WO2016193198A1 - Verfahren zum induktiven schweissen von ersten und zweiten formteilen aus thermoplastischem kunststoff sowie behälter aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Verfahren zum induktiven schweissen von ersten und zweiten formteilen aus thermoplastischem kunststoff sowie behälter aus thermoplastischem kunststoff Download PDF

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Christian KOPIEC
Stefan Lenz
Theodor Ossege
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    • B29K2995/0008—Magnetic or paramagnetic

Definitions

  • the invention relates to a method for the electromagnetic welding of first and second molded parts made of thermoplastic material in the area of contact surfaces of the first and second molded parts to be joined using a thermally activatable connecting means with an inductive component and using a magnetic field generating device.
  • the method according to EP 2150393 Bl comprises providing Stel ⁇ len a mold, inserting two mold parts in the mold for connection, wherein at least one contact surface Zvi ⁇ rule a thermally activated link 0 includes medium and an induction-sensitive component the mold parts.
  • inductive components find, for example, as mentioned above, metal particles application, in other known methods in which, for example, not necessarily thermally activatable connection means application must be used who ⁇ used, for example, in the area of contact surfaces or welding surfaces metal wires as inductive components.
  • inductive component is used interchangeably in the present application for the term “induction-sensitive component”.
  • magnetic field generating device in the sense of the present application is used synonymously for the term “inductor” which is frequently also used in the state of the art.
  • each container shell is formed with a flange ungbege ⁇ nen edge, wherein the contact surfaces to be joined to each consist only of a single thermoplastic material.
  • the contact surfaces to be welded must be provided with a so-called welding reserve, that is to say be made somewhat thicker.
  • the invention is further based on the object to provide a corresponding container made of thermoplastic material.
  • thermoplastic molded parts in the area of contact surfaces of the first and second molded parts to be joined using a thermally activatable connecting means having an inductive component and using a magnetic field generating device, each the first and second mold members having first and two ⁇ th contact surfaces from different thermoplastic plastics and the first and second justifyflä ⁇ surfaces of each of the first and second mold parts together
  • the thermally activated connecting means comprise a first connecting means made of a first thermoplasti ⁇ rule plastic and a second connecting means made of a second thermoplastic material
  • at least one of the first and second connecting means comprises a in ⁇ ductive component
  • the method further following Process steps include:
  • the invention is based on the idea to use in the area of the contact surfaces of the two mold parts connecting means with different inductance, so that different amounts of energy can be introduced by induction using only a single magnetic field generating device in the thermally activated connection means.
  • a different inductance of both connections dung medium can also be achieved that the ers ⁇ te or the second connecting means comprises no inductive Comp ⁇ component, whereas the other one, preferably immediately adjacent connection means comprises an inductive component.
  • the first and second mold parts preferably limits UNMIT ⁇ telbar each other.
  • the first connecting means ei ⁇ ne first inductive component and the second Vietnamesesmit ⁇ tel comprises a second inductive component, and that the inductance of the first inductive component different from that of the second inductive component is.
  • the first connecting means and second connecting means may each comprise an inductive component of a different inductance or a different induction sensitivity and the first and second connecting means are so arranged to Kunststoffflä ⁇ chen preferably that these correspond to the un- take into account different melting temperatures of the contact surfaces of the plastics.
  • the different thermoplastic materials of the ERS th and second mold parts may be selected from a group consisting of polyamides having different impact ⁇ modifications or unmodified, polyketones, modified in un ⁇ teretzlichen Schlagzähmod actuatoren or not, HDPE or other polyolefins modified, or ad-modified hesiv or impact modified, polyoxymethylene, with different toughening or unmodified, adhesively modified polyketones, polyethylene sulfides with different toughening modifications, EVOH (ethylene-vinyl alcohol copolymer), liquid crystal polymers, polyphthalamides in different impact modi fi cations or unmodified, polybutylene terephthalate or po- lycarbonate / polybutylene terephthalate, adhesively modified or blends of one or more of the aforementioned thermoplastics.
  • first heat-activatable Verbin ⁇ dung means may be arranged in each case between the first contact surfaces of the first and second mold part and the second heat-activatable connecting means respectively between the second contact surfaces of the first and second mold parts.
  • a thermally activatable connecting means in the sense of the present invention may be a low-melting thermoplastic material with corresponding energy input via the inductive component, for example a maleic acid-modified LDPE or an HDPE.
  • the thermoplasti ⁇ rule plastics of the first connecting means and the second connecting means may, but need not be identical.
  • the first connecting means consists of a thermoplastic plastics material which is compatible with the thermoplastic plastic of the first contact surface of the first and second mold part in terms of weldability and the second connection means consists of a thermoplastic ⁇ plastic, which with the second thermoplasti ⁇ rule plastic second contact surface of the first and the second molded part in the sense of a weldability is com ⁇ patible.
  • the connecting means may comprise inductive fillers as induct ⁇ tive components. These may be, for example, electrically conductive carbon particles.
  • inductive fillers are selected from a group comprising ferrous metals, Koh ⁇ lenstoff, cobalt, nickel, or mixtures of lanthanides represents from ⁇ .
  • the use of ferromagnetic particles has proved to be particularly advantageous as fillers.
  • An important aspect of the method is the selective heating ⁇ up of the first and the second connecting means by a different inductance of the respective inductive fillers.
  • first and second connecting means comprise inductive fillers, wherein the first connecting means has a material-related inductance which is different from the second connecting means. For example, Kings ⁇ nen various fillers side by side from the aforementioned group application.
  • first and second comparison binding agent first and second inductive fillers umfas ⁇ sen wherein the first inductive filler may have a different from the two ⁇ th inductive filler average grain sizes.
  • a different amount of energy in the first and second connecting means by a different concentration of the metal particles or by different sizes of the metal particles or for ⁇ example also be entered by a different ferromagnetic efficiency of the metal particles in the welding.
  • the half-shells can be made, for example, by injection molding or thermoforming of thermoplastic material. These may be formed, for example, in each case as laminates of different thermoplastic materials, for example with at least one barrier layer for oxygen or hydrocarbons.
  • Such a strand can be used, for example, as a piece or as a ready-made semi-finished product, while For example, in the form of a ring which is inserted into corresponding grooves of the half-shells.
  • the half-shells can each be provided with a circumferential groove profile, for example it can be provided that a first half-shell is formed with a groove profile and a second half-shell with a corresponding spring profile.
  • a molded strand of thermoplastic material can be inserted as a connecting means, but such a strand may also have already been injected or injected during the production of the half-shell.
  • the groove profiles may be provided in a known manner with Einform Huawein in the form of, for example, phases, chamfers, curves or the like.
  • first and second connecting means are each provided as a molded strand of thermoplastic ⁇ plastic and that the first connecting means in the form of a first strand and the second connecting means in the form of a second strand at a distance in one or more circumferential grooves of a Half ⁇ shell are inserted.
  • the counter profile of, for example, the second half-shell may for example be formed as a spring profile, which is so ge ⁇ formed that is ensured during the joining of the half-shell, that the plasticized plastic of the first connec ⁇ tion medium and the plasticized plastic of the second Connection means remain spatially separated, that is not converge.
  • inductive fillers are magnetized prior to placement of using means between the contact faces or are permanently magnetized, and that the link ⁇ medium are aligned with sides of the same magnetic polarity facing each other to each other, so that by the generated therefrom repulsive forces a convergence of the plasticized polymers is prevented.
  • Another aspect of the invention relates to a Benzol ⁇ ter made of thermoplastic material, which is assembled from two complementary complementary shells, wherein the shells each comprise two different thermoplastics and in the region of a circumferential edge between circumferential contact surfaces of the edges of the shells on first and second thermally activatable connecting means, at least one of which comprises an inductive component, are welded together, wherein the first and second thermally activatable connecting means each have a different inductance.
  • Each of the shells preferably comprises a completely around ⁇ running edge with a first and second contact surface, wherein the first and second contact surfaces of a shell and the first and second contact surfaces of a complementary shell with the interposition of the first and second thermally activated connecting means are welded together.
  • At least one of the shells may have a groove profile in the area of the contact surfaces, so that at least one connection has or at least partially encloses at least one connecting means.
  • the walls ⁇ re contact area can for example have a groove profile complementary to the groove profile which rule location of at least one connecting means in the Nutpro ⁇ fil of the other shell with the interposition immersed.
  • each of the shells surfaces in the area of Maisflä- a groove profile, in that in each case a profile leg of a groove profile of a shell in a groove of the groove profile of the respective other shell engages, and that each of the Nutpro ⁇ file having a thermally activatable connecting means.
  • the container described above was preferably obtained by the method according to the invention.
  • thermoplastic material made of thermoplastic material according to the prior art
  • FIG. 2 shows a first variant of two moldings to be joined by means of a method according to the invention prior to plasticizing the connecting means and according to a first variant of the method
  • FIG. 3 shows a representation corresponding to FIG. 2 according to a second variant of the method
  • Figure 4 schematic illustrations of two steps of a method according to the invention ge ⁇ Mäss a third variant of the process
  • FIG. 5 shows a plurality of method steps of a method according to the invention in accordance with a fourth variant of the method, wherein the state before the welding process and three possible states after the welding process are shown, FIG.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a fifth variant of the method according to the invention
  • FIG. 7-9 shows further variants of a method according to the invention
  • FIG. 1 first to arrange a welding mirror between the end faces 3 of the molded parts and to heat the end faces 3 of the molded parts 1, 2 until the thermoplastic of both molded parts 1, 2 plasti in the region of the end faces 3 - is faked. Then, the mold parts 1, 2 were joined together with their end faces 3 adjacent to each other by applying pressure.
  • This method has recognized the disadvantage that the different thermoplastic plastics in the region of the contact surfaces 3a, 3b run into one another and that the one thermoplastic material with the lower Schmelzetem ⁇ temperature and reduced melt viscosity is thermally decomposed, under certain circumstances, depending on how high the difference in melt temperatures and melt viscosities between the two different thermoplastics.
  • moldings 1, 2 are shown only very schematically. These moldings 1, 2 may be, for example, half-shells of a container, in which case only a partial sectional view in the region of a peripheral edge of the half-shells is shown.
  • first filler 7a and two ⁇ ter filler 7b 2 two different ferromagnetic or magnetizable substances are provided for example in theracsbei ⁇ game according to figure, which have a different ferromagnetic efficiency and in the thermoplastic matrix of the first connecting means 6a and the second connecting means 6b are dispersed.
  • the strand 5 was obtained, for example, as a closed ring in the two-component injection molding process and inserted into a groove 4 of a molded part 1, 2.
  • the strand 5 is therefore formed in the illustrated with reference to Figures 2 and 3 embodiment ⁇ examples as one-piece multi-component injection molded component.
  • the first molded part 1 can be placed on the second molded part 2 such that the strand 5 also fits into the groove 4 of the first molded part 1.
  • an unillustrated inductor or a magnetic field generating device can be brought into the vicinity of the contact surfaces 3a, 3b.
  • an electromagnetic field is then under AC voltage produced which acts on both the first filler 7a and 7b on the second filler and also induces an electromagnetic field in these, whereby the first filling ⁇ material 7a and the second filler are heated 7b.
  • both the first mold part 1 and the second mold part 2, respectively in the first and second contact surfaces 3a, 3b have a groove profile.
  • only one of the mold parts 1, 2 may comprise a groove profile, whereas the other mold parts 1, 2 each have a blunt end ⁇ surface may include the third
  • Two further exemplary embodiments are explained on the basis of FIG. 5, in which the second molded part 2 has a groove profile, that is to say is provided with a peripheral groove 4 in the area of the first and second contact surfaces 3a, 3b, whereas the first molded part 1 is a spring profile. fil having a projection 8 forming a spring.
  • the geometry of the strand 5 is dimensioned such that the immersion of the protrusion 8 of the first molded part 1 into the groove 4 of the second molded part 2 favors a divergence of the plasticized thermoplastic plastic of the first and second bonding means 6a, 6b.
  • the size of the string 5 of the plasticized thermoplastic ⁇ plastics material of the connection means 6a can penetrate and 6b into the channel formed between the first and second mold parts 1, 2 by the welding seam 9 where an additional Liehe welding and / or Seal (see Figure 5b).
  • the gap 9 can form a gap open on both sides of the projection 8.
  • FIG. 4 illustrates a variant of the method, which is comparable to derjeni ⁇ gen in Figure 5, with the embodiment shown in Fi 4 differs from that in FIG. 5 in that, instead of a single strand 5, two different strands 5 were inserted into the groove 4 of the second molded part 2.
  • the strands 5 comprise, as described with reference to the other exemplary embodiments, a first connecting means 6a and a second connecting means 6b, as well as a first filler 7a and a second filler 7b.
  • Fi ⁇ gur 4a variant of the strand shown in the figure on the left is formed from the first connection means 6a 5a and comprises the strand 5b illustrated on the right a first filler, is formed from a second Wegsmit ⁇ tel 6b and a second filler 7b ,
  • the provision of the connection means 6a, 6b in two ver ⁇ different strands 5a, 5b causes a separation of the plastified fied connection means 6a and 6b after the joining of the mold parts 1 and 2, as is hinted is provided in Figure 4b ⁇ .
  • Both mold parts 1, 2 are each formed in the region of their contact surfaces 3a, 3b as groove profiles.
  • Each of the groove profiles comprises a respective profile 4 limiting the first profile leg 9a and a second profile leg 9b.
  • the thickness of the profile leg 9a and 9b is dimensioned such that, for example, the first profile leg 9a of the second molded part 2 can dip into the groove 4 of the first molded part 1 and the second Pro ⁇ filschenkel 9b of the first molded part 1 in the groove 4 of the two ⁇ th molding 2 can dip.
  • the groove 4 of the first mold part 1 takes a first connecting means 6a and the groove 4 of the second mold part 2 accommodates a second connection ⁇ medium 6b.
  • the first connecting means 6a and the second connecting means 6b comprise fillers of different types Inductors, as in all previously explained embodiments also.
  • the different inductances can be achieved either by a different degree of filling, by a different grain size or geometry of the fillers or else by a different ferromagnetic efficiency of the fillers.
  • connection means 6a and 6b are heated by the action of a Ma ⁇ gnetfelder Wegungs worn, wherein due to the different inductances of the fillers, the plasticity fication of the first connecting means 6a and the second connecting means 6b may be such that the under ⁇ different melting points of materials A and B is taken into account.
  • the first profile leg 9a of the two ⁇ th mold part 2 a ⁇ immersed in the groove 4 of the first mold part 1 and the second profile leg 9b of the first mold part 1 dips into the groove 4 of the second mold part 2b. Due to the geometry of the groove profiles the connection means 6a and 6b are completely separated from each other, a Inratflie ⁇ SEN the same is excluded.
  • the strands 5 are aligned in the groove 4 so that the same poles or Polari ⁇ activities of the strands 5 facing each other, whereby a repulsion effect is generated, which generates an air gap 10 between the connecting means 6a and 6b during and after the joining.

Landscapes

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  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum induktiven Schweißen von ersten und zweiten Formteilen (1, 2) aus thermoplastischem Kunststoff im Bereich von miteinander zu verbindenden Kontaktflächen (3a, 3b) der ersten und zweiten Formteile (1, 2) unter Verwendung eines thermisch aktivierbaren Verbindungsmittels (6a, 6b) mit einer induktiven Komponente unter Verwendung einer Magnetfelderzeugungseinrichtung, wobei jedes der ersten und zweiten Formteile (1, 2) erste und zweite Kontaktfläche (3a, 3b) unterschiedliche thermoplastischen Kunststoffen (A, B) aufweist und die ersten und zweiten Kontaktflächen (3a, 3b) jedes der ersten und zweiten Formteile (1, 2) unmittelbar aneinander angrenzen, wobei die thermisch aktivierbaren Verbindungsmittel ein erstes Verbindungsmittel (6a) aus einem ersten thermoplastischen Kunststoff und ein zweites Verbindungsmittel (6b) aus einem zweiten thermoplastischen Kunststoff umfassen, wobei das erste Verbindungsmittel (6a) eine erste induktive Komponente und das zweite Verbindungsmittel (6b) eine zweite induktive Komponente umfasst, wobei die Induktivität der ersten induktiven Komponente verschieden von derjenigen der zweiten induktiven Komponente ist und wobei das Verfahren weiterhin umfasst das Anordnen der Verbindungsmittel zwischen den ersten und zweiten Kontaktflächen (3a, 3b) des ersten Formteils (1) und den ersten und zweiten Kontaktflächen (3a, 3b) des zweiten Formteils (2) so, dass eines der ersten und zweiten Verbindungsmittel (6a, 6b) jeweils zwischen zwei ersten (3a) oder zwei zweiten Kontaktflächen (3b) des ersten und zweiten Formteils (1, 2) angeordnet ist, das gleichzeitige Plastifizieren der ersten und zweiten Verbindungsmittel (6a, 6b) mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung und das Fügen der ersten und zweiten Kontaktflächen (3a, 3b) des ersten Formteils (1) und der ersten und zweiten Kontaktflächen (3a, 3b) des Formteils (2) gegeneinander und gegen die dazwischen angeordneten plastifizierten Verbindungsmittel (6a, 6b). Die Erfindung betrifft ebenfalls einen verschweissten Behälter aus zwei zueinander komplementären Schalen.

Description

VERFAHREN ZUM INDUKTIVEN SCHWEISSEN VON ERSTEN UND ZWEITEN FORMTEILEN AUS THERMOPLASTISCHEM KUNSTSTOFF SOWIE BEHÄLTER AUS THERMOPLASTISCHEM KUNSTSTOFF
5 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektromagnetischen Schweißen von ersten und zweiten Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff im Bereich von miteinander zu verbindenden Kontaktflächen der ersten und zweiten Formteile unter Verwendung eines thermisch aktivierbaren Verbindungsmittels0 mit einer induktiven Komponente und unter Verwendung einer Magnetfelderzeugungseinrichtung .
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Behälter aus thermoplastischem Kunststoff, der aus zwei zueinander komplementä-5 ren Schalen zusammengefügt ist, wobei die Schalen jeweils miteinander zu verbindende Kontaktflächen aufweisen und erste und zweite Formteile im Sinne des zuvor beschriebenen Verfahrens bilden. 0 Verfahren und Vorrichtungen zum elektromagnetischen Schweißen von geformten Bauteilen aus thermoplastischen Kunststoff sind grundsätzlich im Stand der Technik bekannt. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der EP 2 150 393 Bl be¬ kannt .
5
Das Verfahren gemäß EP 2 150 393 Bl umfasst das Bereitstel¬ len einer Form, das Einlegen von zwei Formteilen in die Form zwecks Verbindung, wobei wenigstens eine Kontaktfläche zwi¬ schen den Formteilen ein thermisch aktiviertes Verbindungs-0 mittel und eine induktionsempfindliche Komponente umfasst.
Das Verbindungsmittel wird durch Erhitzen der induktionsempfindlichen Komponente aktiviert, und zwar mittels eines In¬ duktors, der sich außerhalb der Form befindet, so dass er nicht in Kontakt mit der Form oder den Formteilen kommt. Der Induktor erzeugt unter Wechselspannung ein elektromagnetisches Feld, wodurch die induktionsempfindliche Komponente und mithin das Verbindungsmittel erhitzt werden. Das Verbin¬ dungsmittel umfasst einen thermoplastischen Kunststoff, wo- hingegen die induktionsempfindliche oder induktive Komponen¬ te Kohlenstofffasern, KohlenstoffPartikeln oder ein Metall umfasst, vorzugsweise in Form von ferromagnetischen Teilchen . Solche Verfahren sind in verschiedenster Ausprägung im Stand der Technik bekannt. Diese werden überwiegend zur Herstel¬ lung von kontinuierlichen Schweißverbindungen zwischen spritzgegossenen Kunststoffformteilen verwendet. Als induktive Komponenten finden beispielsweise, wie zuvor erwähnt, Metallpartikel Anwendung, bei anderen bekannten Verfahren, bei welchen beispielsweise nicht notwendigerweise thermisch aktivierbare Verbindungsmittel Anwendung finden müssen, wer¬ den beispielsweise im Bereich der Kontaktflächen oder Schweißflächen verlegte Metalldrähte als induktive Komponen- ten verwendet.
Der Begriff „induktive Komponente" wird in der vorliegenden Anwendung synonym für den Begriff „induktionsempfindliche Komponente" verwendet. Der Begriff „Magnetfelderzeugungsein- richtung" im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird synonym für den häufig auch im Stand der Technik verwendeten Begriff „Induktor" verwendet.
Ein thermisch aktivierbares Verbindungsmittel im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist beispielsweise ein aufschmelzba¬ rer thermoplastischer Kunststoff oder ein Schmelzklebstoff oder eine andere durch Temperatureinwirkung plastifizierbare Komponente . Zum Verschweißen von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff ist es grundsätzlich bekannt, sofern die thermoplasti¬ schen Kunststoffe der zu verschweißenden Formteile miteinander im Sinne einer Verschweißbarkeit kompatibel sind, die Kontaktflächen der Formteile mittels sogenannter Heizspiegel oder mittels Infrarotstrahlern zu plastifizieren und sodann die Formteile unter Aufwendung einer gewissen Anpresskraft aneinander zu fügen, wobei unter Druck und Temperatur der plastifizierte Kunststoff der Kontaktflächen zusammenfließt und dabei eine molekulare Durchdringung der Kunststoffe stattfindet. Üblicherweise werden dabei keine sogenannte Schweißzusatzstoffe verwendet.
Als Verschweißung von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff wird im Allgemeinen aber auch die Verschweißung mittels thermisch aktivierbarer Verbindungsmittel auf der Basis von niedrig schmelzender Polyolefine wie beispielswei¬ se LDPE oder HDPE ebenfalls als Verschweißung im weitesten Sinne verstanden.
Bei der Verschweißung von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff, die mehrschichtig ausgebildet sind oder be¬ reichsweise verschiedene Komponenten thermoplastischer Kunststoffe umfassen, ergibt sich häufig das Problem, dass die verschiedenen thermoplastischen Kunststoffe eines Formteils verschiedene Schmelztemperaturen aufweisen, so dass dann bei der Gestaltung des Formteils darauf zu achten ist, dass das Formteil im Bereich der Kontaktfläche beziehungs¬ weise Schweißfläche nur einen einzigen thermoplastischen Kunststoff aufweist, der mit der entsprechenden Kontaktflä¬ che des zu verbindenden Formteils in Anlage gebracht wird. Die jeweils andere Kontaktfläche des zweiten Formteils soll¬ te dann vorzugsweise ebenso beschaffen sein wie die Kontakt¬ fläche des ersten Formteils. Liegen die zu verbindenden Kon- taktflächen so nebeneinander, dass jeweils zwei unterschied¬ liche thermoplastische Kunststoffe aneinander angrenzen, so sollten diese thermoplastischen Kunststoffe etwa ähnliche Schmelztemperaturen und ähnliche Schmelzviskositäten aufwei- sen, da sonst die zur Verschweißung verwendete Plastifizie- rungsenergie auf den thermoplastischen Kunststoff mit der höheren Schmelztemperatur ausgelegt sein muss. Das kann zur Folge haben, dass der Kunststoff mit der geringeren Schmelztemperatur bei der Verschweißung thermisch geschädigt wird. Bei einer solchen Ausbildung der Formteile im Bereich der Kontaktflächen ist zudem eine Vermischung der beiden Polymerschmelzen des Verbindungsmittels oder der Formteile pro¬ blematisch und führt im Ergebnis zu einer Schwachstelle in der Schweißnaht.
Bislang hat man dieser Problematik dadurch Rechnung getragen, dass beispielsweise bei der Verschweißung von Behälterschalen jede Behälterschale mit einem flanschartig ungeboge¬ nen Rand ausgebildet wird, wobei die aneinander zu fügenden Kontaktflächen jeweils nur aus einem einzigen thermoplastischem Kunststoff bestehen. Die zu verschweißenden Kontaktflächen müssen dabei allerdings mit einer sogenannten Schweißreserve versehen sein, also etwas dicker ausgebildet sein .
Eine Verschweißung von Behälter-Halbschalen ist insbesondere dann problematisch, wenn die Halbschalen des Behälters einen mehrschichtigen Aufbau mit Barriereschichten für Sauerstoff oder für Kohlenwasserstoffe aufweisen. Der Umstand, dass die Halbschalen des Behälters nicht stoßweise aufeinander gefügt werden können, führt unter Umständen dazu, dass die Sauerstoff- oder Kohlenwasserstoffbarriere im Bereich der Behäl¬ ternaht nicht vollständig diffusionsdicht ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches insbesondere dazu geeignet ist, Formteile aus verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen miteinander so zu verschwei- ßen, dass im Bereich der Kontaktflächen der Formteile anein- andergrenzend verschiedene thermoplastische Kunststoffe vor¬ gesehen sein können, so dass auch mit dem Verfahren gemäß der Erfindung mehrschichtige Formteile wie beispielsweise Behälterhalbschalen randseitig stoßweise aneinander gefügt werden können.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen entsprechenden Behälter aus thermoplastischem Kunststoff bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Behälter mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Behälters ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum elektromagnetischen Schweißen von ersten und zweiten Formteilen aus thermoplastischen Kunststoff im Bereich von miteinander zu verbindenden Kontaktflächen der ersten und zweiten Formteile unter Verwendung eines thermisch aktivierbaren Verbindungsmittels mit einer induktiven Komponente und unter Verwendung einer Magnetfelderzeugungseinrichtung vorgesehen, wobei jedes der ersten und zweiten Formteile erste und zwei¬ te Kontaktflächen aus unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen aufweist und die ersten und zweiten Kontaktflä¬ chen jedes der ersten und zweiten Formteile aneinander an- grenzen, wobei die thermisch aktivierbaren Verbindungsmittel ein erstes Verbindungsmittel aus einem ersten thermoplasti¬ schen Kunststoff und ein zweites Verbindungsmittel aus einem zweiten thermoplastischen Kunststoff umfassen, wobei wenigs- tens eines der ersten und zweiten Verbindungsmittel eine in¬ duktive Komponente umfasst und wobei das Verfahren weiterhin folgende Verfahrensschritte umfasst:
Anordnung der Verbindungsmittel zwischen den ers- ten und zweiten Kontaktflächen des ersten Formteils und den ersten und zweiten Kontaktflächen des zweiten Formteils so, dass eines der ersten und zweiten Verbindungsmittel jeweils zwischen zwei ersten oder zwischen zwei zweiten Kontaktflä- chen des ersten und zweiten Formteils angeordnet ist,
Plastifizieren der ersten und zweiten Verbindungsmittel mittels der Magnetfelderzeugungseinrichtung und
Fügen der ersten und zweiten Kontaktflächen des ersten Formteils und der ersten und zweiten Kontaktflächen des zweiten Formteils gegeneinander und gegen die dazwischen angeordneten plastifi- zierten Verbindungsmittel.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, im Bereich der Kontaktflächen der beiden Formteile Verbindungsmittel mit unterschiedlicher Induktivität zu verwenden, so dass in das thermisch aktivierbare Verbindungsmittel unterschiedliche Energiemengen durch Induktion unter Verwendung nur einer einzigen Magnetfelderzeugungseinrichtung eingebracht werden können. Eine unterschiedliche Induktivität beider Verbin- dungsmittel kann auch dadurch erreicht werden, dass das ers¬ te oder das zweite Verbindungsmittel keine induktive Kompo¬ nente umfasst, wohingegen das jeweils andere, vorzugsweise unmittelbar benachbarte Verbindungsmittel eine induktive Komponente umfasst. Dadurch kann z. B. das erste oder das zweite Verbindungsmittel jeweils durch die Kontaktwärmeüber¬ tragung desjenigen Verbindungsmittels, welches eine indukti¬ ve Komponente umfasst, plastifiziert werden. Dadurch ist es möglich, beispielsweise Verbindungsmittel mit unterschiedli- chen Schmelzpunkten und unterschiedlichen Schmelzeviskositäten bei einem gleichen externen angelegten Wechselspannungsfeld zeitgleich zu plastifizieren . Ebenso ist es möglich, unterschiedliche thermoplastische Kunststoffe der zu verbin¬ denden Kontaktflächen mit unterschiedlichen Schmelzpunkten und mit unterschiedlichen Schmelzestabilitäten zeitgleich miteinander zu verschweißen.
Die ersten und zweiten Formteile grenzen vorzugsweise unmit¬ telbar aneinander.
Bei einer zweckmäßigen Variante des Verfahrens gemäß der Er¬ findung ist vorgesehen, dass das erste Verbindungsmittel ei¬ ne erste induktive Komponente und das zweite Verbindungsmit¬ tel eine zweite induktive Komponente umfasst und dass die Induktivität der ersten induktiven Komponente verschieden von derjenigen der zweiten induktiven Komponente ist.
Erfindungsgemäß können das erste Verbindungsmittel und das zweite Verbindungsmittel jeweils eine induktive Komponente einer unterschiedlichen Induktivität beziehungsweise einer unterschiedlichen Induktionsempfindlichkeit umfassen und die ersten und zweiten Verbindungsmittel sind zu den Kontaktflä¬ chen vorzugsweise so angeordnet, dass diese jeweils den un- terschiedlichen Schmelztemperaturen der Kontaktflächen der Kunststoffe Rechnung tragen.
Die unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffe der ers- ten und zweiten Formteile können ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend Polyamide mit unterschiedlichem Schlagzäh¬ modifizierungen oder nicht modifiziert, Polyketone, in un¬ terschiedlichen Schlagzähmodifizierungen oder nicht modifiziert, HDPE oder andere Polyolefine, unmodifiziert oder ad- hesiv modifiziert oder schlagzäh modifiziert, Polyoxymethy- len, mit unterschiedlichen Schlagzähmodifizierungen oder un- modifiziert, adhesiv modifizierte Polyketone, Polyethylen- sulfide mit unterschiedlichen Schlagzähmodifizierungen, EVOH (Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer) , Flüssigkristallpolymere, Polyphthalamide in unterschiedlichen Schlagzähmodifizierungen oder nicht modifiziert, Polybutylenterephthalat oder Po- lycarbonat/Polybutylenterephthalat , adhesiv modifiziert oder Blends aus einem oder mehreren der vorgenannten thermoplastischen Kunststoffe.
Beispielsweise kann das erste thermisch aktivierbare Verbin¬ dungsmittel jeweils zwischen den ersten Kontaktflächen des ersten und zweiten Formteils angeordnet sein und das zweite thermisch aktivierbare Verbindungsmittel jeweils zwischen den zweiten Kontaktflächen der ersten und zweiten Formteile. Ein thermisch aktivierbares Verbindungsmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein bei entsprechendem Energieeintrag über die induktive Komponente niedrig schmelzender thermoplastischer Kunststoff sein, beispielsweise ein Male- insäure modifiziertes LDPE oder ein HDPE. Die thermoplasti¬ schen Kunststoffe des ersten Verbindungsmittels und des zweiten Verbindungsmittels können, müssen allerdings nicht identisch sein. Vorzugsweise besteht das erste Verbindungsmittel aus einem thermoplastischen Kunststoff, der mit dem thermoplastischen Kunststoff der ersten Kontaktfläche des ersten und zweiten Formteils im Sinne einer Verschweißbarkeit kompatibel ist und das zweite Verbindungsmittel besteht aus einem thermo¬ plastischen Kunststoff, der mit dem zweiten thermoplasti¬ schen Kunststoff der zweiten Kontaktfläche des ersten und des zweiten Formteils im Sinne einer Verschweißbarkeit kom¬ patibel ist.
Die Verbindungsmittel können induktive Füllstoffe als induk¬ tive Komponenten umfassen. Dies können beispielsweise elektrisch leitfähige Kohlenstoffpartikel sein. Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Er¬ findung ist vorgesehen, dass die induktiven Füllstoffe ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend Eisenmetalle, Koh¬ lenstoff, Kobalt, Nickel, Lanthanoide oder Mischungen dar¬ aus. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von ferromagnetischen Partikeln als Füllstoffe erwiesen.
Ein wichtiger Aspekt des Verfahrens ist die selektive Auf¬ heizung des ersten und des zweiten Verbindungsmittels durch eine unterschiedliche Induktivität der jeweiligen induktiven Füllstoffe.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung jeweils von ersten und zweiten Formteilen, von ersten und zweiten Verbindungsmitteln und von ersten und zweiten Füllstoffen die Rede ist, so schließt dies nicht aus, dass gegebenenfalls die Formteile mehr als zwei thermoplastische Kunststoffe umfassen, eine entsprechende Anzahl von Kontaktflächen vorgesehen ist und gegebenenfalls mehr als zwei unterschiedliche thermisch ak¬ tivierbare Verbindungsmittel Anwendung finden. Bei einer Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten und zweiten Verbindungsmittel induktive Füllstoffe umfassen, wobei das erste Verbindungs- mittel eine von dem zweiten Verbindungsmittel verschiedene materialbedingte Induktivität aufweist. Beispielsweise kön¬ nen verschiedene Füllstoffe aus der zuvor erwähnten Gruppe nebeneinander Anwendung finden. Unter einem Füllstoff im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine in der Matrix des thermisch aktivierbaren Verbindungsmittels dispergierte induktive Substanz in Form von Pulver, Flocken oder Körnern zu verstehen. Bei einer Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten und zweiten Verbindungsmittel induktive Füllstoffe umfassen, wobei das erste Verbindungs¬ mittel einen Füllstoff mit einem ersten Füllgrad beziehungs¬ weise mit einer ersten Füllstoffdichte und das zweite Ver- bindungsmittel einen Füllstoff mit einem zweiten Füllgrad beziehungsweise mit einer zweiten Füllstoffdichte umfasst und der erste Füllgrad verschieden von dem zweiten Füllgrad ist . Unter Füllgrad oder Füllstoffdichte im Sinne der vorliegen¬ den Erfindung wird die Partikelkonzentration der induktiven Komponente in dem thermoplastischen Kunststoff verstanden. Diese kann beispielsweise im Bereich zwischen 20 und 83 Ge¬ wichtsprozent betragen. Die durchschnittlichen Partikelgrö- ßen können beispielsweise im Bereich zwischen 1 bis 100 ym betragen .
Bei einer weiteren Variante des Verfahrens gemäß der Erfin¬ dung kann vorgesehen sein, dass die ersten und zweiten Ver- bindungsmittel erste und zweite induktive Füllstoffe umfas¬ sen, wobei der erste induktive Füllstoff eine von dem zwei¬ ten induktiven Füllstoff verschiedene durchschnittliche Korngrößen aufweisen kann.
Bei der Verwendung von Metallpartikeln als Füllstoff kann beispielsweise bei der Schweißung eine unterschiedliche Energiemenge in das erste und zweite Verbindungsmittel durch eine unterschiedliche Konzentration der Metallpartikel oder durch unterschiedliche Größen der Metallpartikel oder bei¬ spielsweise auch durch einen unterschiedlichen ferromagneti- schen Wirkungsgrad der Metallpartikel eingetragen werden. Hier kommt beispielsweise die Verwendung verschiedener Metalle mit unterschiedlichem ferromagnetischen Wirkungsgrad in Betracht.
Bei einer zweckmäßigen Variante des Verfahrens gemäß der Er¬ findung ist vorgesehen, dass als Formteile Halbschalen zur Bildung eines geschlossenen Behälters miteinander ver- schweißt werden.
Die Halbschalen können beispielsweise durch Spritzgießen oder Tiefziehen aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt werden. Diese können beispielsweise jeweils als Laminate un- terschiedlicher thermoplastischer Kunststoffe ausgebildet sein, beispielsweise mit wenigstens einer Barriereschicht für Sauerstoff oder Kohlenwasserstoffe.
Als Verbindungsmittel findet beispielsweise ein Verbindungs- mittel in Form eines geformten Strangs aus thermoplastischem Kunststoff Anwendung.
Ein solcher Strang kann beispielsweise als Meterware oder als fertig konfektioniertes Halbzeug Anwendung finden, bei- spielsweise in Form eines Ringes, der in entsprechende Nuten der Halbschalen eingelegt wird. Die Halbschalen können jeweils mit einem umlaufenden Nutprofil bereitgestellt werden, beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine erste Halb- schale mit einem Nutprofil und eine zweite Halbschale mit einem entsprechenden Federprofil ausgebildet ist. In das Nutprofil beziehungsweise in die Nut des Nutprofils kann ein geformter Strang aus thermoplastischem Kunststoff als Verbindungsmittel eingelegt werden, ein solcher Strang kann al- lerdings auch bereits bei der Herstellung der Halbschale mit eingespritzt oder angespritzt worden sein. Die Nutprofile können in bekannter Art und Weise mit Einformhilfen in Form von beispielsweise Phasen, Einführschrägen, Rundungen oder dergleichen versehen sein.
Bei einer Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Strang einstückig aus dem ersten und dem zweiten Verbindungsmittel zusammengesetzt ist, also bei¬ spielsweise aus zwei verschiedenen Verbindungsmitteln spitz- gegossen, stranggepresst oder extrudiert ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die ersten und zweiten Verbindungsmittel jeweils als geformter Strang aus thermo¬ plastischem Kunststoff bereitgestellt werden und dass das erste Verbindungsmittel in Form eines ersten Strangs und das zweite Verbindungsmittel in Form eines zweiten Strangs mit Abstand in eine oder mehrere umlaufende Nuten einer Halb¬ schale eingelegt werden. Das Gegenprofil beispielsweise der zweiten Halbschale kann beispielsweise als Federprofil ausgebildet sein, das so ge¬ formt ist, dass beim Fügen der Halbschale sicher gestellt wird, dass der plastifizierte Kunststoff des ersten Verbin¬ dungsmittels und der plastifizierte Kunststoff des zweiten Verbindungsmittels räumlich getrennt bleiben, das heißt nicht zusammenlaufen.
Das kann beispielsweise auch dadurch begünstigt werden, dass die induktiven Füllstoffe vor dem Anordnen der Verwendungsmittel zwischen den Kontaktflächen aufmagnetisiert werden oder permanent magnetisiert sind und dass die Verbindungs¬ mittel mit Seiten gleicher magnetischer Polarität einander zugewandt zueinander ausgerichtet werden, so dass durch die hieraus erzeugten Abstoßungskräfte ein Zusammenlaufen der plastifizierten Polymere verhindert wird.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Behäl¬ ter aus thermoplastischem Kunststoff, der aus zwei zueinan- der komplementären Schalen zusammengefügt ist, wobei die Schalen jeweils zwei unterschiedliche thermoplastische Kunststoffe umfassen und im Bereich eines umlaufenden Randes zwischen umlaufenden Kontaktflächen der Ränder der Schalen über erste und zweite thermisch aktivierbare Verbindungsmit- tel, von denen wenigstens eines eine induktive Komponente umfasst, miteinander verschweißt sind, wobei die ersten und zweiten thermisch aktivierbaren Verbindungsmittel jeweils eine unterschiedliche Induktivität aufweisen. Jede der Schalen umfasst vorzugsweise einen vollständig um¬ laufenden Rand mit einer ersten und zweiten Kontaktfläche, wobei die ersten und zweiten Kontaktflächen einer Schale und die ersten und zweiten Kontaktflächen einer komplementären Schale unter Zwischenlage der ersten und zweiten thermisch aktivierbaren Verbindungsmittel miteinander verschweißt sind .
Wenigstens eine der Schalen kann im Bereich der Kontaktflächen ein Nutprofil aufweisen, dass wenigstens ein Verbin- dungsmittel aufweist, beziehungsweise welches wenigstens ein Verbindungsmittel wenigstens teilweise umschließt. Die ande¬ re Kontaktfläche kann beispielsweise ein zu dem Nutprofil komplementäres Federprofil aufweisen, welches unter Zwi- schenlage wenigstens eines Verbindungsmittels in das Nutpro¬ fil der anderen Schale eintaucht.
Bei einer Variante des Behälters gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass jede der Schalen im Bereich der Kontaktflä- chen ein Nutprofil aufweist, dass jeweils ein Profilschenkel eines Nutprofils einer Schale in eine Nut des Nutprofils der jeweils anderen Schale eingreift und dass jedes der Nutpro¬ file ein thermisch aktivierbares Verbindungsmittel aufweist. Der vorstehend beschriebene Behälter wurde vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläu- tert.
Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Ansicht zweier zu verbindender
Formteile aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Stand der Technik,
Figur 2 : eine erste Variante zweier zu verbindender Formteile mittels eines Verfahrens gemäß der Erfindung vor dem Plastifizieren der Verbindungsmittel und gemäß einer ersten Variante des Verfahrens
Figur 3: eine der Figur 2 entsprechende Darstellung gemäß einer zweiten Variante des Verfahrens, Figur 4: schematische Darstellungen zweier Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß der Erfindung ge¬ mäß einer dritten Variante des Verfahrens,
Figur 5: mehrere Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß der Erfindung gemäß einer vierten Variante des Verfahrens, wobei der Zustand vor dem Schweißpro- zess und drei mögliche Zustände nach dem Schweiß- prozess dargestellt sind,
Figur 6: eine schematische Darstellung einer fünften Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung und Figur 7-9: weitere Varianten eines erfindungsgemäßen
Verfahrens in mehreren Verfahrensschritten.
Es wird zunächst Bezug genommen auf die Figur 1, die ein Verfahren zur Verwendung eines Formteils 1 und eines zweiten Formteils 2 aus thermoplastischem Kunststoff veranschauli¬ chen soll. Das erste Formteil 1 und das zweite Formteil 2 können beispielsweise als mehrlagige Halbschalen eines Be¬ hälters aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet sein, die stoßweise, das heißt mit ihren Stirnflächen 3 gegenein- ander zu verschweißen beziehungsweise zu verbinden sind. Die Stirnflächen 3 sowohl des ersten Formteils 1 als auch des zweiten Formteils 2 umfassen erste Kontaktflächen 3a und zweite Kontaktflächen 3b aus unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen, wobei die ersten und zweiten Kontaktflä- chen 3a, 3b jedes der ersten und zweiten Formteile 1, 2 un¬ mittelbar aneinander angrenzen.
Die ersten und zweiten Formteile 1 und 2 sind jeweils aus unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen mit unter- schiedlichen Schmelzpunkten und mit unterschiedlicher Schmelzviskosität ausgebildet.
Gemäß Stand der Technik wäre nun vorgesehen, (Figur 1) zu- nächst einen Schweißspiegel zwischen den Stirnflächen 3 der Formteile anzuordnen und die Stirnflächen 3 der Formteile 1, 2 solange aufzuheizen bis der thermoplastische Kunststoff beider Formteile 1, 2 im Bereich der Stirnflächen 3 plasti- fiziert ist. Sodann würden die Formteile 1, 2 mit ihren Stirnflächen 3 aneinander anliegend unter Aufwendung von Druck zusammengefügt.
Dieses Verfahren hat erkennbar den Nachteil, dass die unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffe im Bereich der Kontaktflächen 3a, 3b ineinander laufen und dass derjenige thermoplastische Kunststoff mit der geringeren Schmelzetem¬ peratur und der geringeren Schmelzeviskosität unter Umständen thermisch zersetzt wird, je nachdem wie hoch der Unterschied der Schmelzetemperaturen und Schmelzeviskositäten zwischen den beiden unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der folgenden Figuren 2 bis 9 erläutert werden. In allen Figuren werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In den Figuren sind die Formteile 1, 2 nur recht schematisch dargestellt. Diese Formteile 1, 2 können beispielsweise Halbschalen eines Behälters sein, wobei in diesem Falle nur eine Teilschnittansicht im Bereich eines umlaufenden Randes der Halbschalen gezeigt ist.
Es wird zunächst Bezug genommen auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 2 und 3. In diesem Falle sind beide Formteile 1, 2 jeweils im Bereich ihrer zu fügenden Kontaktfläche 3a, 3b als Nutprofil ausge¬ bildet, das heißt diese bilden jeweils eine umlaufende Nut 4 aus, in die ein Strang 5 eingelegt ist, welcher ein erstes und ein zweites Verbindungsmittel 6a, 6b umfasst. Das erste Verbindungsmittel 6a umfasst als erste induktive Komponente einen ersten Füllstoff 7a, wohingegen das zweite Verbindungsmittel 6b als zweite induktive Komponente einen zweiten Füllstoff 7b umfasst. Als erster Füllstoff 7a und als zwei¬ ter Füllstoff 7b sind beispielsweise bei dem Ausführungsbei¬ spiel gemäß Figur 2 zwei verschiedene ferromagnetische oder magnetisierbare Substanzen vorgesehen, die einen unterschiedlichen ferromagnetischen Wirkungsgrad aufweisen und die in der thermoplastischen Matrix des ersten Verbindungsmittels 6a und des zweiten Verbindungsmittels 6b dispergiert sind .
Der Strang 5 wurde beispielsweise als geschlossener Ring im Zwei-Komponentenspritzgießverfahren erhalten und in eine Nut 4 eines Formteils 1, 2 eingelegt. Der Strang 5 ist demnach bei den anhand der Figuren 2 und 3 erläuterten Ausführungs¬ beispielen als einteiliges Mehr-Komponentenspritzgussbauteil ausgebildet .
Nachdem der Strang 5 beispielsweise in die Nut 4 des zweiten Formteils 2 eingelegt wurde, kann das erste Formteil 1 so auf das zweite Formteil 2 aufgesetzt werden, dass sich der Strang 5 auch in die Nut 4 des ersten Formteils 1 einfügt. Sodann kann ein nicht dargestellter Induktor beziehungsweise eine nicht dargestellte Magnetfelderzeugungseinrichtung in die Nähe der Kontaktflächen 3a, 3b verbracht werden. Mittels der nicht dargestellten Magnetfelderzeugungseinrichtung wird sodann unter Wechselspannung ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das sowohl auf den ersten Füllstoff 7a als auch auf den zweiten Füllstoff 7b einwirkt und in diesen ebenso ein elektromagnetisches Feld induziert, wodurch der erste Füll¬ stoff 7a und der zweite Füllstoff 7b aufgeheizt werden. Die- se tragen die Wärme in das erste Verbindungsmittel 6a und in das zweite Verbindungsmittel 6b ein, bis das erste und das zweite Verbindungsmittel 6a, 6b aufschmilzt. Dabei kann bei¬ spielsweise je nach Induktivität der Füllstoffe 7a, 7b bei gleicher Matrix der Verbindungsmittel 6a, 6b ein Aufschmel- zen der Verbindungsmittel 6a, 6b zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt oder bei unterschiedlicher Matrix ein Aufschmelzen der Verbindungsmittel 6a, 6b zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgen. Das Aufbringen einer entsprechenden Fügekraft in Richtung auf die Stirnflächen 3 der Formteile 1, 2 be- wirkt eine Verschweißung der Formteile 1, 2 im Bereich der Kontaktflächen 3a, 3b nach Erkalten der Verbindungsmittel 6a, 6b.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der zweite Füllstoff 7b beispielsweise einen höheren ferromagne- tischen Wirkungsgrad als der erste Füllstoff 7a, in Folge dessen das zweite Verbindungsmittel 6b eher aufschmilzt als das erste Verbindungsmittel 6a. Der die zweite Kontaktfläche 3b bildende thermoplastische Kunststoff des ersten Formteils 1 und des zweiten Formteils 2 können beispielsweise eine hö¬ here Schmelztemperatur und eine niedrigere Schmelzviskosität aufweisen als der thermoplastische Kunststoff der ersten Kontaktflächen 3a des ersten und zweiten Formteils 1, 2. Durch das spätere Aufschmelzen des ersten Verbindungsmittels 6a ist der thermoplastische Kunststoff der ersten Kontakt¬ flächen 3a, 3b einer geringeren Wärmeeinwirkung ausgesetzt, so dass zuverlässig verhindert wird, dass eine thermische Zersetzung desjenigen thermoplastischen Kunststoffs stattfindet . Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen umfassen die ersten und zweiten Formteile 1 und 2 jeweils einen thermo¬ plastischen Kunststoff A und einen thermoplastischen Kunst- Stoff B, die verschiedene Schmelzetemperaturen und Schmelze¬ viskositäten aufweisen. Diese Materialkonfiguration gilt für alle beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 3, die ein Ver- fahren mit gleichen Verfahrensabläufen veranschaulichen sollen, wobei jedoch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 der erste Füllstoff 7a in der Matrix des thermoplastischen Kunststoffs des ersten Verbindungsmittels 6a in einer höhe¬ ren Konzentration ( Partikeldicht/höherer Füllgrad) vorhanden ist als der zweite Füllstoff 7b in der Matrix des thermo¬ plastischen Kunststoffs des zweiten Verbindungsmittels 6b. Demzufolge wird bei gleicher Einwirkung des elektromagneti¬ schen Feldes der thermoplastische Kunststoff des ersten Ver¬ bindungsmittels 6a schneller schmelzen als derjenige des zweiten Verbindungsmittels 6b.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 2 und 3 ist vorge¬ sehen, dass sowohl das erste Formteil 1 als auch das zweite Formteil 2 jeweils im Bereich der ersten und zweiten Kon- taktflächen 3a, 3b ein Nutprofil aufweisen. Tatsächlich kann nur eines der Formteile 1, 2 ein Nutprofil aufweisen, wohingegen das andere Formteil 1, 2 jeweils eine stumpfe Stirn¬ fläche 3 aufweisen kann. Anhand von Figur 5 werden zwei weitere Ausführungsbeispiele erläutert, bei welchem das zweite Formteil 2 beispielsweise ein Nutprofil aufweist, das heißt im Bereich der ersten und zweiten Kontaktfläche 3a, 3b mit einer umlaufenden Nut 4 versehen ist, wohingegen das erste Formteil 1 ein Federpro- fil mit einem eine Feder bildenden Vorsprung 8 aufweist. Figur 5 zeigt von links nach rechts zunächst den Zustand der Formteile 1, 2 vor den Verfahrensschritten Plastifizieren und Fügen (Fig. 5a), wohingegen die weiteren Abbildungen von links nach rechts drei verschiedene mögliche Endkonfigura¬ tionen der Formteile 1, 2 nach dem Fügen darstellen. Im Übrigen entspricht aber die Ausbildung des Strangs 5, bei¬ spielsweise als Zwei-Komponentenring derjenigen gemäß den Figuren 2 und 3.
Die Geometrie des Strangs 5 ist so bemessen, dass das Ein¬ tauchen des Vorsprungs 8 des ersten Formteils 1 in die Nut 4 des zweiten Formteils 2 ein Auseinanderlaufen des plastifi- zierten thermoplastischen Kunststoffs des ersten und des zweiten Verbindungsmittels 6a, 6b begünstigt. Je nach Bemes¬ sung der Größe des Strangs 5 kann der plastifizierte thermo¬ plastische Kunststoff der Verbindungsmittel 6a, 6b in die zwischen dem ersten und zweiten Formteil 1, 2 nach dem Verschweißen gebildete Fuge 9 eindringen und dort eine zusätz- liehe Verschweißung und/oder Abdichtung bilden (siehe Abbildung 5b) . Bei entsprechend anderer Bemessung der Masse des Strangs 5 und entsprechender Fügekraft kann das in Abbildung 5c dargestellte Ergebnis erzielt werden, bei welcher die Fu¬ ge 9 zwischen dem ersten Formteil 1 und dem zweiten Formteil 2 außerhalb der Nut 4 im Wesentlichen frei von Verbindungs¬ mittel ist.
Bei einer entsprechenden Wahl der Fügekraft kann gemäß Abbildung 5d die Fuge 9 einen beiderseits des Vorsprungs 8 of- fenen Spalt bilden.
Es wird nunmehr Bezug genommen auf Figur 4, die eine Verfahrensvariante veranschaulicht, die vergleichbar mit derjeni¬ gen in Figur 5 ist, wobei das Ausführungsbeispiel gemäß Fi- gur 4 sich von demjenigen in Figur 5 dadurch unterscheidet, dass anstelle eines einzigen Strangs 5 zwei verschiedene Stränge 5 in die Nut 4 des zweiten Formteils 2 eingelegt wurden. Die Stränge 5 umfassen, wie anhand der übrigen Aus- führungsbeispiele beschrieben, ein erstes Verbindungsmittel 6a und ein zweites Verbindungsmittel 6b sowie einen ersten Füllstoff 7a und einen zweiten Füllstoff 7b. Bei der in Fi¬ gur 4a dargestellten Variante ist der in der Abbildung links dargestellte Strang 5a aus den ersten Verbindungsmittel 6a ausgebildet und umfasst einen ersten Füllstoff, der rechts dargestellte Strang 5b ist aus einem zweiten Verbindungsmit¬ tel 6b ausgebildet und umfasst einen zweiten Füllstoff 7b. Die Bereitstellung der Verbindungsmittel 6a, 6b in zwei ver¬ schiedenen Strängen 5a, 5b bewirkt eine Trennung der plasti- fizierten Verbindungsmittel 6a und 6b nach dem Fügen der Formteile 1 und 2, wie dies in Figur 4b andeutungsweise dar¬ gestellt ist.
Eine weitere Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung wird nun anhand von Figur 6 veranschaulicht. Beide Formteile 1, 2 sind im Bereich ihrer Kontaktflächen 3a, 3b jeweils als Nutprofile ausgebildet. Jedes der Nutprofile umfasst einen die jeweilige Nut 4 begrenzenden ersten Profilschenkel 9a und einen zweiten Profilschenkel 9b. Die Dicke der Profil- Schenkel 9a und 9b ist so bemessen, dass beispielsweise der erste Profilschenkel 9a des zweiten Formteils 2 in die Nut 4 des ersten Formteils 1 eintauchen kann und der zweite Pro¬ filschenkel 9b des ersten Formteils 1 in die Nut 4 des zwei¬ ten Formteils 2 eintauchen kann. Die Nut 4 des ersten Form- teils 1 nimmt ein erstes Verbindungsmittel 6a auf und die Nut 4 des zweiten Formteils 2 nimmt ein zweites Verbindungs¬ mittel 6b auf. Das erste Verbindungsmittel 6a und das zweite Verbindungsmittel 6b umfassen Füllstoffe unterschiedlicher Induktivitäten, wie bei allen zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen auch.
Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen können die unterschiedlichen Induktivitäten entweder durch einen unterschiedlichen Füllgrad, durch eine unterschiedliche Korngröße oder Geometrie der Füllstoffe oder aber auch durch einen unterschiedlich ferromagnetischen Wirkungsgrad der Füllstoffe erzielt werden.
Bei der Variante des Verfahrens gemäß Figur 6 werden die Verbindungsmittel 6a und 6b durch die Einwirkung einer Ma¬ gnetfelderzeugungseinrichtung aufgeheizt, wobei aufgrund der unterschiedlichen Induktivitäten der Füllstoffe die Plasti- fizierung des ersten Verbindungsmittels 6a und des zweiten Verbindungsmittels 6b so erfolgen kann, dass den unter¬ schiedlichen Schmelzpunkten der Materialien A und B Rechnung getragen wird. Unmittelbar im Anschluss hieran kann ein Fügen des ersten Formteils und des zweiten Formteils miteinan- der stattfinden, wobei der erste Profilschenkel 9a des zwei¬ ten Formteils 2 in die Nut 4 des ersten Formteils 1 ein¬ taucht und der zweite Profilschenkel 9b des ersten Formteils 1 in die Nut 4 des zweiten Formteils 2b eintaucht. Aufgrund der Geometrie der Nutprofile sind die Verbindungsmittel 6a und 6b vollständig voneinander getrennt, ein Ineinanderflie¬ ßen derselben ist ausgeschlossen.
Eine weitere Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung wird nun anhand der Figuren 7 bis 9 erläutert. Die Ausbil- dung des ersten Formteils 1 und des zweiten Formteils 2 bei den Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 7 bis 9 entspricht derjenigen in Figur 4, mit dem Unterschied, dass, wie das andeutungsweise dargestellt ist, die Stränge 5a und 5b je¬ weils vor dem Einlegen in die Nut 4 aufmagnetisiert wurden, so dass diese jeweils einen Nordpol und einen Südpol bilden. Figur 7 zeigt den Zustand vor dem Fügen der Formteile 1 und 2, die Figuren 8 und 9 zeigen den Zustand der Formteile 1, 2 während und nach dem Fügen. Die Stränge 5 werden in der Nut 4 so ausgerichtet, dass gleiche Pole beziehungsweise Polari¬ täten der Stränge 5 einander zugewandt sind, wodurch ein Abstoßungseffekt erzeugt wird, der während und nach dem Fügen einen Luftspalt 10 zwischen den Verbindungsmitteln 6a und 6b erzeugt .
Bezugs zeichenliste
1 Erstes Formteil
2 zweites Formteil
3 Stirnflächen der Formteile
3a erste Kontaktfläche
3b zweite Kontaktfläche
4 Nut
5 Strang
5a Strang
5b Strang
6a erstes Verbindungsmittel
6b zweites Verbindungsmittel
7a erster Füllstoff
7b zweiter Füllstoff
8 Vorsprung
9 Fuge
9a erster Profilschenkel
9b zweiter Profilschenkel 10 Luftspalt

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum elektromagnetischen Schweißen von ersten und zweiten Formteilen (1, 2) aus thermoplastischem Kunststoff im Bereich von miteinander zu verbinden Kontaktflächen der ersten und zweiten Formteile (1, 2) unter Verwendung eines thermisch aktivierbaren Verbindungsmittels (6a, 6b) mit einer induktiven Komponente und unter Verwendung einer Magnetfelderzeugungseinrichtung, wobei jedes der ersten und zweiten Formteile (1, 2) erste und zweite
Kontaktflächen (3a, 3b) aus unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen (A, B) aufweist und die ersten und zweiten Kontaktflächen (3a, 3b) jedes der ersten und zweiten Formteile (1, 2) aneinander angrenzen, wobei die thermisch aktivierbaren Verbindungsmit¬ tel ein erstes
Verbindungsmittel (6a) aus einem ersten thermo¬ plastischen Kunststoff und ein zweites Verbindungsmittel (6b) aus einem zweiten thermoplasti¬ schen Kunststoff umfassen, wobei wenigstens eines der ersten und zweiten Ver¬ bindungsmittel (6a, 6b) eine induktive Komponente umfasst .
Anordnen der Verbindungsmittel (6a, 6b) zwischen den ersten und zweiten Kontaktflächen (3a, 3b) des ersten Formteils (1) und den ersten und zweiten Kontaktflächen (3a, 3b) des zweiten Formteils (2) so, dass eines der ersten und zweiten Verbindungs¬ mittel (6a, 6b) jeweils zwischen zwei ersten oder zwischen zwei zweiten Kontaktflächen des ersten und zweiten Formteils (1, 2) angeordnet ist,
Plastifizieren der ersten und zweiten Verbindungsmittel (6a, 6b) mittels der Magnetfelderzeugungs¬ einrichtung und
Fügen der ersten und zweiten Kontaktflächen (3a, 3b) des ersten Formteils (1) und der ersten und zweiten Kontaktflächen (3a, 3b) des zweiten Formteils (2) gegeneinander und gegen die dazwischen angeordneten plastifizierten Verbindungsmittel
(6a, 6b) .
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsmittel (6a) eine erste induktive Komponente und das zweite Verbindungsmittel (6b) eine zweite induktive Komponente umfasst und wobei die In¬ duktivität der ersten induktiven Komponente verschieden von derjenigen der zweiten induktiven Komponente ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsmittel (6a) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, der mit dem thermoplastischen Kunststoff der ersten Kontaktfläche (3a) des ersten und zweiten Formteils (1, 2) im Sinne einer Verschweißbarkeit kompatibel ist und dass das zweite Verbindungsmittel (6b) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, der mit dem zweiten thermoplasti¬ schen Kunststoff der zweiten Kontaktfläche (4) des ers¬ ten und des zweiten Formteils (1, 2) im Sinne einer Verschweißbarkeit kompatibel ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (6a, 6b) in¬ duktive Füllstoffe als induktive Komponenten umfassen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die induktiven Füllstoffe ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend Eisenmetalle, Kohlenstoffe, Kobalt, Nickel, Lanthanoide oder Mischungen daraus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Verbindungsmittel (6a, 6b) induktive Füllstoffe umfassen, wobei das erste Verbindungsmittel (6a) einen von dem zweiten Verbindungsmittel (6b) verschiedene materialbedingte Indukti¬ vität aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Verbindungsmittel (6a, 6b) induktive Füllstoffe umfassen, wobei das erste Verbindungsmittel (6a) einen Füllstoff mit einem ersten Füllgrad und das zweite Verbindungsmittel (6b) ein Füllstoff mit einem zweiten Füllgrad umfasst und der erste Füllgrad verschieden von dem zweiten Füllgrad ist .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Verbindungsmittel (6a, 6b) erste und zweite induktive Füllstoffe (7a, 7b) umfassen, wobei der erste induktive Füllstoff (7a) eine von dem zweiten induktiven Füllstoff (7b) verschiedene durchschnittliche Korngröße aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass als Formteile (1, 2) Halbschalen zur Bildung eines geschlossenen Behälters miteinander verschweißt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsmittel (1, 2) Verbin¬ dungsmittel in Form eines geformten Strangs (5) aus thermoplastischem Kunststoff Anwendung finden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang (5) einstückig aus dem ersten und dem zweiten Verbindungsmittel (6a, 6b) zusammengesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Halbschale im Bereich der Kontakt¬ flächen (3a, 3b) eine umlaufende Nut (4) aufweist, in die der Strang (5) eingelegt oder eingespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Verbindungsmittel (6a, 6b) jeweils als geformter Strang (5) aus thermoplastischem Kunststoff bereitgestellt werden und dass das erste Verbindungsmittel (6a) in Form eines ersten Strangs (5a) und das zweite Verbindungsmittel (6b) in Form ei¬ nes zweiten Strangs (5b) mit Abstand zueinander in eine umlaufende Nut (4) einer Halbschale eingelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die induktiven Füllstoffe vor dem Anordnen der Verbindungsmittel (6a, 6b) zwischen den Kontaktflächen (3a, 3b) aufmagnetisiert werden oder permanent magneti- siert sind und dass die Verbindungsmittel (6a, 6b) mit Seiten gleicher magnetischer Polarität einander zugewandt zueinander ausgerichtet werden.
15. Behälter aus thermoplastischem Kunststoff, der aus zwei zueinander komplementären Schalen zusammengefügt ist, wobei die Schalen jeweils zwei unterschiedliche thermo¬ plastische Kunststoffe umfassen und jeweils im Bereich eines umlaufenden Randes zwischen umlaufenden Kontaktflächen (3a, 3b) der Ränder der Schalen über erste und zweite thermisch aktivierbare Verbindungsmittel (6a, 6b) , von denen wenigstens eines eine induktive Kompo¬ nente umfasst, miteinander verschweißt sind, wobei die ersten und zweiten thermisch aktivierbaren Verbindungsmittel (6a, 6b) jeweils eine unterschiedliche Indukti¬ vität aufweisen. 16. Behälter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schalen im Bereich der Kontaktflä¬ chen (3a, 3b) ein Nutprofil aufweist, das wenigstens ein thermisch aktivierbares Verbindungsmittel (6a, 6b) aufweist .
17. Behälter nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schalen im Bereich der Kontaktflächen (3a, 3b) ein Nutprofil aufweist, dass jeweils ein Profilschenkel (9a, 9b) eines Nutprofils einer Schale in eine Nut (4) des Nutprofils der jeweils anderen Schale eingreift und dass jedes der Nutprofile ein thermisch aktivierbares Verbindungsmittel (6a, 6b) aufweist . 18. Behälter nach einem der Ansprüche 15-17, erhalten nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-14.
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