ITMI970539A1 - Procedimento per congiungere o rivestire per fusione strutture stampate contenneti poliesteri mediante saldatura ad alta frequenza - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione ha per oggetto un procedimento nel quale poliesteri selezionati vengono congiunti o rivestiti per fusione mediante saldatura ad alta frequenza.
E' noto che pezzi stampati ottenuti da resine sintetiche possono essere collegati tra loro mediante saldatura. Qui si possono impiegare le più diverse tecniche di saldatura, e cosi anche la cosiddetta saldatura ad alta frequenza (vedere Rtmpp Chemie Lexikon, voce "Kunststoff-Schweissen", pg. 2402, 9Λ edizione, G. Thieme Verlag (1990).
Nella letteratura brevettuale si trovano diverse indicazioni sull'impiego delle tecniche di saldatura per collegare pezzi stampati ottenuti da resine sintetiche, ad esempio fibre o strutture tessili piane. Cosi nel DE-A-3.714.935 viene descritto un capello sintetico da materiali termoplastici che presenta una forma del tutto particolare ed è indicato per il trapianto dei capelli. Uno stadio di lavorazione nella preparazione di questo capello comprende la saldatura del materiale termoplastico. Nella descrizione generale vengono menzionati diversi termoplastici, e cosi anche poliesteri.
Nel DE-A-2.750.593 vengono descritti un procedimento ed un dispositivo per la saldatura ad alta frequenza di fili termoplastici elementari. Dalla descrizione non si possono dedurre particolari sul materiale impiegato.
Nel ES-A-86-07.816 è descritta la saldatura ad alta frequenza di un tessuto poliammidico.
Dal DE-AS-1.704.179 è infine noto un procedimento per collegare fogli nel quale si impiega un materiale riscaldabile e che funge da accumulatore termico. Viene menzionata tutta una serie di resine sintetiche da poter prendere in considerazione, sennonché non si menzionano poliesteri.
E' generalmente noto che i tipi di poliesteri reperibili sul mercato, ad esempio polietilentereftalato (PET), non sono indicati per la saldatura ad alta frequenza. Così nel trattato di H. Domininghaus "Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften", 3A edizione, VDI Verlag GmbH, Dlisseldorf 1988, pagina 505, si afferma che il PET non può essere saldato ad alta frequenza.
Sono stati ora trovati poliesteri selezionati che sono indicati per la tecnica di saldatura ad alta frequenza e che quindi si lasciano lavorare in modo semplice e poco costoso.
La presente invenzione ha per oggetto un procedimento per congiungere o rivestire per fusione strutture stampate comprendente i provvedimenti seguenti:
a) prendere la struttura stampata di poliestere, che contiene almeno il 5% in moli dell'unità strutturale ricorrente di formula I e/o almeno il 5* in moli dell'unità strutturale ricorrente di formula II
in cui Ar<1 >e Ar<2 >rappresentano indipendentemente un resto aromatico bivalente mononucleare o polinucleare le cui valenze libere si trovano in posizione meta o in una posizione angolata in modo simile rispetto a questa posizione, preferibilmente sono 1,3-fenilene, R<1 >indica un resto alifatico o cicloalifatico bivalente, di preferenza un resto di formula -CnH2n-, in cui n è un numero intero compreso tra 2 e 6, in particolare etilene, oppure indica un resto che deriva dal cicloesandimetanolo, ed R<2 >è un resto bivalènte alifatico, cicloalifatico o un resto aromatico mononucleare o polinucleare e
b) si lascia agire una radiazione elettromagnetica di elevata frequenza, preferibilmente nell'ambito delle radioonde, in un'intensità simile e per un periodo di tempo tale per cui almeno una parte della struttura stampata fonde e congiunge o riveste per fusione.
Nel caso delle strutture stampate da impiegare si può trattare di tutte le strutture di natura monodimensionale, bidimensionale o tridimensionale che presentano almeno una simile porzione del poliestere modificato definito sopra, per cui mediante la tecnica di saldatura ad alta frequenza si può avere una congiunzione o un rivestimento per fusione. Si tratta qui in particolare di lastre, fogli, rivestimenti, corpi cavi e di articoli stampati ad iniezione, nonché in via del tutto particolarmente preferita di filati e/o di strutture tessili piane contenenti questi filati.
Il termine "filato" deve essere inteso nell'ambito di questa descrizione nel suo significato più ampio, cioè si tratta anche di filati di fibre fiocco o preferibilmente di fili continui.
In una forma di esecuzione particolarmente preferita del procedimento dell'invenzione si impiega un filato ibrido che contiene fibre di rinforzo, preferibilmente filamenti di rinforzo, e fibre di matrice basso-fondenti, preferibilmente filamenti di matrice dei poliesteri menzionati sopra.
Nel caso delle fibre di matrice a base di poliestere si tratta preferibilmente di fibre che hanno un punto di fusione che è di almeno 10°C, in particolare di almeno 30°C inferiore al punto di fusione o al punto di decomposizione dei filamenti di rinforzo.
In via del tutto particolare si impiegano filati ibridi nei quali le fibre di rinforzo hanno un modulo iniziale superiore a 50 Gpa, e preferibilmente consistono di vetro, carbonio o poliammide aromatica.
In un'altra forma di esecuzione particolarmente preferita si impiegano filati ibridi nei quali le fibre di rinforzo hanno un modulo iniziale superiore a 10 GPa e consistono di poliestere, in particolare di polietilentereftelato.
I poliesteri modificati da impiegare sono di per sè noti. Un rappresentante tipico e particolarmente preferito di questi poliesteri è il polietilentereftalato modificato con acido isoftalico.
Nel procedimento dell'invenzione si impiegano in modo particolarmente preferito strutture stampate che contengono un polietilentereftalato modificato che contiene le unità strutturali ricorrenti di formula III e IV
in cui Ar<3 >indica un resto aromatico bivalente mononucleare o polinucleare le cui valenze libere si trovano in posizione para o in una posizione parallela o coassiale paragonabile a questa posizione, preferibilmente indica 1,4-fenilene e/o 2,6-naftilene, R3 ed R4 sono indipendentemente resti alifatici o cicloalifatici bivalenti, in particolare resti di formula -CnHJn-, in cui n è un numero intero compreso tra 2 e 6, in particolare etilene, oppure indicano un resto derivato dal cicloesandimetanolo, e
Ar4 è un resto aromatico bivalente mononucleare o polinucleare le cui valenze libere si trovano tra loro in posizione meta o in una posizione angolata paragonabile rispetto a questa posizione, preferibilmente è 1,3-fenilene.
Se nelle formule definite sopra alcuni resti sono resti aromatici bivalenti, allora si tratta di resti aromatici bivalenti i cui legami di valenza si trovano tra loro in posizione para o in posizione coassiale o parallela paragonabile, oppure i cui legami di valenza si trovano tra loro in posizione meta o in posizione angolata simile. Una piccola porzione di resti aromatici con legami di valenza sistemati angolati può anche presentare legami di valenza sistemati in posizione orto o in posizione angolata simile.
Se nelle formule definite sopra alcuni resti sono resti aromatici bivalenti i cui legami di valenza si trovano in posizione meta o in posizione angolata simile, allora si tratta qui di resti idrocarbonici aromatici mononucleari o polinucleari oppure di resti eterociclici aromatici che possono essere mononucleari o polinucleari. Nel caso di resti eterociclici aromatici questi presentano in particolare nel nucleo aromatico uno o due atomi di ossigeno, azoto o zolfo.
I resti aromatici polinucleari possono essere condensati tra loro o possono essere collegati via legami C-C o via gruppi a ponte come ad esempio -O-, -CH2-, -S-, -CO- oppure -S02-.
Esempi di resti aromatici bivalenti preferiti i cui legami di valenza si trovano in posizione meta o in posizione angolata simile sono i resti aromatici mononucleari con valenze libere in posizione meta, in particolare 1,3-fenilene, o resti aromatici condensati binucleari con legami angolati, in particolare 1,6- e 2,7-naftilene, oppure resti aromatici binucleari collegati via un legame C-C con legami angolati, in particolare 3,4'-bifenilene.
Se nelle formule precedenti alcuni resti indicano resti aromatici bivalenti i cui legami di valenza si trovano in posizione para o in posizione coassiale o parallela simile, allora si tratta di resti idrocarbonici aromatici mononucleari o polinucleari oppure di resti eterociclici aromatici che possono essere mononucleari o polinucleari. Nel caso di resti eterociclici aromatici questi presentano nel nucleo aromatico uno o due atomi di ossigeno, azoto o zolfo. I resti aromatici polinucleari possono essere condensati o collegati linearmente tra loro via legami C-C o via gruppi -CO-NH-.
I legami di valenza che stanno in posizione coassiale o parallela sono sistemati contrapposti. Un esempio di legami coassiali contrapposti sono i legami bifenil-4,4'-ene. Un esempio di legami paralleli contrapposti sono i legami naftalene-1,5 oppure 2,6, mentre i legami naftalene-1,8 sono sistemati parallelamente nello stesso verso.
Esempi di resti aromatici bivalenti preferiti i cui legami di valenza si trovano in posizione para o in posizione coassiale parallela simile sono i resti aromatici mononucleari con valenze libere in posizione para, in particolare 1,4-fenilene, oppure resti aromatici condensati binucleari con legami paralleli contrapposti, in particolare 1,4-, 1,5- e 2,6-naftilene, oppure resti aromatici binucleari collegati via un legame C-C con legami coassiali contrapposti, in particolare 4,4'-bifenilene.
Se nelle formule definite sopra alcuni resti sono resti alifatici o cicloalifetici bivalenti, allora si tratta di gruppi che derivano da un alcol alifatico o cicloalifetico primario, secondario o terziario, oppure da un acido alcandicarbossilico, o cicloalcandicarbossilico oppure da loro derivati formanti poliesteri, ad esempio metilesteri.
I resti alifatici bivalenti preferiti contengono da 2 a 8 atomi di carbonio. Ne sono esempi etilene, propan-1,3-diile, butan-1,4-diile, esan-1,6-diile oppure ottan-l,8-diile. E' particolarmente preferito l'etilene.
I resti cicloalifatici preferiti contengono 6 atomi di carbonio nell'anello. Ne sono esempi preferiti 1,4-cicloesandimetanolo o cicloesan-1,4-diile.
Tutti questi resti menzionati sopra possono essere preferibilmente sostituiti con uno o due resti inerti. Ne sono esempi gruppi alchilici o alcossi o gli atomi di alogeno. Si possono qui menzionare in particolare i gruppi alchilici con 1-6 atomi di carbonio che possono essere ramificati o preferibilmente lineari, in modo particolarmente preferito metile o etile, oppure i gruppi alcossi con 1-6 atomi di carbonio nel resto alchilico che può essere ramificato o preferibilmente lineare, in via del tutto preferita metossi o etossi, oppure cloro o bromo.
Se alcuni gruppi indicano un resto di un acido dicarbossilico cicloalifetico, allora si tratta qui normalmente di un gruppo con un anello contenente 5 o in particolare 6 atomi di carbonio, in particolare dellΊ ,4-cicloesilene.
I poliesteri modificati impiegati nell'invenzione hanno normalmente una viscosità intrinseca di almeno 0,5 dl/g, preferibilmente compresa tra 0,6 e 1,5 dl/g. La misurazione della viscosità intrinseca avviene a 25°C in una soluzione del copoliestere in acido dicloroacetico.
Con il procedimento dell'invenzione si possono trasferire sul gruppo di poliesteri tutti i vantaggi che attualmente erano già noti nell'impiego della saldatura ad alta frequenza su altre resine sintetiche. A questi vantaggi appartengono ad esempio la velocità del procedimento, la possibilità di rinunciare a fondenti per saldatura e rispettivamente adesivi addizionali, nonché - poiché gli elettrodi del procedimento rimangono freddi -la mancanza di un carico termico dei partner di saldatura insensibili all'alta frequenza.
Come vantaggio particolare del procedimento dell'invenzione si deve mettere in risalto che non c'è bisogno di impiegare nessun dispositivo adattato in modo particolare. L'esecuzione del procedimento può avvenire con gli usuali impianti noti per la saldatura ad alta frequenza.
Nel procedimento dell'invenzione si impiegano normalmente radiazioni elettromagnetiche di alta frequenza rientranti nell'intervallo che va da 10 kHz a 200 Mhz, preferibilmente di 20 - 200 Mhz, in modo particolarmente preferito di 25 - 71 Mhz ed in particolare di circa 27 Mhz.
Le usuali densità energetiche si muovono nell'intervallo compreso tra circa 5 e 100 W/cm<2>.
I tempi usuali di saldatura sono compresi tra 1 e 100 secondi, preferibilmente tra 10 e 30 secondi.
II procedimento di saldatura può essere eseguito senza esercitare pressione sulle parti da collegare. Di preferenza si esercita una pressione addizionale.
Con il procedimento dell'invenzione si lasciano collegare, confezionare o congiungere o rivestire per fusione completamente, parzialmente o nella forma di modelli prefissati pezzi stampati in poliestere o in poliestere e altri materiali.
In modo particolarmente preferito si impiegano strutture stampate contenenti un polietilentereftelato modificato che contiene dal 40 al 95% in moli delle unità strutturali ricorrenti di formula III e dal 60 al 5% in moli delle unità strutturali ricorrenti di formula IV, dove Ar3 è 1,4-féhilene e/o 2,6-naftilene, R3 ed R4 sono etilene e Ar4 è 1,3-fenilene.
In un'altra forma di esecuzione particolarmente preferita del procedimento dell'invenzione si consolidano e/o collegano strutture tessili piane, in particolare tessuti, matasse, articoli a maglia, capi di maglieria o veli.
L'invenzione ha per oggetto anche l'impiego dei poliesteri menzionati sopra per la congiunzione o il rivestimento per fusione mediante saldatura ad alta frequenza.
Gli esempi che seguono servono ad illustrare l'invenzione senza limitarla.
Ss.empi.o_l_;.
Un velo di fibre fiocco che consiste per il 70% in volume di una fibra 1 e per il 30% in volume di una fibra 2, dove la fibra 1 è una fibra del tipo anima-mantello con il 50% in volume dell'anima in polietilentereftelato ed il 50% in volume del mantello in polietilentereftalato, modificato con acido isoftalico (quantità dell'acido isoftalico [riferita ai componenti acidi] del 40% in moli) e la fibra 2 è una fibra di polietilentereftalato, viene compresso ad alta frequenza (27 Mhz) per 10 secondi con 40 W/cm2 impiegando una pressione di 5 bar. La porzione del mantello della fibra 1 fonde ed incolla le parti restanti delle fibre. Si ottiene una buona compressione ed un buon rafforzamento.
Esempio 2:
Un velo di fibre fiocco che consiste per il 70% in volume di una fibra 3 e per il 30% in volume di una fibra 4, dove la fibra 3 è una fibra di polietilentereftalato modificato con acido isoftalico (porzione di acido isoftalico [riferita ai componenti acidi] del 40% in moli) e la fibra 4 è una fibra di polietilentereftalato, viene compresso ad alta frequenza (27 Mhz) per 10 secondi con 40 W/cm<2 >impiegando una pressione di 5 bar. Si ha un rafforzamento notevolmente migliore e si accerta una superficie più liscia della struttura piana formatasi. La fibra 3 fonde completamente e forma una matrice attorno ai componenti fibrosi restanti.
Due strisce di poliestere spesse 2 mm e rinforzate con fibre di vetro (50% in volume di vetro), larghe rispettivamente 20 mm, vengono poste una sull'altra con sovrapposizione di 25 mm e saldate ad alta frequenza. Il poliestere consiste di polietilentereftalato modificato con acido isoftalico avente una porzione di acido isoftalico del 40% in moli (riferito ai componenti acidi). Si è accertata una buona saldatura delle due strisce.
Esentilo 4;
Due strisce di poliestere spesse 2 mm rinforzate con fibre di vetro (50% in volume di vetro), larghe 20 mm, vengono sistemate una sull'altra con sovrapposizione di 25 mm e saldate ad alta frequenza. Il poliestere consiste di polietilentereftalato modificato con acido isoftalico avente una porzione di acido isoftalico del 33% in moli (riferito ai componenti acidi). Si è accertata una buona saldatura delle due strisce.
Esempio di confronto!
Due strisce di poliestere spesse 2 mm rinforzate con fibre di vetro (50% in volume di vetro), larghe 20 mm, vengono sistemate una sull'altra con sovrapposizione di 25 mm e saldate ad alta frequenza. Le macchine operano con gli stessi parametri degli Esempi 3 e 4. Il poliestere consiste,di polietilentereftalato. Non si è potuta accertare nessuna saldatura delle due strisce.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per congiungere o rivestire per fusione strutture stampate, in particolare lastre, fogli, rivestimenti, corpi cavi, articoli stampati ad iniezione, filati e strutture tessili piane contenenti questi filati, comprendente i provvedimenti seguenti: a) prendere la struttura stampata di poliestere, che contiene almeno il 5% in moli dell'unità strutturale ricorrente di formula I e/o almeno il 5% in moli dell'unità strutturale ricorrente di formula II (I), e {II), in cui Ar<1 >e Ar<z >rappresentano indipendentemente un resto aromatico bivalente mononucleare o polinucleare le cui valenze libere si trovano tra loro in posizione meta o in una posizione angolata simile rispetto a questa posizione, preferibilmente sono 1,3-fenilene, R<1 >indica un resto alifatico o cicloalifatico bivalente, di preferenza un resto di formula -CnH2o-, in cui n è un numero intero compreso tra 2 e 6, in particolare etilene, oppure indica un resto che deriva dal cicloesandimetanolo, ed R<2 >è un resto bivalente alifatico, cicloalifatico o un resto aromatico monoclueare o polinucleare e b) si lasciano agire radiazioni elettromagnetiche di elevata frequenza, preferibilmente nell'ambito delle radioonde, in un'intensità tale e per un periodo di tempo tale per cui almeno una parte della struttura stampata aderisce o riveste per fusione.
- 2 . Procedimento per la congiunzione o il rivestimento per fusione di strutture stampate secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la struttura stampata è un filato contenente fibre fiocco o filamenti di poliesteri secondo la rivendicazione 1, oppure dal fatto che la struttura stampata è una struttura tessile piana contenente un simile filato.
- 3 . Procedimento per congiungere o rivestire per fusione filati secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che si prende il filato nella forma di un filato ibrido che contiene fibre di rinforzo, preferibilmente filamenti di rinforzo, e fibre di matrice basso-fondenti, preferibilmente filamenti di matrice in poliesteri secondo la rivendicazione 1.
- 4. Procedimento per congiungere o rivestire per fusione filati secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le fibre di matrice in poliesteri hanno un punto di fusione che è di almeno 30°C inferiore al punto di fusione o al punto di decomposizione dei filamenti di rinforzo.
- 5. Procedimento per congiungere o rivestire per fusione filati secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le fibre di rinforzo hanno un modulo iniziale maggiore di 50 Gpa, e sono preferibilmente di vetro, carbonio o di poliammide aromatica.
- 6. Procedimento per congiungere o rivestire per fusione filati secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le fibre di rinforzo hanno un modulo iniziale superiore a 10 Gpa e consistono di poliestere, in particolare di polietilentereftalato.
- 7. Procedimento per congiungere o rivestire per fusione strutture stampate secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la struttura stampata contiene un polietilentereftalato modificato contenente le unità strutturali ricorrenti di formula III e IVin cui Ar<3 >indica un resto aromatico bivalente mononucleare o polinucleare le cui valenze libere si trovano in posizione para o in una posizione parallela o coassiale paragonabile a questa posizione, preferibilmente indica 1,4-fenilene e/o 2,6-naftilene, R<3 >ed R<4 >sono indipendentemente resti alitatici o cicloalifatici bivalenti, in particolare resti di formula -CnH2n-, in cui n è un numero intero compreso tra 2 e 6, in particolare etilene, oppure indicano un resto derivato dal cicloesandimetanolo, e Ar<4 >è un resto aromatico bivalente mononucleare o polinucleare le cui valenze libere si trovano tra loro in posizione meta o in una posizione angolata paragonabile rispetto a questa posizione, preferibilmente è 1,3-fenilene.
- 8. Procedimento per congiungere o rivestire per fusione strutture stampate secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che le strutture stampate contengono un polietilentereftalato modificato che contiene dal 40 al 95% in moli delle unità strutturali ricorrenti di formula III e dal 60 al 5% in moli delle unità strutturali ricorrenti di formula IV, in cui Ar<3 >è 1,4-fenilene e/o 2,6-naftilene, R<3 >ed R* sono etilene e Ar<4 >è 1,3-fenilene.
- 9. Procedimento per rinforzare e/o collegare strutture tessili piani, in particolare tessuti, matasse, capi di maglieria, articolo a maglia o veli, comprendente i provvedimenti seguenti: a) si prende una struttura tessile piana contenente filati secondo la rivendicazione 1, e b) si lasciano agire radiazioni elettromagnetiche di alta frequenza, preferibilmente nell'ambito delle radioonde, in un'intensità simile e per un periodo di tempo tale per cui almeno una parte dei filati secondo la rivendicazione 1 nella struttura tessile piana aderisce per fusione o ricopre per fusione.
- 10. Impiego del poliestere della rivendicazione 1 per la congiunzione o il rivestimento per fusione mediante saldatura ad alta frequenza. Milano,
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