DE1151920B - Verfahren zum Verschweissen von kurz unterhalb ihres Kristallitschmelz-punktes verstreckten und dadurch verfestigten Folien aus kristallinen bzw. teilkristallinen thermoplastischen Kunststoffen, wie z. B. Niederdruck-Polyaethylen und Polypropylen - Google Patents

Verfahren zum Verschweissen von kurz unterhalb ihres Kristallitschmelz-punktes verstreckten und dadurch verfestigten Folien aus kristallinen bzw. teilkristallinen thermoplastischen Kunststoffen, wie z. B. Niederdruck-Polyaethylen und Polypropylen

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DE1151920B
DE1151920B DEF23580A DEF0023580A DE1151920B DE 1151920 B DE1151920 B DE 1151920B DE F23580 A DEF23580 A DE F23580A DE F0023580 A DEF0023580 A DE F0023580A DE 1151920 B DE1151920 B DE 1151920B
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Hoechst AG
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schweißverfahren für solche Folien aus thermoplastischen Kunststoffen, die durch allseitige oder biaxiale Verstreckung unterhalb des Kristallitschmelzpunktes einen hohen Grad von molekularer Orientierung erhalten haben und demzufolge eine sehr viel höhere Festigkeit in allen Richtungen aufweisen als die handelsüblichen Folien aus demselben Material. So haben beispielsweise die üblichen Blasfolien aus Niederdruck-Polyäthylen Festigkeitswerte von 200 bis 250 kg/cm2, während bei Temperaturen kurz unterhalb des Kristallitschmelzpunktes verstreckte Folien aus demselben Material Festigkeitswerte von 2000 bis 3000 kg/cm2 aufweisen.
Derartige bei Temperaturen kurz unterhalb des Kristallitschmelzpunktes verstreckte und dadurch hochverfestigte Folien lassen sich zwar mit den bisher bekannten Folienschweißverfahren, z. B. Heizkeilverfahren, Wärmeimpulsverfahren, miteinander verschweißen. Nachteilig ist hierbei, daß die hohe Festigkeit der verstreckten Folie an der Schweißnaht auf die geringe Festigkeit des unverstreckten Materials absinkt, da die Molekülorientierung, die die hohe Festigkeit der verstreckten Folie bewirkt, infolge der Schweißwärme wieder verloren geht. Für das oben genannte Beispiel der verstreckten Folie aus Niederdruck-Polyäthylen bedeutet dies, daß eine Schweißung mit den bisher bekannten Verfahren zwar möglich ist, sie dann aber nur eine Festigkeit von 200 kg/cm2 in der Schweißnaht aufweist. Mit den bekannten Verfahren läßt sich die für die meisten Anwendungsfälle erhobene Forderung, daß nämlich die hohe Festigkeit einer solchen verstreckten Folie auch in den Schweißnähten erhalten bleiben soll, nicht verwirklichen.
Bei der Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist man von dem Gedanken ausgegangen, daß die Festigkeit verstreckter Folien in der Schweißnaht nur dann nicht abgebaut wird, wenn die der Folie aufgezwungene Molekülorientierung durch geeignete Maßnahmen beim Schweißen erhalten werden kann.
Es wird nun ein Verfahren zum Verschweißen von kurz unterhalb ihres Kristallitschmelzpunktes verstreckten und dadurch verfestigten Folien aus kristallinen bzw. teilkristallinen thermoplastischen Kunststoffen wie z. B. Niederdruck-Polyäthylen und Polypropylen vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schweißtemperatur im Bereich vom Kristallitschmelzpunkt bis etwa 2O0C darüber liegt und die Folien durch eine Halterung am Schrumpfen gehindert werden, wodurch erreicht wird, daß einerseits die Orientierung bzw. der Reckzustand und da-Verfahren zum Verschweißen
von kurz unterhalb ihres Kristallitschmelzpunktes verstreckten und dadurch verfestigten Folien aus kristallinen bzw. teilkristallinen thermoplastischen Kunststoffen,
wie z. B. Niederdruck-Polyäthylen
und Polypropylen
Anmelder:
Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft
vormals Meister Lucius & Brüning,
Frankfurt/M.
Dipl.-Ing. Hans-Eberhard Hildebrandt,
Hattersheüm/M.,
ist als Erfinder genannt worden
mit die hohe Verfestigung der Folie in der erwärmten Zone erhalten bleibt und andererseits eine Schweißverbindung mit einer Festigkeit erhalten wird, die weitgehend an die Festigkeit der verstreckten Folie heranreicht.
Eine zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß im Zuge des Schweißvorganges oder kurz danach durch geeignete Maßnahmen eine zusätzliche Reckung der erwärmten Schweißnaht bei Temperaturen unterhalb des Kristallitschmelzpunktes, bei denen eine Verfestigung des Materials unter Zugbeanspruchung stattfinden kann, durchgeführt wird, die den Festigkeitsverlust durch den zum Schweißen notwendigen und zugelassenen Schrumpfbetrag größtenteils wieder aufhebt.
Weiterhin kann man das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren in der Weise ausgestalten, daß nach dem Schweißen eine zusätzliche Kühlung der Schweißzone erfolgt.
Außerdem kann man auch so arbeiten, daß den zu verschweißenden Folienstellen vor dem Schweißen eine Erwärmung gegeben wird, und zwar in dem
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Ausmaße, daß Schädigungen vermieden werden, so daß zum Schweißen eine geringere Aufwärmzeit benötigt wird.
Im einzelnen ist für die praktische Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung folgendes zu sagen:
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Einhaltung eines bestimmten Temperaturbereiches erforderlich. Schweißtemperaturen, die zu hoch über dem Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zum Schweißen von Folien beliebiger Dicke verwendet werden. Vorzugsweise kommt es für Folien von 0,01 bis 0,15 mm Dicke in Betracht. Die obere Grenze der Dicke ist nicht begrenzt; praktisch wird bei sehr hohen Dicken eine Beschränkung dadurch eintreten, daß eine längere Zeit erforderlich ist, die Folie durchgehend zu erwärmen.
Das Verfahren ist für alle bei Temperaturen kurz
Kristallitschmelzpunkt liegen, zerstören die Orien- io unterhalb des Kristallitschmelzpunktes verstreckten tierung. Folien aus kristallinen bzw. teilkristalluien thermo-
Bei den üblichen Schweißverfahren für Kunststoffe plastischen Kunststoffen geeignet. Vorzugsweise ge- und Kunststoff-Folien werden allgemein Schweiß- eignet ist es für allseitig oder biaxial verstreckte und temperaturen angewandt, die etwa 100° C oberhalb damit verfestigte Folien aus Niederdruck-Polyäthylen des Kristallitschmelzpunktes liegen (vgl. Kunststoff- 15 und Polypropylen, ferner aus Mischpolymerisaten Taschenbuch, 12. Ausgabe, S. 73). So wird z. B. Äthylen—Propylen und Polymergemischen aus PoIy-Niederdruck-Polyäthylen, dessen Kristallitschmelz- ätlylen—Polypropylen.
punkt bei 127 bis 130° C liegt, bei 200° C geschweißt Die Abb. 1 und 2 zeigen beispielsweise Vorrich-
(vgl. Dr. E. Rottner, Praktische Methoden zurVer- tungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der arbeitung von Halbzeugen aus Niederdruck-Poly- 2° Erfindung,
äthylen, Kunststoffe, 1957, S. P 39). Abb. 1 zeigt eine beispielsweise Ausführung der
Diese Schweißtemperaturen sind für das erfindungsgemäße Verfahren zu hoch; die Folie wird dermaßen plastisch, daß die in ihr vorhandenen eingefrorenen Spannungen zu Rissen führen. Es ist daher erforderlich, das Schweißen bei Temperaturen dicht über dem Kristallitschmelzpunkt durchzuführen. Bei Niederdruck-Polyäthylen beispielsweise beträgt dieser Temperaturbereich 128 bis etwa 145° C.
Allein durch die Einhaltung dieses niedrigen Tem- 3o daß bei dieser Schweißnahtform wegen des unverperaturbereiches ist jedoch noch keine hochwertige meidlich ungünstigen Kraftverlaufes selbst bei einer
Verschweißung zweier Folien 1 und 2. Die Halterungen sind mit 3 und 4 und die beheizten Stempel mit 5 und 6 bezeichnet.
Abb. 2 zeigt eine andere Schweißnahtform für die zu verschweißenden Folien 7 und 8. Die Halterung 9 ist hier einseitig. 10 und 11 sind die beheizten Stempel. Diese Nahtform kommt besonders als Verschlußnaht für Beutel in Betracht. Es ist zu beachten,
Schweißung möglich. Werden nämlich die beiden miteinander zu verschweißenden Folienränder aufeinandergelegt, erhitzt, z. B. mittels Heizbacken, und zusammengedrückt, so erfolgt zwar keine Zerstörung der Folie mehr, es tritt jedoch ein mehrachsiges Schrumpfen der Folie nach der Erwärmungszone hin ein, die gleichbedeutend ist mit Orientierungs- bzw. Festigkeitsverlust. Gemäß der Erfindung kann trotz-Schweißnaht an unverstrecktem Material die Festigkeit des Grundmaterials nicht erreicht werden kann.
Beispiel 1
Eine verstreckte Folie aus Niederdruck-Polyäthylen mit einer Festigkeit vonl800 kg/cm2 wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Naht nach
dem i>ei Temperaturen kurz unterhalb des Kristallit- 4° Abb. 1 untereinander verschweißt. Es ergaben sich Schmelzpunktes eine Schweißverbindung von ver- Festigkeitswerte von etwa 1700 kg/cm2, bezogen auf streckten Folien ohne großen Festigkeits- bzw. Orien- den Folienquerschnitt.
tierungsverlust in der Schweißnaht erzielt werden, Bei einer Schweißung derselben Folie mit einer
wenn außer der Temperatur bei der praktischen Naht nach Abb. 2 ergaben sich Festigkeitswerte der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung 45 Schweißung von etwa 1300 kg/cm2; bei einer noch die folgenden Vorkehrungen getroffen werden. Schweißung nach Abb. 3 lagen die Festigkeitswerte
Die beiden zu verschweißenden Folienränder werden aufeinandergelegt und je nach Art der gewählten Schweißnahtform ein- oder beidseitig gehalten. Die Schweißung erfolgt unter Druck, beispielsweise mit Hilfe von zwei beheizten Stempeln in dem oben angegebenen Temperaturbereich. Die Halterung verhindert, daß die Folie in der erwärmten Zone um mehr als ein geringfügiges Maß schrumpft und dadurch ihre Festigkeit verliert.
Es hat sich gezeigt, daß bei einer vollkommen starren beidseitigen Einspannung beider Folienstücke keine Schweißverbindung entsteht. Dies erklärt sich dadurch, daß wegen des vollständigen Festhaltens des Orientierungszustandes keine Verbindung zwischen den Molekülen der beiden Oberflächen möglich ist. Um ein Verschweißen zu ermöglichen, ist es daher erforderlich, einen geringen Schrumpfbetrag zuzulassen. Da praktisch jedes Folienstück nur jeweils an einer Seite festgehalten wird (Abb. 1 und 2), kann das in der Überdeckung unter dem Stempeldruck liegende freie Ende dabei um das erforderliche kleine Maß anschrumpfen.
bei etwa 1300 kg/cm2.
Beispiel 2
Eine versteckte Polypropylenfolie mit einer Festigkeit von 1350 kg/cm2 wird nach dem Verfahren gemäß der Erfindung sowohl mit einer Naht nach Abb. 1 als auch mit einer solchen nach Abb. 2 untereinander geschweißt. In beiden Fällen hat die Schweißung eine Festigkeit, die größer als 1350 kg/cm2 ist, d. h., die Proben reißen nicht in der geschweißten Verbindung, sondern im Grundmaterial.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verschweißen von kurz unterhalb ihres Kristallitschmelzpunktes verstreckten und dadurch verfestigten Folien aus kristallinen bzw. teilkristallinen thermoplastischen Kunststoffen, wie z. B. Niederdruck-Polyäthylen und Polypropylen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schweißtemperatur im Bereich vom Kristallitschmelzpunkt bis etwa 200C darüber liegt und die Folien durch eine Halterung am Schrumpfen gehindert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des Schweißvorganges oder kurz danach eine zusätzliche Reckung der erwärmten Schweißnaht bei Temperaturen unterhalb des
wird.
Kristallitschmelzpunktes durchgeführt
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 689 539; USA .-Patentschriften Nr. 2 289 618, 2 609 317, 719100, 2 547 763;
Zeitschrift Verpackungsrundschau, 1953, S. 401.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEF23580A 1957-07-25 1957-07-25 Verfahren zum Verschweissen von kurz unterhalb ihres Kristallitschmelz-punktes verstreckten und dadurch verfestigten Folien aus kristallinen bzw. teilkristallinen thermoplastischen Kunststoffen, wie z. B. Niederdruck-Polyaethylen und Polypropylen Pending DE1151920B (de)

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