DE1931406A1

DE1931406A1 - Verfahren zum Verbinden von Teilen aus thermoplastischem Material

Info

Publication number: DE1931406A1
Application number: DE19691931406
Authority: DE
Inventors: Andre Bret; Robert Klopfer
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1968-06-20
Filing date: 1969-06-20
Publication date: 1970-02-05
Also published as: FR1578135A

Description

Verfahren zum Verbinden von Teilen aus thermo-========================================= plastischem Material Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden oder Zusammenbauen von Teilen aus thermoplastischem Material. Dieses Verrahren weist ein besonderes Interesse zum Verbinden von übereinander angeordneten Teilen auf, wie bei spielsweise für Täfelungen oder Einlegearbeiten, gegebenenfalls unter Einschluss von Fremdmaterialien zu Dekorationszwecken oder zur Verstärkung.
Es urde schon vorgeschlagen (z.B. britische Patentschriften 623 756 und 664 128), thermoplastische Teile zu schweissen, indem sie in einem elektrischen Hochfrequenzfeld ("tIF-Feld") gegeneinander gepresst werden. Diese Arbeitsweise erfordert das Erhitzen der zu verbindenden Teile auf eine ausreichend hohe Temperatur, die ein allgemeines Erweichen der verschiedenen Teile bewirkt. Diese Arbeitsweise wurde mit Erfolg zum gleichzeitigen Schweissen und Schneiden oder Formen der behandelten Teile verwendet.
Diese Arbeitsweise eignet sich Jedoch schlecht für das einrache Verbinden von übereinander angeordneten Teilen, und auf diesem Gebiet ist deren Anwendung auf das Schweissen dünner Teile, beispielsweise bei der Herstellung oder dem Verschliessen von Behältern oder Beuteln aus thermoplastischen Folien, beschränkt.
Die vorliegende Errindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen Teilen durch Erhitzen In einem HF-Feld, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Erweichen der Teile auf die den zu vereinigenden Oberflächen benachbarten Zonen beschränkt.
Wenn bei dem Verfahren auch ein Fremdmaterial zwischen die zu vereinigenden Oberflächen eingesetzt wird, erstreckt sich das Erweichen auf die Kontaktoberfiächen von Kunststoffmaterial und Fremdmaterial im Endprodukt, was ein teilweises Fliessen von Kunststoffmaterial, das von dem Fremdkörper zurückgedrängt wird, zur Folge haben kann.
Welcher Fall auch vorgesehen ist, ist das erfirdungsgemåsse Verfahren durch ein begrenztes Erweichen der behandelten Teile gekennzeichnet, wobei diese Teile ihre Steifigkeit im Verlaufe der Behandlung fast vollständig beibehalten.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden.
Man kann die zu verbindenden Oberflächen auf eine Temperatur vorerhitzen, die so hoch als möglich ist, Jedoch unterhalb des Verklebungspunktes liegt, beispielsweise durch Kontakt mit einer heissen Oberfläche oder einem heissen inerten fluiden Medium, und dann die Oberflächen zwischen den Elektroden pressen. Das durch das HF-Feld bewirkte homogene Erhitzen bringt die vorerhitzten Obelrlächen auf eine Temperatur über dem Verklebungspunkt, während der Rest der Teile nur auf eine niedrigere Temperatur gebracht wird.
Gemäss einer anderen Ausführungsweise bringt man zwischen die zu vereinigenden Oberflächen eine dünne Schicht (0,05 bis 1 mm) einer in der Wärme wirksamen pastifizierenden Zusamjnensetzung, bevor die Teile zwischen die Elektroden eingesetzt werden. Unter der kombinierten Wirkung des Erhitzens und des Plastifizierens lösen sich die in Kontakt befindlichen Oberflächen, gelieren oder erweichen, während der Rest der Teile, der nur dem Erhitzen ausgesetzt ist, eine ausreichende Steifigkeit beibehält, die die Handhabung der Teile ohne spezielle Vorsichtsmassnahmen ermöglicht.
Unter einer plastifizierenden Zusammensetzung ist hier Jede Zusammensetzung zu verstehen, die teilweise oder vollständig in der Wärme in die der Oberfläche des Kunststoffmaterials benachbarten Schichten diffundieren kann, wodurch dessen Verklebungs- oder Schmelzpunkt merklich herabgesetzt wird. Es ist nicht erforderlich, dass die Zusammensetzung ab Zir.mertemperatur sich löst oder difflindiert. Dagegen ist es vorteilhaft, ein'Produkt mit erhöhtem Siedepunkt zu wählen, das wenig Tendenz zeigt, störende Dämpfe in die Atmosphäre abzugeben, und das ermöglicht, in einem breiteren Temperaturbereich zu arbeiten. Die plastifizierende Zusann.ensetzung kann nur ein einziges Lösungsmittel oder ein einziger Weichmacher oder auch ein Gemisch von Weichmachern sein, sie kann Kunststorrmaterial in Süspenslon oder Lösung enthalten und sie kann sogar aus einer Kunststoff6lie mit hohem Gehalt an Weichrracher bestehen. Gewünschtenfalls kann die Zusarrensetzung verschiedene 2usatzzittel, wie beispielsweise Farbstoffe, Pigmente, PlSttch.en, Fasern, die Viskosität r::odifizierende Zusatzmittel, Parfums und dergleichen, enthalten. Unter den verschiedenen verwendbaren Weichmachern kann man denjenigen wählen, der die grösste Dielektrizitätskonstante aufweist, ohne dass dies aber unbedingt erforderlich ist.
So kann man beispielsweise, um Stoffe auf der Basis von Celluloseacetat zu verbinden, .hyllactat (das bereits in der Kälte ein Lösungsmittel ist) und Triacetin oder Benzylalkohol (Lösungsmittel in der Wärme) verwenden, denn diese Produkte besitzen wie das Celluloseacetat eine Dielektrizitätskonstante in, der Nähe von 4 (Luft = 1). Andere Produkte haben eine sehr viel grössere Dielektrizitätskonstante, wie beispielsweise "Elastol" [(2+4)--thylsulfamido-toluol] und "Celludol" (4-Sulfamidotoluol), die eine Dielektrizitätskonstante in der Grössenordnung von 15 aufweisen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht das Einbringen von fremden Teilen zwischen die zu verklebenden Oberflächen, und insbesondere von Metallteilen, Man stellt fest, dass Netallteile, deren Volumen verhältnismässig klein gegenüber dem des thermoplastischen Materials ist, fortschreitend durch Verdrängen des plastifizierten und geschmolzenen Materials proportional zu ihrem Volumen eindringen können, wenn man nicht zuvor einen Platz ausgespart hat.
Das Einsetzen von Metalleinschlüssen, von denen ein Teil aus dem Kunststoffmaterial herausragt, bringt keine besonderen Probleme mit sich. Es genügt, erforderlichenfalls die Elektroden zu isolieren oder Aussparungen vorzusehen, um Jeglichen unerwünschten Kontakt zu vermeiden.
Da die erforderliche Aufheizung weit unterhalb derjenigen liegt, die die anderen Verfahren oenötigen, ermöglicht die Erfindung, die Verbindungen viel schneller herzustellen, Ausserdem ist es nicht nötig, das Abkülen der Teile abzuwarten, um sie aus den Elektroden herauszunehmen. Die Schicht der verwendeten plastifizierenden Zusammensetzung kann sehr dünn sein, und die Eigenschaften des fertigen Erzeugnisses sind, da der Weichmacher in der Wärme sehr rasch diffundiert, denjenigen der Ausgangsteile äquivalent. Das Problem des Verdampfens von Lösungsmitteln tritt nicht wie im Falle einer Verbindung durch Kleben auf, und demzufolge sind Verformungen nicht zu befürchten.
Das erfindungsgemåsse-Verfahren ermöglicht beispielsweise die Herstellung von Brillenbügeln,deren Armierungen sehr dünn oder nicht geradlinig sind oder auch fast an der sichtbaren Oberfläche des Bügels liegen, Einrichtungen, die sich nicht zur Herstellung nach dem shootin" genannten Verfahren eignen (Einsetzen durch direktes Hineintreiben in der Wärme, ausgehend von einem Ende des Bügels).
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
Beispiel 1 Man verwendet einen Hochfrequenzgenerator SIATEM ME 9/Ao (hergestellt von Padoue, Italien), der die folgenden Charakteristiken besitzt: HF-Leistung an den Elektroden 900 W Frequenz 27 MHz Einspannkraft der Elektroden. 150 kg (Druckkraft der Elektroden) Abmessungen der Elektroden 160 x 15.mm Der Abstand der Elektroden ist am. Ende.. des Arbeitsangs àuf 3-,5 mm- eingestellt..
Man schneidet Celluloseacetatfolien (Dicke:. 1,8 mm) mit den Abmessungen 155 x 14 mm aus, die die folgenden Eigenschaften besitzen: transparent, schwarz pigmentiert, Schildplatt-pigmentiert. Man führt einen Verbindungsversuch dieser drei Proben auf einer transpärenten Vergleicbsprobe unter dentfolgenden Bedingungen durch: Bepinseln der zu vereinigendenOberflächen mit Benzylakohol, Anordnen der Teile zwischen den Elektroden, Einspannen der Elektroden, Anwendung des HF-Felds während 5 -Sekunden, Herausnahme der verschweissten Platten. In-den drei Versuchen steigt die HF-Stromstärke von 270 bis 280 auf 370- bis 380 mM-während der Heizperiode, was zeigt, dass die Art der in das Kunststoffmaterial eingebrachten Füllstofre wenig Einfluss hat. Die so verbundenen Platten können nach nur einigen Stunden statt mehreren Tagen bis mehreren Wochen bei den üblichen Verfahren bearbeitet werden.
Beispiel 2 Man wiederholt Beispiel 1, wobei man Jedoch zwischen die Celluloseacetatfolien einen Stab aus rostfreiem Stahl mit Abmessungen von 70 x A35 x 0,) mm, der durch einen Draht mit einem Durchmesser von 1 mm und einer Länge von ebenfalls 70 mm verlängert ist, einbringt.
Während der Heizperlode steigt die HF-Stromstärke von 220 auf nur 310 mA.
Man stellt fest, dass die Dicke der zusammengesetzten Platte sehr regelmässig ist, wobei das Kunststoffmaterial im Kontakt mit der Armierung geformt ist, ohne dass an der Oberfläche Verformungen in Erscheinung treten.

Claims

Patentansprüche

========================= Verfahren zur Verbindung von thermoplastischen Teilen durch Erhitzen in einem HF-Feld, dadurch gekennzeichnet, dass man das Erweichen der Teile auf Zonen begrenzt, die den zu verbindenden Oberflächen benachbart liegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zwischen die zu verbindenden Oberflächen eine dünne Schicht einer in der Wärme wirkenden plastifizierenden Zusammensetzung einbringt.