röntgenstrahlen zu messen, und sind definiert als die Stromquelle gespeist wird. Am oberen Ende (nicht ge- 50 Strahlungsmenge, welche eine elektrostatische Einheit zeigt) der abgeschlossenen evakuierten röhrenförmigen pro zugeführten Milliliter trockener Luft unter Standard-Umhüllung 3 ist eine Elektronenquelle angeordnet, die bedingungen erzeugt. Die physikalische Röntgenäquiauf dem Potential des oberen Endes der Induktionsspule valenteinheit (das »rep«) ist eine gebräuchliche Einheit, gehalten wird, wobei ein Elektronenstoß einmal während die gewöhnlich die Bestrahlungsdosis von anderen jeder Periode der zugeführten elektrischen Energie nach 55 Strahlen als Gamma- oder Röntgenstrahlen angibt, und unten durch die Umhüllung 3 beschleunigt wird, wenn ist das Maß der Ionisation im Absorber oder Gewebe, das obere Ende der Induktionsspule ein negatives Poten- Die durch die primäre Bestrahlung erzeugte Ionisierung tial besitzt in bezug auf das untere Ende. beträgt 1 rep, wenn der Energieverlust im Gewebe Um die Verwendung der energiereichen, nach unten äquivalent ist dem Energieverlust durch Absorption von durch die Umhüllung 3 beschleunigten Elektronen zu 60 1 Röntgen Gamma- oder Röntgenstrahlen in Luft. In ermöglichen, ist eine längliche Metallröhre 4 vorgesehen, dieser Beschreibung wird gewöhnlich der Ausdruck deren oberer Abschnitt 5 mit dem Behälter 2 durch übliche »physikalisches Röntgenäquivalent« oder »rep« verwendet. Mittel, wie Silberlot, hermetisch verbunden ist. Der Die Bestrahlung kann bei Raumtemperatur, bei untere Teil 6 des Rohrs 4 weist einen konischen Quer- niedrigeren oder höheren Temperaturen vorgenommen schnitt auf, um ein zunehmendes Verbreitern des Elek- 65 werden.

tronenstrahls zu ermöglichen. Der Austritt der energie- Es ist leicht einzusehen, daß an Stelle der Hochreichen Elektronen aus dem Rohr 4 wird durch ein Fen- Spannungseinrichtung 1 auch andere Arten von Elekster 7 erleichtert, das hermetisch in dem Rohr 4 mit tronenbeschleunigern verwendet werden können. Um Silberlot abgeschlossen ist. Das Fenster 7 sollte so dünn die schädliche Energieabsorption zwischen dem Aussein, daß die Elektronen der gewünschten Energie hin- 70 gangspunkt der Elektronen des Beschleunigers und dem

polymeren Material zu vermindern, kann in den Zwischenraum eine Vakuumkammer mit dünnem Eintritts- und Austrittsfenster eingesetzt werden.

Im allgemeinen liegt die bei dem vorliegenden Verfahren vorteilhaft verwendete Bestrahlungsenergie je nach dem verwendeten Material im Bereich von etwa 50000 bis 2000000OeV oder höher. Der bevorzugte Bereich beträgt 100000 bis 10000000 eV.

Zwar wird eine energiereiche Elektronenstrahlung bevorzugt, da sie eine große Menge leicht kontrollierbarer energiereicher Strahlen innerhalb einer kurzen Zeit erzeugt, ohne das Produkt radioaktiv zu machen, doch können auch andere energiereiche Strahlungsquellen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Beispiele für solche Bestrahlungsquellen sind Gammastrahlen, die von Co⁶⁰, ausgebrannten Uranstücken, Spaltnebenprodukten wie Abfallösungen, abgetrennten Isotopen, wie Cs¹³⁷, gasförmigen, bei Atomreaktionen freigesetzten Spaltprodukten erhalten werden können. Auch andere Elektronenquellen, wie das Betatron, sowie schnelle oder langsame Neutronen oder die gemischte Neutronen- und Gammastrahlung, wie sie in bestimmten Atomreaktoren vorhanden ist, Röntgenstrahlen sowie andere gemischte Quellen, wie Protonen, Deuteronen, Alphateilchen, Spaltbruchstücke, wie sie aus Cyclcttronen zugänglich sind, lassen sich verwenden.

Das Schweißen hängt mehr von der gesamten Bestrahlungsdosis als von der Bestrahlungsstärke ab. Die für das Schweißverfahren tatsächlich erforderliche Dosis richtet sich nach der besonderen Art des verwendeten Polyesters, dem Grad, zu dem der Polyester bereits ausgehärtet wurde, und nach ähnlichen Faktoren. Bei dem Verfahren sind im allgemeinen Gesamtdosen von wenigstens 1 · 10^e rep, z. B. von 1,0 · IQ⁶ bis 50,0 ■ 10⁶rep oder höher, vorzugsweise von 2 · 10⁶ bis 15,0 · 10⁶ rep, ausreichend. Um beim Schweißen vorher gehärteter Abschnitte gute Schweißungen zu erhalten, wird man vorzugsweise jeden Abschnitt mit nicht mehr als 2 · 10^erep vor dem Schweißen härten. Man kann jedoch auch einen Abschnitt mit einer höheren Dosis härten, wenn der andere Abschnitt ungehärtet oder nur gering gehärtet ist.

Die bei den folgenden Beispielen verwendete Vorrichtung entspricht der in Fig. 1 beschriebenen Apparatur mit 800 KVP Elektronen. KVP bezieht sich auf die Scheitelspannung in Kilovolt, welche durch die Induktionsspule mit dem Hochspannungsbeschleuniger 1 im Verlauf einer halben Periode erzeugt wird, so daß diese Angabe ein Maß für die Energie der Elektronen ist, die aus dem Fenster 7 austreten. Alle Teile sind als Gewichtsteile angegeben.

Beispiel 1

Ein ungesättigtes Alkydharz wurde durch Veresterung von 1 Mol Maleinsäureanhydrid, 0,55 Mol Phthalsäure, einem Überschuß an Propylenglykol (2MoI) und 0,5 Mol Toluol als Mittel zur Bildung eines azeotropen Gemisches in Gegenwart von 0,5 g p-Toluolsulfosäure als Katalysator hergestellt. Das Erhitzen wurde 16 Stunden lang in der Weise vorgenommen, daß die heißen Dämpfe durch einen Blasenzähler einer Fraktionierkolonne hindurchtraten, bevor sie kondensiert wurden. Das Wasser wurde dann abgetrennt und die anderen Komponenten dem Reaktionsgemisch zurückgeführt. Das Reaktionsgemisch wurde danach zur Entfernung der niedrigsiedenden Bestandteile in einem geringen Vakuum und schließlich 2 Stunden lang bei einem Druck von 4 mm Hg bei 180 bis 200⁰C erhitzt. Das gewaschene Produkt war

so ein viskoser Polyester mit einer niedrigen Säurezahl (weniger als 35).

Eine zu einem Festkörper härtbare Alkyd-Vinylmonomer-Zubereitung wurde hergestellt, indem man 30 Teile Styrol mit 70 Teilen des oben hergestellten Alkydharzes vermischte.

Beispiel 2

Ein anderes ungesättigtes Alkydharz wurde nach Beispiel 1 durch Verestern von 1 Mol Maleinsäureanhydrid, 0,55 Mol Diglykolsäure und 2 Mol Propylenglykol hergestellt, wobei sich ein viskoser Polyester mit einer niedrigen Säurezahl (weniger als 35) ergab. Eine zu einem Festkörper härtbare Alkyd-Vinylmonomer-Zubereitung wurde durch Vermischen von 30 Teilen Styrol mit 70 Teilen des obenerwähnten Alkydharzes hergestellt.

Die Styrol-Alkyd-Zubereitungen nach Beispiel 1 und 2

konnten durch Bestrahlung einer dünnen Schicht zu einem Festkörper gehärtet werden. Dies wurde erreicht, indem man das flüssige Harz auf eine Oberfläche strich, sie einer energiereichen Bestrahlung aussetzte und danach das schichtförmige Material entfernte.

Abschnitte aus Alkydharz wurden dann in innige Berührung miteinander gebracht, indem man sie aufeinander anordnete und bestrahlte. Die Bestrahlungsdosis betrug 10 · 10⁶ rep. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I wiedergegeben. Dabei bedeutet 0 die Anfangshärte; die flüssige Styrol-Alkyd-Lösung wurde auf das Polyesterharz auf gestrichen.

Tabelle I Beispiel

Material I

Polyester

Anfangshärtung (rep) Material II

Polyester	Anfangs härtung (rep ^
Beispiel 1	2-1O⁶
Beispiel 1	3-1O⁶
Beispiel 1	4-1O⁶
Beispiel 1	1 -1O⁶
Beispiel 1	1,5 · ΙΟ⁶
Beispiel 1	0,5 · 10⁶
Beispiel 2	0

Bemerkungen

3
4
5
6
7
8
9

Beispiel 1
Beispiel 1
Beispiel 1
Beispiel 1
Beispiel 1
Beispiel 1
Beispiel 2

1 -10⁶

1,5 · 10⁶

2-1O⁶

Man kann die Teile aus Polyestern untereinander oder auch mit Teilen aus Organopolysiloxan durch energiereiche Bestrahlung verschweißen.

Beispiel 10

Ein Methylpolysiloxankautschuk wurde hergestellt, indem man Octamethylcyclotetrasiloxan mit 0,01 °/₀KOH etwa 6 Stunden lang erhitzte, wobei sich ein Kautschuk haltbare Schweißstelle haltbare Schweißstelle schwache Schweißstelle haltbare Schweißstelle mäßig gute Schweißstelle mäßig gute Schweißstelle haltbare Schweißstelle

mit einer Viskosität von etwa 1 · 10⁶ cP bildete. Das erhaltene Produkt wird im folgenden als »Kautschuk« bezeichnet.

Abschnitte des Kautschuks und solche aus Polyesterharzen wurden in innige Berührung miteinander gebracht und bestrahlt. Die Bestrahlungsdosis betrug 10 · 10⁶ rep. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt.

Wenn 0 als Dosis der Polyesterhärtung angegeben ist,

ι uyι

wurde die flüssige Styrol-Alkyd-Lösung auf den Kautschuk gestrichen. In den letzten beiden Beispielen von Tabelle II (20 und 21) wurden die zwei anfangs gehärteten Stoffe mit ungehärtetem Polyester (Beispiel 1) bestrichen,

10

bevor sie verschweißt wurden. Die in Tabelle II angegebenen Teile an Füllmittel sind auf 100 Teile Polymer bezogen. Siliciumdioxyd ist in der Tabelle mit S und Ruß mit R bezeichnet.

TabeUe II

	Material I	Anfangs	Material II	Bestrahlungs-	Anfangs	Bemerkungen
Beispiel	Organopolysiloxane	härtung (rep)	Polyester	quelle	härtung (rep)
	Teile	0	Beispiel 1	0
	Füllmittel	0	Beispiel 1	0,5 · 10⁸	haltbare Schweißstelle
11	4OR	0	Beispiel 1	1,0 · 10^e	haltbare Schweißstelle
12	4OR	2,0 · 10⁸	Beispiel 1	0	mäßig gute Schweißstelle
13	4OR	3,0 · 10^e	Beispiel 1	0	haltbare Schweißstelle
14	4OR	0	Beispiel 1	0	schwache Schweißstelle
15	4OR	0	Beispiel 1	0,5 · 10⁸	haltbare Schweißstelle
16	4OS	0	Beispiel 1	1,0 · 10⁸	haltbare Schweißstelle
17	4OS	0,5 · 10^e	Beispiel 1	0	mäßig gute Schweißstelle
18	4OS	2,0 · 10⁶	Beispiel 1	2,0 · 10⁸	haltbare Schweißstelle
19	4OS		haltbare Schweißstelle
20	4OR

Um beim Schweißen vorher gehärteter Abschnitte dauerhafte Schweißstellen zu erhalten, sollte vorzugsweise jeder Abschnitt vor dem Schweißen nicht übermäßig gehärtet werden. Im Beispiel 7 ist erwähnt, daß das mit 1,5 · 10⁸ rep vorgehärtete Material 1 und 2 eine schwächere Schweißstelle ergibt als ein mit 1,0 · 10⁸rep vorgehärtetes Material (Beispiel 6). Ein Abschnitt kann mit einer höheren Dosis gehärtet werden, wenn der andere Abschnitt ungehärtet oder nur gering gehärtet ist. Die maximale Vorhärtungsdosis kann bei jedem Polyester und Organopolysiloxan variieren.

Das Überraschende bei der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sich andere Polymere, die durch energiereiche Bestrahlung gehärtet werden können, nach dem vorliegenden Verfahren nicht verschweißen lassen. Versuche, andere Polymere miteinander zu verschweißen, waren erfolglos.

Bei den folgenden Beispielen wurden zwei dünne Abschnitte mit einer Dicke von 0,013 cm zusammengebracht und bei Raumtemperatur mit 10 · 10⁶ rep bestrahlt. Die verwendeten Polymere und die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle III zusammengefaßt.

Tabelle III

Polymer-Polymer-Kombinationen, die sich bei Bestrahlungsdosen von 10 · 10⁸ rep nicht miteinander verbinden

Beispiel	Polyamide an Polyamide	Keine
21		Schweißung
	Polyäthylen an Polyäthylen	Keine
22		Schweißung
	Polyamide an Polyäthylen	Keine
23		Schweißung
	Polyäthylenterephthalat an	Keine
24	Polyäthylenterephthalat	Schweißung

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Obwohl diese Erfindung unter Verwendung von Methylpolysiloxanen, insbesondere von Polyestern mit Ruß und Siliciumdioxydfüllmitteln, beschrieben wurde, können auch andere Organopolysiloxane, Polyester und Füllmittel, wie sie in der Beschreibung angegeben sind, verwendet werden.

Man kann auch mit chemischen Härtungsmitteln wie Peroxyden teilweise bis mäßig gehärtete Organopolysiloxane nach dem erfindungsgemäßen Verfahren miteinander verbinden, wenn die Gegenwart solcher Härtungsmittel im fertigen Produkt sich mit dem beabsichtigten Verwendungszweck vereinbaren läßt.

Da Silikone und Polyester gegenüber der Einwirkung von Glimmentladungen widerstandsfähig sind, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf die Isolation elektrischer Leiter angewandt werden. Ein Verfahren zur Herstellung derartiger isolierter Leiter besteht darin, daß man ein Polyester- oder Polyesterorganosiloxanband teilweise härtet, das Band um den zu isolierenden Leiter wickelt und diesen aufgewickelten Isolator einer energiereichen Strahlung aussetzt, bis die einzelnen Abschnitte des Bandes zu einer einheitlichen Silikonisolation zusammengeschweißt sind. Da das Band nur teilweise gehärtet ist, legt es sich leicht den unregelmäßigen Konturen des Leiters an und erzeugt einen Überzug, der im wesentlichen feuchtigkeitsdicht und luftdicht ist. Das Verschweißen unter Bestrahlung schließt das Band ab und bildet gleichzeitig einen einheitlichen, kontinuierlichen Überzug, der eine Einwirkung von Feuchtigkeit auf die darunterliegende Isolation verhütet. Das Verfahren kann so durchgeführt werden, daß der Leiter kontinuierlich umwickelt und bestrahlt wird. Das teilweise gehärtete Band kann entweder mit einem Material wie Papier, Tuch, Harz kaschiert werden oder auch unkaschiert bleiben, je nach der gewünschten mechanischen Festigkeit und dem Grad der Dehnung. Die Kaschierung kann auch ein füllmittelhaltiges Polymer sein; das Polyester- oder Silikonband kann auch ein anderes Füllmittel enthalten. Das Band kann auch Fasern enthalten, z. B. verstärkende Bündel oder Gewebe verschiedener natürlicher oder synthetischer Stoffe, wie Polyamide, Polyäthylenterephthalat, Polyacrylnitril, Glastuch, natürliche Fasern, wie Baumwolle, Seide und Wolle, um eine zusätzliche Zerreißfestigkeit und Bearbeitungsfestigkeit zu erzielen. Ein Verfahren zur Herstellung solcher Bänder, welche das verstärkende Gewebe enthalten, besteht darin, daß man das Gewebe zwischen zwei Silikonschichten legt und diese zusammenpreßt. Faserbündel können in das Silikon eingewalzt werden oder zwischen Schichten von Silikonen gelegt und als Matte gepreßt werden. Durch Auswahl einer geeigneten Elektronenspannung kann man eine über die Dicke des Bandes abnehmende Härtung erhalten, wenn man z. B. die eine Oberfläche des Bandes einer Dosis

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von 2 · 10^β rep aussetzt, die sich bis auf O bei der gegenüberliegenden Oberfläche des Bandes vermindert.

Beispiel 25

Eine Mischung von 100 Teilen des Organopolysiloxans (Beispiel 10) wurde mit 40 Teilen feinverteiltem Siliciumdioxyd vermischt und ein 0,013 cm dickes Band aus dieser Mischung hergestellt. Dieses Band wurde dann mit dem nach Beispiel 1 erhaltenen Alkydharz bestrichen und mit 0,5 · 10⁶ rep bestrahlt. Das teilweise bestrahlte Band wurde um einen Kupferdraht gewickelt, wobei sich das Polyestermaterial auf den Innenseiten befand. Das Band wurde dann mit einer Dosis von 4 · 10^e rep bestrahlt, wobei sich ein ausgezeichneter einheitlicher isolierender überzug auf dem Draht bildete. Der Überzug paßte sich den Unregelmäßigkeiten des Drahts an und war im wesentlichen frei von Feuchtigkeit und von Luft; er besaß eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Glimmentladungen.

Die vorbeschriebenen Zubereitungen können auch in ao solchen Fällen angewendet werden, in denen Polyesterzubereitungen bereits benutzt werden, z. B. als Formstück und als Schichtharze. Beispielsweise kann man Schichten bzw. Folien aus Polyesterharzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verschweißen, die z. B. als Pack- as material verwendet werden. Die Polyesterharze kann man ferner verwenden, um Glas, Asbestfasern, natürliche oder synthetische Fasern zu imprägnieren und diese Materialien nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verschweißen. Abschnitte dieser imprägnierten Fasern und Tuche können verbunden und verschweißt werden, wobei sich Laminate bilden, die als elektrische Isolationsmittel, z. B. bei Tafeln und Abschlußkappen, dienen können.

Das vorliegende Verfahren ist besonders zum Verschweißen von Organopolysiloxanen mit Polyestern

geeignet. Gegenstände aus Organopolysiloxanen und Polyester, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, können dort angewendet werden, wo eine stabile Form erwünscht ist, die noch eine äußere Oberfläche mit den typischen Eigenschaften von Silikonen besitzt, z. B. bei elektrischen Isolationen und wasserabstoßenden Überzügen.

Die Zusammensetzung, Herstellung und Verwendung der vorstehend angegebenen chemischen Ausgangsprodukte sowie der vorstehend beschriebene Hochspannungserzeuger sind durch den Stand der Technik bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verschweißen einzelner Abschnitte von Erzeugnissen aus Polyesterharzen oder eines derartigen Abschnitts mit einem Abschnitt von Erzeugnissen aus Polysiloxanen zu einem ganzen Stück, dadurch gekennzeichnet, daß man Abschnitte aus ungesättigten Polyestererzeugnissen in innige Berührung miteinander oder mit einem Abschnitt aus einem Polysiloxanerzeugnis bringt und danach einer energiereichen Bestrahlung durch Elektronen unterwirft, bis das Verschweißen beendet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen oder beide Abschnitte vor dem Verschweißen teilweise härtet.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 144 518;

Schildknecht, »Vinyl and related Polymers«, New York, S. 75 bis 81;

»Electronics«, Bd. 17, Dezember 1944, S. 128 bis 133;

»Revievs of Modem Physics«, Bd. 20, Nr.

3, Juli 1948, S. 473 bis 518.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen