DE2331726A1 - Verfahren zum verbinden von polaren thermoplastischen kunststoffen - Google Patents

Verfahren zum verbinden von polaren thermoplastischen kunststoffen

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Description

p 6876/75
Ernst Mühlbauer KG
2 Hamburg 50, Theodorstraße 41
Verfahren zum Verbinden von polaren thermoplastischen Kunststoffen
Die Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren zum Verbinden von polaren thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere Acrylglas, durch dielektrische Erwärmung der zu verbindenden Oberflächen bis zur lcleb- oder schweißfähigen Erweichung.
409883/0583
POSTSCHECK. HAMtUIIG 14»07 ■ BAMK, COMMEtZIANK, HAMBURG. SVtIH* · TtUEGH.. SKCHTZ0 HAMMJIG bzw. SPECHTHES MÖNCHEN
Thermoplastische Kunststoffe werden im allgemeinen unmittelbar miteinander verschweißt. Kann man ausnahmsweise wegen der Natur des Werkstoffs oder der Form des Werkstücks oder wegen der in der Schweißnaht zu erwartenden Festigkeitsverluste nicht schweißen, so verwendet man andere Verbindungsverfahren, beispielsweise die Verklebung.
Beispielsweise werden flächige Acrylglas-Gegenstände normalerweise miteinander verschweißt, z.B. bei der Fertigung doppelschaliger Lichtkuppeln. Dabei muß man aber eine Festigkeitseinbuße in der Schweißnaht in Kauf nehmen. Die Schweißnaht schrumpft auch und setzt damit das übrige Material.unter Spannung; dadurch kann es später zu Spannungsrissen kommen. Diese Nachteile kann man durch Klebung vermeiden. Dabei läßt sich aber nur aehr schwer eine saubere und optisch einwandfreie Verbindung herstellen, weil der Kleber seitlich über den Klebbereich hinausquillt und sich dabei keine scharfe, gleichmäßige Grenze bildet. Eine optisch einwandfreie Verbindung ist aber gerade bei Aerylglas-Gegenständen besondere wichtig, weil man dieses Material meist wegen seiner guten optischen Eigenschaften wählt.
... 3 409883/0583
Die Erfindung geht von der Verschweißung thermoplastischer Kunststoffe aus, da die Verschweißung auf Grund der Themoplastizität das diesen Stoffen angemessenste Verfahren ist und zu qualitativ hochwertiger Verbindung führt. Ihre Aufgabe besteht darin, den negativen Einfluß der Verschweißung auf die Eigenschaften des Schweißbereichs zu vermindern.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß zwischen die zu verbindenden Oberflächen vor der Verschweißung eine Zwischenschicht aus einem polaren Thermoplasten gebracht wird, der bei der Schweiß-Erwärmung stärker erweicht wird als der Werkstoff der zu verbindenden Oberflächen. Dieses Verfahren ähnelt der bekannten Schmelzverklebung, die man jedoch nur bei nicht unmittelbar schweißbaren Werkstoffen anwendet, da es naheliegender erscheint, diese unmittelbar miteinander zu verschweißen. Überraschender-weise gelingt es jedoch, die unmittelbare Verschweißung dieser Stoffe erfindungsgemäß so zu modifizieren, daß der Nahtbereich des zu verschweißenden Werkstoffs geringerer Temperatur- und gegebenenfalls Druckbeanspruchung ausgesetzt wird und damit weniger in seinen Eigenschaften beeinträchtigt wird. Dabei scheint es sich aber nicht um eine reine
409883/0583
Schmelzverklebung zu handeln, bei der nur der zwischen die zu verbindenden Oberflächen eingebrachte Zusatzwerkstoff erweicht zu werden brauchte, da man zweckmaßigerweise die Erwärmung so führt, daß auch die zu verbindenden Überflächen des Grundwerkstoffs selbst bis zu einem gewissen Grade erweicht werden.
Die Zwischenschicht wird zweckmäßigerweise vor dem Verschweißen auf mindestens eine der zu verbindenden Oberflächen fest aufgebracht, wobei es sich als zweckmäßiger erwJesen hat, nur eine der beiden Oberflächen zu beschichten als beide. Sie soll in möglichst geringer Schichtdicke aufgebracht werden. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß sie aus einer Lösung mit vergleichsweise geringer Konzentration auf eine der beiden Oberflächen aufgetragen wird. Es bildet sich dann auf einfachste Weise eine gleichmäßige Schicht von wenigen my Dicke. Es hat sich gezeigt, daß eine so dünne Schicht für den angestrebten Zweck völlig ausreicht und bei Anwendung
ausreichender Schweißdrücke, die einen vollflächigen Kontakt sicherstellen, vorteilhafter als eine größere Schichtdicke ist. Jedoch ist es selbstverständlich auch möglich, die Schicht in etwas größerer Dicke, beispielsweise aus einer Emulsion heraus aufzubringeil, die infolge
409883/0583
ihrer Zähigkeit einen so dünnen Auftrag wie eine dünnflüssige Lösung nicht gestattet.
Damit die Zwischenschicht rascher den kleb- bzw. schweißfähigen Zustand erreicht als die zu verbindenden Oberflächen des Grundmaterials, ist es erforderlich, die Zwischenschicht hinsichtlich ihres dielektrischen Verlustfaktors und ihrer Erweichungstemperatur entsprechend auf das Grundmaterial abzustimmen. Dabei gilt die Regel, daß der dielektrische Verlustfaktor umso größer sein muß, je höher die Erweichungstemperatur der Zwischenschicht im Verhältnis zum Grundmaterial ist. Beispielsweise soll der dielektrische Verlustfaktor der Zwischenschicht größer sein als der des Grundmaterials, wenn die Erweichungstemperaturen beider Materialien in derselben Größenordnung liegen. Jedoch kann der Verlustfaktor der Zwischenschicht tiefer liegen, wenn die Erweichungstemperatur der Zwischenschicht ausreichend tief unter derjenigen des Grundmaterials liegt. Jedenfalls soll der Verlustfaktor der Zwischenschicht über 0,01, zweckmäßigerweise über 0,03 bei der anzuwendenden Schweißfrequenz liegen. Ferner soll für jede Zwischenschicht ein Stoff verwendet werden, der einen zur Verklebung ausreichenden Schmelzzustand unter 2500G,
• · · 6
409883/0583
zweckmäßigerweise unter 1800C, weiter zweckmäßigerweise unter 14O0G erreicht.
Als besonders geeignete Werkstoffe für die Zwischenschicht haben sich Chlorkohlenwasserstoffe, insbesondere Polyvinylchlorid (PVG) und Polyvinylidenchlorid (PVDC) oder Mischpolymerisate dieser Stoffe untereinander oder mit anderen erwiesen. Jedoch sind auch Polyacetale, Celluloseester und ähnliche Stoffe verwendbar.
Die Zwischenschicht ist vorteilhafterweise weichmacherhaltig. Dadurch wird nicht nur der Schweißvorgang gefördert und die Schweißverbindung zäher, sondern es wird auch der dielektrische Verlustfaktor erhöht. Selbstverständlich können auch noch andere Zusatzstoffe verwendet werden, die den dielektrischen Verlustfaktor erhöhen. Die Eigenschaften des für die Zwischenschicht verwendeten Materials lassen sich auf diese Weise in der gewünschten Weise einstellen.
Als Lösungsmittel für Polyvinylchlorid und ähnliche Zwischenstoffe eignen sich insbesondere Ketone, beispielsweise eine Mischung von Methyl-Isobutyl-Keton und Methy1-Äthyl-Keton in einer Konzentration von
... 7 409883/0583
5 bis 50 Gramm, vorzugsweise 8 bis 20 Gramm, weiter vorzugsweise etwa 12 Gramm PVC je Liter Lösungsmittel. Bei Verwendung eines leicht flüchtigen Lösungsmittel und dünnachichtigem Auftrag ist es nicht erforderlich, die Zwischenschicht vor Beginn des Schweißvorgangs völlig trocknen zu lassen. Beispielsweise erwies sich bei Anwendung der genannten Lösungsmittel in einer Konzentration von 12 Gramm PVC pro Liter eine Trockenzeit von weniger als 30 Sekunden als völlig ausreichend. Es wurden sogar zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, wenn der Versehweiüungsvorgang unmittelbar nach dem Auftragen der Zwischenschicht ohne zwischengeschaltete Trocknung begonnen wurde. Weder ließ sich Blasenbildung in der Zwischenschicht noch eine Pestigkeitseinbuiie bei der Verbindung feststellen. Die Versuche wurden mit Acrylglas als Grundwerkstoff ausgeführt.
Unter Acrylglas werden insbesondere Polymethylmetachrylat und dessen Copolymerisate (insbesondere mit Acrylnitril) verstanden.
A09883/Ü583

Claims (11)

  1. — 8 —
    Patentansprüche
    -Verfahren zum Verbinden von polaren thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere
    Acrylglas, durch dielektrische Erwärmung der zu verbindenden Oberfläche η bis zur kleb- oder schweißfähigen Erweichung,
    dadurch gekennzeichnet , daß zwischen die zu verbindenden Oberflächen zuvor eine Zwischenschicht aus einem polaren Thermoplasten gebracht wird, der stärker erweicht wird als der Werkstoff der zu verbindenden Oberflächen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzei chnet , daß die Zwischenschicht zuvor auf mindestens eine der zu verbindenden Oberflächen fest aufgebracht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet , daß sie als Lösung in geringer Schichtdicke aufgebracht wird.
    409883/0583
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß
    die Zwischenschicht einen dielektrischen Verlustfaktor von mehr als 0,01 hat.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet , daß der dielektrische Verlustfaktor über 0,03 liegt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß
    der dielektrische Verlustfaktor der Zwischenschicht in derselben Größenordnung liegt wie der des zu verbindenden Grundmaterials oder höher.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß
    die Temperatur, bei der ausreichende Klebfähigkeit erreicht wird, für die Zwischenschicht in derselben Größenordnung liegt wie bei dem zu verbindenden Grundmaterial oder tiefer.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    ... 10
    409883/0583
    dadurch gekennzeichnet , daß für die Zwischenschicht ein Stoff verwendet wird, der einen zur Verklebung ausreichenden Schmelzzustand unter 250° 0 erreicht.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß
    auch di e zu verbindenden Oberflächen bis zur Klebfähigkeit erwärmt werden.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ois 9, dadurch gekennzeichnet , daß
    für die Zwischenschicht ein Chlorkohlenwasserstoff, insbesondere PVC, PVDC oder Mischpolymerisate dieser Stoffe untereinander oder mit anderen, verwendet wird,
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet , daß
    die Zwischenschicht Weichmacher und/oder andere den dielektrischen Verlustfaktor erhöhende Bestandteile enthält.
    409883/0583
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2541627A2 (fr) * 1983-02-24 1984-08-31 Dupuy Eng Sa Perfectionnement aux machines circulaires pour la fabrication automatique des boites de presentation

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