DE4428938A1 - Verfahren zum Verbinden von nicht klebbaren und nicht schweißbaren Polymeren mit anderen Materialien - Google Patents

Verfahren zum Verbinden von nicht klebbaren und nicht schweißbaren Polymeren mit anderen Materialien

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung einer flüssigkeitsdichten Verbindung zwischen Formkörpern aus Polymeren, die nicht klebbar und nicht schweißbar sind, mit anderen Materialien.
Polytetrafluorethylen-Folie und/oder -Gewebe läßt sich weder kleben noch schweißen. Formkörper aus modifizierten Fluorkohlenstoffpolymeren lassen sich in der Regel nur unter großem Aufwand miteinander oder mit anderen Materialien verbinden, da die Polymeren chemisch inert sind. Das Gleiche gilt auch für Silikonkautschuk.
Folien aus sulfonylgruppenhaltigen Polymeren aus Fluorkohlenwasserstoffen dienen als Membranen bei elektrolytischen Prozessen. Bekannt sind die ®Nafion Membranen. Das Verschweißen dieser Membranen, beispielsweise zur Herstellung von Elektrolyse-Membranbeuteln, geschieht bekanntermaßen durch ein aufwendiges Verfahren mit spezieller Vorbehandlung, hohen Drucken und hohen Temperaturen (vgl. US 3 884 885).
Bekannt ist auch ein Verfahren, welches dazu dient, kleine Durchlaßstellen in Membranen aus sulfonylgruppenhaltigen Polymeren aus Fluorkohlenwasser­ stoffen, wie sie bei der Elektrolyse insbesondere von Natriumchlorid zur Erzeugung von Chlor und Natronlauge verwendet werden, zu reparieren (vgl. DE 43 28 954).
Auch dieses Verfahren erfordert aufwendige Arbeitsschritte, lange Rüstzeiten, hohe Arbeitstemperaturen und hohe Drucke. Es ist nur geeignet, gleichartiges Material zu verbinden.
Sollen jedoch teure Membranen oder PTFE-Gewebe für Filterzwecke auf einem preiswerten Trägermaterial (PVC-Rahmen, PVDF-Rahmen) aufgebracht werden, gab es bisher kein geeignetes Verfahren.
Es wurde gefunden, daß die Verbindung gelingt, wenn man das nicht klebbare und nicht schweißbare Polymermaterial mit ausreichend großen Löchern versieht, durch welche das klebbare und schweißbare Polymermaterial dringen kann.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Verbinden von nicht klebbaren und nicht schweißbaren Polymeren mit klebbaren und schweißbaren Polymeren durch Verschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß man das nicht klebbare und nicht schweißbare Polymer im Bereich der vorgesehenen Verbindung mit einer oder mehreren Reihen Löcher mit einem Durchmesser von 2 bis 10 mm und einem Abstand der Löcher in der Reihe von 2 bis 10 mm versieht, das Material zwischen je eine Schicht eines klebbaren und schweißbaren Polymers bringt und das Mehrschichtgebilde verschweißt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden Formkörper aus einem nicht klebbaren und/oder nicht schweißbaren Polymer mit Formkörpern aus einem klebbaren und/oder schweißbaren Polymer verbunden.
Als Formkörper aus einem nicht klebbaren und/oder nicht schweißbaren Polymer kommen in Betracht Membranen, Folien, Gewebe, Vliese oder dünne Platten aus Polytetrafluorethylen oder Silikonkautschuk.
Als Formkörper aus einem klebbaren und/oder schweißbaren Polymer kommen in Betracht Folien, Gewebe, dünne Platten oder Profile aus Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Formkörper aus dem nicht klebbaren und/oder nicht schweißbaren Polymer an den Stellen, die der Verbindung dienen sollen, mit Löchern versehen. Je nach beabsichtigter Festigkeit im Bereich der Sinternaht werden die Löcher in geeignetem Abstand und geeigneter Größe und in geeigneter Anordnung (Einfachreihe, Doppelreihe) angebracht. Der Abstand beträgt 2 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm, der Durchmesser der Löcher 2 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm. In der Regel erfüllt eine Einfachreihe alle Voraussetzungen für eine ausreichende Festigkeit der Sinternaht und für eine ausreichende Flüssigkeits- und Gasdichtigkeit.
Danach wird das nicht klebbare und nicht schweißbare Material auf das klebbare und schweißbare Material in einer Schablone übereinandergelegt und im Bereich der Sinternaht mit einem Streifen aus einem klebbaren und schweißbaren Polymer abgedeckt und in einer geeigneten Apparatur mittels Ultraschall bzw. mittels Hochfrequenz durch Sintern unter leichtem Druck innig miteinander verbunden und verschmolzen. Dabei kommt es durch die Löcher in dem nicht klebbaren und nicht schweißbaren Material hindurch zur Versinterung der beiden verschweißbaren Materialien.
Die Figuren zeigen schematisch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 1 zeigt ein mit einer Lochreihe versehenes Flachmaterial aus einem nicht klebbaren und nicht schweißbaren Polymer. Fig. 2 zeigt eine Materialkombination vorbereitet zum Verschweißen. Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Schweißeinrichtung mit der darin eingelegten Materialkombination nach dem Schweißvorgang. Fig. 4 zeigt einen Formkörper des mit dem klebbaren und schweißbaren Polymers verbundenen nicht klebbaren und nicht schweißbaren Polymers.
In den Figuren bedeuten
  • (1) Hochfrequenzschweißbacken
  • (2) Streifen aus klebbarem und schweißbarem Polymer
  • (3) Flachmaterial aus einem nicht klebbaren und nicht schweißbaren Polymer
  • (4) Löcher im Material (3)
  • (5) Platte aus klebbarem und schweißbarem Material.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das nicht klebbare und nicht schweißbare Material gleichsam durch eine Vielzahl von Nietungen und durch ein Einsintern in die Deckschicht und Unterschicht mechanisch derart befestigt, daß die Verbindung vielfältigen Belastungen standhält und flüssigkeits- und gasdicht ist. Auf diese einfache Weise werden nicht miteinander verschweißbare oder verbind bare Materialien wie Fluorkohlenwasserstoffpolymere, Fluorchlor­ kohlenwasserstoffpolymere, Silicongummi und dergleichen mit anderen Materialien, die zur Verarbeitung mit Ultraschallschweißung oder Hochfrequenzschweißung geeignet sind, auf innige Weise verbunden, so daß sie für viele Anwendungszwecke einsetzbar werden.
Beispielsweise können teure Membranen aus sulfogruppenhaltigen TFE- Polymeren in Rahmen aus PVDF eingeschweißt werden und als Einsätze in Elektrolysen und Dialysen verwendet werden.
Desgleichen können PTFE-Gewebe in Rahmen aus PVC eingeschweißt werden und als Filtertuch in geeigneter Halterung für Filterkerzeinsätze zur Trocken- oder Naßfiltration verwendet werden.
Die Beispiele sollen die Erfindung erläutern.
Vergleichsbeispiel A
PVC-Folie oder PVC-Gewebe wurden auf Hart-PVC-Rahmen in einer Schablone übereinandergelegt und mittels Ultraschall bzw. mittels Hochfrequenz durch Sin­ tern unter leichtem Druck innig miteinander verbunden und verschmolzen. Bei Zerstörungsversuchen riß die Folie oder das Gewebe und es kam zu keiner Trennung im innig verschmolzenen Nahtbereich.
Vergleichsbeispiel B
Zwischen die beiden zu verbindenden Materialien PVC-Gewebe und Hart-PVC- Rahmen wurde ein PTFE-Gewebe oder eine PTFE-Membran gelegt und mittels Ultraschall bzw. Hochfrequenz eine Verschweißung wie in Vergleichsbeispiel A durchgeführt. Die beiden PVC-Materialien sinterten zwar unter dem Einfluß von Ultraschall bzw. Hochfrequenz und unter dem Einfluß von Druck kam es zu einer Abzeichnung der Gewebestruktur in dem angesinterten PVC, aber zu keiner mechanischen Verbindung zwischen PTFE und PVC.
Beispiel 1
Vergleichsbeispiel B wurde wiederholt, jedoch wurde die PTFE-Membran bzw. das PTFE-Gewebe im Bereich der Sinternaht mit einer Reihe Löcher mit einem Durchmesser von 3 mm und einem Abstand von 3 mm versehen. Durch die Löcher in der Membran oder durch die Löcher in dem PTFE-Gewebe hindurch kam es zur Versinterung der beiden verschweißbaren Materialien aus PVC.
Beispiel 2
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde ein Silikongummituch verwendet, welches im Bereich der Sinternaht eine Reihe von Löchern mit einem Durchmesser von 5 mm im Abstand von 5 mm besaß. Das Ergebnis der Verschweißung war eine feste flüssigkeits- und gasdichte Verbindung.

Claims (3)

1. Verfahren zum Verbinden von nicht klebbaren und nicht schweißbaren Polymeren mit klebbaren und schweißbaren Polymeren durch Verschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß man das nicht klebbare und nicht schweißbare Polymer im Bereich der vorgesehenen Verbindung mit einer oder mehreren Reihen Löcher mit einem Durchmesser von 2 bis 10 mm und einem Abstand der Löcher in der Reihe von 2 bis 10 mm versieht, das Material zwischen je eine Schicht eines klebbaren und schweißbaren Polymers bringt und das Mehrschichtgebilde verschweißt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht klebbare und nicht schweißbare Polymer ein Polyfluorkohlenwasserstoff ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das klebbare und schweißbare Polymer PVC, Polypropylen oder Polyvinylidenfluorid ist.
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