JPH08224782A - ポリマーからなる基体を熱的結合する方法 - Google Patents

ポリマーからなる基体を熱的結合する方法

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JPH08224782A
JPH08224782A JP7257902A JP25790295A JPH08224782A JP H08224782 A JPH08224782 A JP H08224782A JP 7257902 A JP7257902 A JP 7257902A JP 25790295 A JP25790295 A JP 25790295A JP H08224782 A JPH08224782 A JP H08224782A
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polymer
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エルスナー ペーター
Peter Eyerer
アイーラー ペーター
Adam Dr Geissler
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロ波吸収性媒体の使用下にマイクロ波
エネルギーによりポリマーからなる少なくとも２つの基
体を熱的結合する方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも１つの基体を少なくとも他の
基体に対する境界面にマイクロ波吸収性媒体を塗布し、
基体をその境界面の接触下にマイクロ波場中で互いに溶
接する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波吸収性
媒体の使用下に、ポリマーからなる少なくとも２つの基
体をマイクロ波エネルギーにより熱的結合する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック工業においては、プラスチ
ックからなる基体を結合することが極めて重要である。
かかる基体は、注型成形品、射出成形品、押出成形品の
ような三次元の成形体、堆積物、たとえば顆粒および粉
末のような立体的一次加工品、板、シートのような平面
的成形品、または最後に繊維状成形品である。これらの
基体が熱硬化性ポリマーからなっている限り、殊に溶剤
を添加するかまたはしない機械的接合または接着が挙げ
られ、熱可塑性ポリマーの場合には溶接ないしは融着が
これに加わる。それというのも軟化温度ないしは溶融温
度より僅か上の温度では分子結合は弛緩するだけで、損
傷されず、冷却する際に再び形成するからである。溶接
方法としては、純熱的溶接または高周波溶接が挙げられ
る。これらの方法は、分子結合を持続的に損傷しないた
めに、非常に正確な温度制御を必要とする。これらの方
法は、互いに”親和性”ポリマーの特定の材料組合せの
場合に満足な結果を生じるにすぎない。また、たとえば
立体的または平面的に異なる形の基体を互いに溶接する
ことは、不可能であるかまたは大きな費用をかけて可能
であるにすぎない。互いに結合すべき基体、たとえば立
体的成形体を生じる顆粒状堆積物の体積が大きい場合
（この場合には溶接よりむしろ焼結が話題になる）には
長い処理時間が生じる、それというのも全体積は外部か
らの適度な熱供給で溶融温度にもたらさねばならないか
らである。そのため、たいてい接着剤が使用される。
【０００３】プラスチックをマイクロ波エネルギーによ
り溶接することも既に提案されている。それで、基体の
境界面の間に、基体のプラスチックと混合可能なポリマ
ーからなる、マイクロ波吸収性カーボンブラックを充填
したシートを挿入し、材料複合体をマイクロ波場に導入
することは公知である（米国特許第５３３８６１１
号）。シートで付加的プラスチックが結合に導入される
が、このプラスチックは結合の形成自体には必要でな
く、したがって不必要な費用因である。これは殊に、高
価値のプラスチックである場合に顕著である。これに、
この充填されたシートの製造のための費用が加わる。最
後に、この方法を用いて、特定の基体、たとえば顆粒ま
たは他の粒子状プラスチックを互いに結合することは全
くできない。
【０００４】包装材料を製造するための他の公知方法
（ドイツ国特許第４０２４３７３号）においては、マイ
クロ波吸収性の酸化物型セラミック粒子を、基体の結合
すべき面に離反する側に配置する。この場合には、結合
箇所に生成すべき熱を基体を通して誘導しなければなら
ず、必然的に、基体がその大きさ全体で溶融するという
結果が生じる。シートまたは薄板に制限された適用可能
性および不必要に高いエネルギー需要は別として、基体
の完全溶融に基ずき工業的物理的性質の好ましくない変
化が起きる。溶融温度を上回つた場合にその分子構造が
不可逆的に変化するプラスチックでは、この方法は全く
適用することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に挙げた方法を、ポリマーからなる任意の形の基体を簡
単かつ迅速に結合することができるようにさらに発展さ
せることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、少なくとも１つの基体を少なくとも他の基体に対す
る境界面に少なくとも局部的にマイクロ波吸収性媒体を
直接に塗布し、基体をこれら境界面の接触下にマイクロ
波場中で互いに溶接することによって解決される。
【０００７】熱可塑性ならびに熱硬化性のポリマーは、
大体において透明である。場合により、長く作用させる
と分子の損傷が起きる。本発明によれば、マイクロ波吸
収性媒体をとくに液状ないし粘性の形で表面的に塗布す
ることにより増感が達成され、該媒体中でマイクロ波エ
ネルギーは熱に変換され、直接に、この媒体で塗布され
た基体の境界面ならびに他の基体の接触境界面に輸送さ
れ、ここでポリマーを軟化し、溶融する。マイクロ波の
仕事率は結合に関与したポリマーに依存して、少なくと
も共通の境界面が溶融温度に達し、たがいに溶接するよ
うに制御される。
【０００８】本発明による方法は、とくに次の利点を示
す： −ポリマーは大体においてマイクロ波透過性であるの
で、大きい体積の基体はその接触面で互いに結合するこ
とができる。マイクロ波エネルギーは意図的に、マイク
ロ波吸収性媒体が存在する面でだけ熱エネルギーに変換
されるので、ポリマーはここだけで溶融状態に変えら
れ、その他はその分子構造が損傷されることもない。境
界面の間に挿入しなければならない他の担持媒体も必要
でない。
【０００９】−溶接過程に必要な熱エネルギーは輸送す
る必要がなく、所望の箇所だけに直接生成されるので、
大きい体積の場合でさえ”溶接時間”は極端に短い。
【００１０】−溶接は、マイクロ波吸収性媒体が存在す
る箇所にだけ行なわれるので、溶接結合は局部的に制限
することができる、即ち大きい接触面の場合には離散範
囲にまたは小さい接触面の場合にはこの面に制限するこ
とができる。上記の場合には、基体またはその１つの全
表面にマイクロ波吸収性媒体が設けられていてもよく、
該表面はマイクロ波場中で実際に溶融するが、溶接は接
触面だけに行なわれるので再び形成する。
【００１１】−溶融温度はマイクロ波エネルギーの制御
により、ことに短い作用時間のため非常に正確に維持で
きるので、一方で最適強度の結合を形成でき、他方で分
子の損傷をさけることができる。溶融すべき質量は、結
合形成に必要な最小値に制限することができる。
【００１２】方法の望ましい実施形においては、基体を
マイクロ波場中で少なくともその接触面に対する機械的
圧力下に互いに溶接することが意図されている。
【００１３】機械的圧力によりすくなくとも、マイクロ
波吸収性媒体が、均一な塗布が初めから存在しない限
り、基体の接触範囲もしくはそこに存在する割れ目に均
一に分配することが確保され、他方で基体は境界面の最
終的溶融範囲に圧縮されるので、双方の基体の溶融液は
混ざり合い、冷却した後に均質で強固な結合が生じる。
【００１４】基体の構造により、マイクロ波吸収性媒体
は、少なくとも一方または双方の基体の接触面の範囲に
だけ全面に塗布することができる。
【００１５】他の実施形は、少なくとも一つの基体がマ
イクロ波吸収性媒体浸透性のポリマーからなることによ
り優れている。この場合には、マイクロ波活性剤が少な
くとも表面近くでポリマー中へ浸透し、マイクロ波場中
でその作用を境界面だけでなく、表面の深部中でも発揮
する。
【００１６】マイクロ波吸収性媒体は、ポリマーの表面
を濡らす液体、たとえばアルコールまたは油であっても
よい。媒体はとくに、たんに湿っているカーボンブラッ
クを含有する。これにより、なかんずく溶接ないしは焼
結時間を最小に減少することができる。それというのも
マイクロ波エネルギーの熱エネルギーへの迅速な変換が
起きるからである。もう一つの有利な効果は次のもので
ある：一方でカーボンブラックの板状構造、他方でポリ
マー溶融液の表面張力に基づき、カーボンブラック粒子
は溶融液中へ沈下するので、カーボンブラック粒子は接
触面の範囲内で溶融液の流れるのを妨げず、結合に欠陥
箇所が生じない。基体が互いに結合すべき共通の境界面
の範囲内（ここでカーボンブラック粒子はいずれにせよ
完成製品の邪魔にならない）でマイクロ波吸収性媒体で
被覆されているだけでない場合、該粒子はその他の範囲
内でも表面の下方へ消え去るので、冷却した後そのもと
の状態および性質が再び生じる。表面下方へ沈下するこ
とにより、本来の熱源は基体の深部へ移動し、それに応
じて溶融液の先端が内部へ移動して、基体の密接な結合
を配慮する。最後に、カーボンブラックは環境を汚染し
ない、場合によりポリマーから容易に分離できる材料で
あるので、ポリマーのリサイクルにおいて付加的負担に
ならない。
【００１７】溶融ないしは焼結温度は、既に示唆したよ
うに、結合に関与するポリマーの軟化ないしは溶融温度
に問題なく適応させることができる。これは、マイクロ
波場のエネルギーおよび／またはマイクロ波場中での基
体の滞留時間および／またはマイクロ波活性材料の量を
制御することによって達成することができる。
【００１８】本発明による方法は、異なる構造の基体に
おいても実施することができる。それで、少なくとも一
つの基体はシートまたは粒子からなるかまたは全体がポ
リマーからなるかまたはたんにポリマーで被覆されてい
る立体的成形体であってもよい。殊に、本方法はモーダ
ルまたはビモーダルの基体、たとえば種々の粒度の顆粒
を結合するか、異なる形の基体、たとえば顆粒をシート
とまたはシートを立体的成形体と結合するかまたはかか
る成形体を顆粒と結合する可能性を提供する。従って、
従来全くまたは大きな費用をかけてしか造ることのでき
なかった複合体も製造できる。例示的に、たとえば立体
的成形体、つまり任意の加工片上に、場合により発泡し
た顆粒からなる遮断層を設け、これを場合によりなおシ
ートにより被覆することができることが挙げられる。こ
の場合には、マイクロ波場中で一方で顆粒、他方で成形
体ないしはシートの間の境界面を溶融するためには、顆
粒だけにマイクロ波吸収性媒体を塗布すれば十分であ
る。
【００１９】望ましいが、再び例示的実施形において、
本方法はモーダルまたはビモーダルの粒子状基体、たと
えば顆粒を使用し、少なくとも粒子状基体の一部にマイ
クロ波吸収性媒体を加え、残りの基体と混合し、混合物
を機械的圧力の作用下にマイクロ波場に曝露することに
より、多孔性成形体の製造のために使用される。
【００２０】こうして、純品で、従って簡単にリサイク
ル可能なポリマーからなる濾材、包装材料または遮断材
料を製造することができる。この場合でも、マイクロ波
場中での短い滞留時間で大きい体積の多孔性成形体を造
ることができ、体積の全断面に粒子ないしは顆粒の均一
に良好な結合が存在するので、本発明による方法の上記
の利点はとくに顕著になる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アダム ガイスラー ドイツ連邦共和国 カールスドルフ−ノイ トハルト ラッヒェンヴェーク 10

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マイクロ波吸収媒体の使用下にポリマー
    からなる少なくとも２つの基体を熱的結合する方法にお
    いて、少なくとも１つの基体を他の基体に対する境界面
    で少なくともたとえばマイクロ波吸収媒体で直接塗布
    し、基体をその境界面の接触下にマイクロ波場中で互い
    に溶接することを特徴とするポリマーからなる基体を熱
    的結合する方法。
  2. 【請求項２】 基体をマイクロ波場中で機械的圧力下に
    少なくともその接触面で互いに溶接することを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 マイクロ波吸収媒体を基体の接触面上に
    全面に塗布することを特徴とする請求項１または２記載
    の方法。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つの基体は、マイクロ波吸
    収媒体浸透性ポリマーからなることを特徴とする請求項
    １から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 マイクロ波吸収媒体は、基体の表面を濡
    らす液体であることを特徴とする請求項１から４までの
    いずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 マイクロ波吸収媒体がカーボンブラック
    を含有することを特徴とする請求項１から５までのいず
    れか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】 マイクロ波吸収媒体として液体を加えた
    カーボンブラックを使用することを特徴とする請求項６
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 カーボンブラックは液体中に１質量％以
    下含有されていることを特徴とする請求項７記載の方
    法。
  9. 【請求項９】 基板の接触面の温度をマイクロ波場のエ
    ネルギーおよび／またはマイクロ波場中での基体の滞留
    時間および／またはマイクロ波吸収媒体の量によって制
    御することを特徴とする請求項１から８までのいずれか
    １項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１つの基体がシ−トである
    ことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記
    載の方法。
  11. 【請求項１１】 少なくとも１つの基体が粒子からなる
    ことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項
    記載の方法。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つの基体が、ポリマーか
    らなるかまたはかかるポリマーで塗布されている成形体
    であることを特徴とする請求項１から１１までのいずれ
    か１項記載の方法。
  13. 【請求項１３】 モーダルまたはビモーダルの、粒子状
    基体を使用し、粒子状基体の少なくとも１部にマイクロ
    波吸収媒体を加え、この部分を残りの基体と混合し、混
    合物を機械的圧力の作用下にマイクロ波場に暴露するこ
    とを特徴とする、多孔性成形体を製造するための請求項
    １から１２までのいずれか１項記載の方法。
  14. 【請求項１４】 熱可塑性ポリマ−の顆粒からなる濾材
    を製造するための請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 ポリマーの顆粒からなる包装材料を製
    造するための請求項１３記載の方法。
  16. 【請求項１６】 ポリマーからなる機械的または熱的に
    有効な遮断材を製造するための請求項１３記載の方法。
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