DE4202228A1 - Verfahren zum verkleben von oberflaechen von teilen aus schwer klebbarem kunststoff - Google Patents

Verfahren zum verkleben von oberflaechen von teilen aus schwer klebbarem kunststoff

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 genannten Art, insbesondere zum Ver­ kleben von medizinischen Kunststoffschläuchen.
Bekannte im medizinischen Bereich verwendete Schläuche aus Kunststoff werden aus Weich-PVC hergestellt. Dieser ist billig und einfach zu verarbeiten. Die Schläuche las­ sen sich gut verkleben. In der Regel genügt für die Ver­ klebung von Schläuchen aus Weich-PVC die Benetzung der Teile mit einem Lösungsmittel.
Aus vornehmlich ökologischen, teilweise auch medizini­ schen Gründen wird zunehmend versucht, das PVC durch ande­ re Werkstoffe zu ersetzen. Da kaum einer der klassischen Werkstoffe die vorteilhaften Eigenschaften des PVC ohne weiteres erreicht, werden viele Polymerblends als PVC-Er­ satz angeboten, die teilweise Substanzen enthalten, die ein einfaches Verkleben des Kunststoffes unmöglich machen. Diese Werkstoffanteile sind zumeist Polyolefine, wie etwa Polyäthylen, Polypropylen oder Äthylenvinylacetat, oder aber synthetische thermoplastische Elastomere.
Diese Werkstoffe sind von organischen Lösungsmitteln nicht anlösbar und lassen sich auf Grund ihrer teilweise energiearmen Oberflächen auch mit herkömmlichen Klebstof­ fen nicht zufriedenstellend verkleben.
Aus EP 04 50 330 A1 ist ein Verfahren bekannt, um Schläuche z. B. aus Polyäthylen in Adapter einzukleben. Hierzu wird das Schlauchende thermisch angeformt, dann in einen Adapter eingeführt, und durch Vergießen des Spaltes zwischen Schlauch und Adapter mit einem füllenden Klebstoff wird eine formschlüssige Verbindung hergestellt. Diese Verbindung ist nur formschlüssig. Daher stößt bei größeren Schlauchdurchmessern zunehmend die Zugfestigkeit und die Druckfestigkeit dieser Klebeverbindung an ihre Grenzen. Außerdem ist die Verarbeitung dieser Klebeverbin­ dung insofern schwierig, als es wenig Klebstoffe gibt, die von ihren mechanischen Eigenschaften her für diesen Ver­ klebungsfall geeignet sind, die einen hinreichenden Fül­ lungsgrad bei geringem Schwund aufweisen und die gleich­ zeitig noch schnell abbinden, letztere Eigenschaft ist für die rationelle Verfahrenstechnik notwendig.
Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Verfahrens liegt darin, daß durch das thermische Anformen des Schlau­ ches ein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich wird.
Aus der Literatur (Thieme, K., "Auch Polyolefine kön­ nen jetzt rasch und sicher geklebt werden", Der Zuliefer­ markt, Nov. 1989, Hanser Verlag München) ist auch ein Ver­ fahren bekannt, mit dem sich derartige Problemwerkstoffe mit sich selbst oder anderen Werkstoffen verkleben lassen.
Dieses Verfahren besteht darin, daß mit einer Vorbe­ handlung mit einem Primer die Oberfläche des schwer kleb­ baren Werkstoffes aktiviert wird. Nach dem Antrocknen des Primers wird der Werkstoff dann mit einem Acrylat-Kleb­ stoff verklebt. Diese Methode erreicht Festigkeiten, die mit anderen Klebemethoden bei derartigen Werkstoffen bis­ lang nicht erreichbar waren. Für die Verklebung von medi­ zinischen Schläuchen weist sie aber Nachteile auf. Die übliche Verklebung mit Lösungsmitteln ist zwar verfahrens­ technisch sehr einfach, da die Lösungsmittel gleichzeitig als Gleitmittel zwischen Schlauch und Ansatz wirken, je­ doch hat der Acrylat-Klebstoff, der in diesem Fall verwen­ det wird, keinerlei schmierende Wirkung, so daß das Auf­ schieben eines Schlauches auf einen leicht übermäßigen Ansatz eines Adapters sehr schwierig oder fast unmöglich wird. Die erreichbaren Druckbeständigkeiten solcher Art geklebter Schlauchverbindungen sind auch sehr begrenzt. Sie liegen weit unter den Druckbeständigkeiten der Schlauchmaterialien.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren anzugeben zum Verkleben von Teilen, insbesondere medi­ zinischen Kunststoffschläuchen, die aus schwer klebbarem Kunststoffmaterial bestehen, miteinander oder mit Ansät­ zen, Rohrenden oder Adaptern, die ebenfalls aus schwer klebbarem Material bestehen können. Außerdem soll das Ver­ fahren einfach und die erzielbare Klebfestigkeit groß sein.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre ge­ löst.
Dieser Lehre liegt der Gedanke zugrunde, daß auch grundsätzlich schwer klebbare Kunststoffe neben den über­ wiegend unlöslichen Anteilen auch Bestandteile enthalten, die anlösbar sind. Eine solche Anlösung bedarf jedoch nor­ malerweise einer längeren Quellzeit, wodurch der Kunst­ stoff in seiner Gesamtheit so an Festigkeit verlieren wür­ de, daß aus ihm hergestellte Schläuche oder Adapter nicht mehr handhabbar sind oder gar ihre Form verlieren. Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie kombiniert die kurzzeiti­ ge Anwendung von Wärme mit der Aufbringung eines Lösungs­ mittels. Dadurch wird ein Anquellen nur auf die Klebeober­ fläche beschränkt. Die tiefer liegenden Schichten des Kunststoffes werden nicht wesentlich beeinträchtigt, so daß auch die mechanischen Gesamteigenschaften nicht ver­ lorengehen. Hierdurch wird auch gleichzeitig eine gute Montierbarkeit erzielt.
Erfindungsgemäß durchgeführte Verklebungen sind sehr scherfest. Als besonders geeignet erwiesen hat sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Verklebung folgender Kunst­ stoffkombinationen: elastomer modifiziertes PP gegen ABS, EVA gegen PMMA, EVA-PE-Blend gegen PMMA, EVA gegen EVA, EVA-PE-Blend gegen EVA-PE-Blend.
Beispiel 1
Das Ende eines Schlauches aus einem der zuvor angege­ benen Kunststoffe wird unmittelbar vor dem Montieren kurz­ fristig mit Heißluft einer Temperatur von 20 bis 100% über der Schmelztemperatur des Werkstoffes beaufschlagt. Dadurch kommt es bei Schläuchen aus derartigen Werkstoffen zum Auswärtskrempeln der Schnittkante, da die von der Ver­ streckung nach Extrusion eingefrorenen Spannungen sich unter der Wärmeeinwirkung lösen. Temperatur und Einwir­ kungszeit werden dabei so bemessen, daß der Schlauch sich um etwa seine halbe bis ganze Wandstärke nach außen krem­ pelt. Direkt danach wird der Schlauch mit Tetrahydrofuran (THF), Cyclohexan, Methylenchlorid oder einem ähnlichen Lösungsmittel benetzt und in eine Aufnahme eines Adapters eingeschoben. Dabei kommt es unter dem Montageschub zu einem weiteren Aufquellen des Schlauchendes in der Aufnah­ me und durch das Anlösen des Adapterwerkstoffes zu einer teils kraftschlüssigen, teils formschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Teilen. Diese Verbindung weist insbe­ sondere bei elstomermodifizierten Polypropylenen bei ge­ eigneter Gestaltung des Adapters Druckfestigkeiten auf, die im Bereich der Druckfestigkeit des Schlauchmaterials liegen.
Beispiel 2
Das Ende des Schlauches wird wie bei dem Verfahren nach dem Beispiel 1 vor der Montage kurz mit Heißluft be­ handelt. Sofort danach wird es mit einem Primer zur Vor­ behandlung schwer verklebbarer Materialien benetzt. Dieser Primer, der als Lösungsmittel Heptan enthält, ist gleich­ zeitig Gleitmittel für das Aufschieben des Schlauches auf den Adapter. Nach dem Aufschieben des Schlauches auf einen rohrförmigen Ansatz des Adapters wird der nach außen offe­ ne Spaltraum zwischen Schlauch und einer äußeren Wandung des Adapters mit einem dünnflüssigen Acrylat verfüllt. Da­ durch ergibt sich gegenüber dem Verfahren nach Beispiel 1 eine größere formschlüssige Komponente der Verklebung.
Die erreichten Druckfestigkeiten und Zugfestigkeiten sind wie bei dem Verfahren nach Beispiel 1 im Bereich der Festigkeiten des verwendeten Schlauchmaterials.
Anhand der Zeichnung, die eine nach den Verfahrensbei­ spielen 1 oder 2 hergestellte Verbindung zwischen einem Ende eines Schlauches und einem Adapter zeigt, soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden.
Ein Adapter 1 mit einer zentralen Bohrung 2 weist eine Aufnahme für einen Schlauch in Form einer Ringnut 3 zwi­ schen einem zylindrischen Innenteil 4 und einem ebenfalls zylindrischen Außenteil 5 auf. In diese Aufnahme ist ein Schlauch 6, der an seinem Ende 7 aufgrund der vorher er­ folgten Anlösung etwas auswärts gekrempelt ist, unter Aus­ nutzung der Gleitfähigkeit einer Schicht 8 aus Lösungsmit­ tel hineingeschoben. Die Schicht 8 aus Lösungsmittel bil­ det danach einen Klebspalt, während ein weiterer Klebspalt in der Ringnut 3 aus einer Schicht 9 aus verdrängtem Lö­ sungsmittel und angelösten Materialbestandteilen des An­ satzes 1 und des Schlauches 6 gebildet ist. Diese Schicht 9 wird dadurch hergestellt, dar nach dem Aufschieben des Endes des Schlauches 6 die Ringnut 3 mit Klebstoff, einem Acrylatklebstoff, ausgegossen und gefüllt wird.
Da der Schlauch beim Vorschieben in die Ringnut 3 ein Luftpolster zusammendrückt, das ihn zurückfedern lassen könnte, ist an zumindest einer Stelle des zylindrischen Außenteils 5 eine Längsnut 10 vorgesehen, durch die Luft aus dem zwischen Schlauch und Ansatz gebildeten Raum ent­ weichen kann.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verkleben einer Oberfläche eines ersten Teiles aus schwer klebbarem Kunststoff mit einer Oberflä­ che eines zweiten Teils aus Kunststoff, insbesondere eines Endes eines medizinischen Schlauchkatheters mit einem Adapter, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verklebende Oberfläche des ersten Teiles kurzzeitig erhitzt wird, daß auf die heiße Oberfläche ein Lösungsmittel aufgebracht wird und daß dann diese Oberfläche mit der Oberfläche des zweiten Teils aus Kunststoff in Kontakt gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen von Lösungsmittel auf die Oberfläche des ersten Teiles auf diese Oberfläche ein flüssiger Kleb­ stoff aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste Teil das Ende eines Schlauches, ins­ besondere eines Schlauchkatheters ist, daß das Lösungsmit­ tel und/oder der Klebstoff nur auf dieses Ende aufge­ bracht wird und daß das Ende bei noch flüssigem Lösungs­ mittel und/oder Klebstoff auf einen rohrförmigen Ansatz eines Adapters aufgeschoben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Schlauches solange erwärmt wird, bis sich die Stirnkante des Endes des Schlauches aufkrempelt, daß der rohrförmige Ansatz des Adapters von einer zylindrischen Wandung umgeben ist, deren Durchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser der aufgekrempelten Stirnkante ent­ spricht, und daß nach dem Aufschieben des Endes des Schlauchkatheters auf den rohrförmigen Ansatz der Raum zwischen der zylindrischen Wandung und dem Ende des Schlauches mit einem Kunststoff, vorzugsweise mit einem Acrylat oder Cyanacrylat, ausgegossen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Tetrahydrofuran, Cyclohexan, Heptan oder Methylenchlorid verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff Acrylatklebstoff, vorzugsweise Cyanacrylat­ klebstoff verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der zylindrischen Wandung eine Längsnut zur Ent­ lüftung befindet.
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