DE19962613A1 - Verfahren zum Schweißverbinden von Kunststoffteilen - Google Patents

Verfahren zum Schweißverbinden von Kunststoffteilen

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Abstract

Ein solches Verfahren arbeitet mit Hilfe von Strahlungsenergie, insbesondere solcher von Laserstrahlen, wobei die in richtiger Endlage miteinander fixierten und mit Fügeflächen in Kontakt gebrachten Teile bis zum Aufschmelzen in der Schweißzone bestrahlt und durch Verschmelzen sowie nachfolgendes Abkühlen miteinander verbunden werden. Um eine wirkungsvolle Vergrößerung des Volumens des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials zu erzielen, wird in die Schweißzone ein durch die Strahlung und/oder die hiervon erzeugte Wärme aktivierbares Blähmittel zum Aufquellen der Kunststoffschmelze eingebracht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schweiß­ verbinden von Kunststoffteilen mit Hilfe von Strahlungs­ energie der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.
Ein Verfahren der vorgenannten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 32 081 A1 bekannt. In der Regel wird bei Anwendung einer Laserstrahlung eines der beiden zusammengefügten Kunststoffteile bis hin zur Schweißzone durchstrahlt, und in der Schweißzone wird durch eine dort vorhandene Absorptionsschicht die Lichtenergie in Wärme­ energie umgewandelt. Hierdurch wird in der Schweißzone das Kunststoffmaterial aufgeschmolzen, welches im Bereich der Fügeflächen der beiden Kunststoffteile ineinanderfließt, wodurch infolge Verschmelzung mit nachfolgender Abkühlung die Verbindung der Teile erfolgt.
Beim Laserschweißen von Kunststoff nach dem Durchstrahl­ prinzip wirken sich Spalte zwischen den Fügeflächen der beiden miteinander zu verbindenden Kunststoffteile negativ aus. Schon Spalte mit einer Weite von 0,05 mm oder größer führen zu Lunkerstellen in der abgekühlten Schweißzone, die besonders dann nachteilig sind, wenn es auf eine flüssig­ keits- oder gasdichte Verbindung der Fügepartner ankommt. Als Maßnahme hiergegen ist es bekannt, das Schmelzvolumen in der Schweißzone zu vergrößern, indem die Strahleindring­ tiefe vergrößert wird. Dies führt jedoch noch längst nicht in allen Fällen zu einem brauchbaren Ergebnis.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem eine Vergrößerung des Volumens des aufgeschmolzenen Kunststoff­ materials noch wirkungsvoller erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Für die Erfindung ist wesentlich, daß das Blähmittel in der Schmelzentstehungsphase zu einer steuerbaren Volumenvergrö­ ßerung führt, womit auch größere Spalte überbrückt werden können und es zu einem sicheren Materialschluß im Bereich der Fügeflächen der miteinander zu verbindenden Partner kommt. Vor allem ist dies beim Durchstrahlverfahren von Vorteil, man erreicht so bei dem absorbierenden Aufstrahl­ partner ein Aufquellen des aufgeschmolzenen Kunststoffmate­ rials, um damit über etwaige Spalte hinweg in Kontakt mit der Fügefläche des durchstrahlten Partners zu kommen, der durch das aufgeschmolzene und aufgeblähte Kunststoffmateri­ al angeschmolzen wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung nach der Erfindung kann das Blähmittel vor dem Schweißen auf zumindest eine der Kon­ taktflächen der zu fügenden Teile aufgebracht werden. Dies erfordert eine Vorbehandlung der Fügepartner, deren Art da­ von abhängig ist, ob ein flüssiges oder ein festes Blähmit­ tel zum Einsatz kommt.
Es können ferner zwei- oder mehrkomponentige Blähmittel Verwendung finden, wobei dann die Komponenten zunächst ge­ trennt voneinander in die Schweißzone eingebracht werden. So kann beispielsweise bei Verwendung eines zweikomponenti­ gen Blähmittels die eine Komponente auf die Kontaktfläche des einen Fügepartners und die andere Komponente auf die Kontaktfläche des zweiten Fügepartners aufgebracht werden.
Ferner kann das Blähmittel zumindest im Bereich der Kon­ taktflächen der Fügepartner als Additiv in den betreffenden Kunststoff eingebunden sein. Es kann sich hierbei sowohl um Blähmittel chemischer Natur als auch um Blähmittel physika­ lischer Natur handeln. Hierbei geht es darum, eine ther­ misch oder durch Strahlung initiierte Gasexpansion zu be­ wirken, wobei bei den chemischen Blähmitteln die Gasgene­ rierung durch Reaktionskomponenten oder eine Zerfallsreak­ tion erfolgt, während es bei den Blähmitteln physikalischer Natur darauf ankommt, mittels einer geeigneten Substanz ei­ ne thermische Volumenvergrößerung hervorzurufen.
Je nach den gewünschte Festigkeitseigenschaften der zu ver­ bindenden Kunststoffteile kann auch dafür gesorgt werden, zumindest Teile des Blähmittels aus dem Fügebereich wieder auszusondern, indem entsprechend flüchtige Komponenten vor­ gesehen werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Schweißverbinden von Kunststoffteilen mit Hilfe von Strahlungsenergie, insbesondere solcher von Laserstrahlen, wobei die in richtiger Endlage miteinan­ der fixierten und mit Fügeflächen in Kontakt gebrachten Teile bis zum Aufschmelzen in der Schweißzone bestrahlt und durch Verschmelzen sowie nachfolgendes Abkühlen mit­ einander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schweißzone ein durch die Strahlung und/oder die hiervon erzeugte Wärme aktivierbares Blähmittel zum Aufquellen der Kunststoffschmelze eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blähmittel vor dem Schweißen auf zumindest eine der Kontaktflächen der Teile aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blähmittel zumindest im Bereich der Kontaktflächen als Additiv im Kunststoff eingebunden ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwei- oder mehrkomponentiges Blähmittel verwen­ det wird, dessen Komponenten voneinander getrennt in die Schweißzone eingebracht und dort zur Reaktion miteinan­ der gebracht werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1524097A1 (de) * 2003-10-14 2005-04-20 Denso Corporation Kunststoffform und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE19826414A1 (de) * 1998-06-16 1999-12-23 Coronet Werke Gmbh Verfahren zum Verbinden, Markieren und struktuellem Verändern von Monofilen

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