DE2137053A1

DE2137053A1 - Verfahren zum Verbinden poröser thermoplastischer Polyolefine

Info

Publication number: DE2137053A1
Application number: DE19712137053
Authority: DE
Inventors: Robe/t John Ipswich Suffolk Southgate (Großbritannien)
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1971-07-23
Publication date: 1972-01-27
Also published as: AU459609B2; FR2099576A1; DE2137053C3; GB1295690A; AU3157171A; FR2099576B1; DE2137053B2

Description

PATENTANWÄLTE	2137053
Dipi.-chem. Dr. D. Thomsen Dipi.-mg. H.Tiedfke Dipl.-Chem. G. BÜhlilig Dipl.-Ing, R. ΚίΠΠβ	MÖNCHEN 15 KAISER-LUDWIG-PLATZ β TEL 0811/530211 530212 CABLES: THOPATENT TELEX: FOLGT
* Dipi.-mg. W. We in kau ff	FRANKFURT (MAIN) SO FUCHSHOHI. 71 TEL. 0611/514866

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8000 München 15 23. Juli 1971

Imperial Chemical Industries Limited London (Großbritannien)

Verfahren zum Verbinden poröser thermoplastischer Polyolefine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden poröser thermoplastischer Polyolefine, insbesondere zum Verbinden geschäumter Polyolefinfilme.

Bisherige Verfahren, welche zum Verbinden thermoplastischer

Materialien angewandt worden sind, bestehen darin, daß man über-

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einandergelegte Stücke des Thermoplasten, direkter Hitze und Druck unterwirft. Dies erfordert das Erhitzen der Oberfläche des Thermoplasten in Nachbarschaft des Heizelementes und ist daher ungeeignet zum Verbinden geschäumter Thermoplasten, weil die geschäumte Struktur längs der Bindungszone dazu neigt, zerstört zu werden. Dies führt zu einer unansehnlichen und rauhen, unregelmäßigen Zone auf den Gegenstand.

In der USA-Patentschrift 2 859 153 ist vorgeschlagen worden, geschäumte Thermoplasten dadurch zu verschweißen, daß man die zu verschweißenden Oberflächen mit einer Lösung einer Substanz überzieht, welche ein Dipolmoment zwischen 1 und ^ besitzt, daß man das Lösungsmittel abdampft, daß man dann die überzogenen Oberflächen miteinander in Berührung bringt, und daß man verschweißt, indem man die miteinander in Berührung gebrachten Oberflächen dem Hochfrequenzerhitzen unterwirft.

Gemäß dieser Vorveröffentlichung ist es erforderlich, das Lösungsmittel vor dem Verschweißen abzudampfen, um eine gute Verschweißung zu erzielen.

Es wurde nunmehr ein Verfahren zum Verschweißen bestimmter Polyolefinschäume ersonnen, wobei ein solches getrenntes Eindampfen unnötig ist.

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In Soviet Plastics, 7. Juli 1962, Seiten 29 bis 31, ist auch vorgeschlagen worden, zellförmige Thermoplasten dadurch zu verschweißen, daß man das zellförmige Material mit einem Klebemittel oder Wasser überzieht, daß man die Oberflächen miteinander in Berührung bringt, und daß man durch Hochfrequenzerhitzen heizt. Dieser Aufsatz gibt an, daß Wasser nur eine geeignete Verschweißung ergibt,,wenn zellförmiges Polyvinylchlorid miteinander verbunden wird, während für Stoffe wie zellförmiges Polystyrol, ein hitzeaktivierbarer Klebstoff "wie Harnstoff-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd oder ein Phenol-Formaldehydharz erforderlich ist.

Nunmehr wurde gefunden, daß unter bestimmten Bedingungen, bestimmte Polyolefinschäume unter Verwendung eines flüssigen Mediums, welches frei von hitzeaktivierbarem Klebstoff ist, verbunden werden können.

Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Verfahren zum Binden einer ^ Bahn aus porösem, aliphatischem Polyolefinmaterial an ein Substrat geschaffen, wobei das Polyolefinmaterial eine Porosität

— 2 3 2 zu Luft von mindestens 0,5 χ 10 cm /cm see. cm und eine Dicke von weniger als 1,5 mm besitzt. Bei diesem Verfahren bringt man eine flüssige Masse, welche

a) das poröse Polyolefinmaterial und das Substrat benetzt,

b) frei von hitzeaktivierbarem Klebstoff ist, und

c) eine Leitfähigkeit von mindestens 1 χ 10- mhos cm

O Siemens cm

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( = l,O5 χ 10 Siemens cm"¹) besitzt,

-in

zwischen das poröse Polyolefinmaterial und das Substrat, bringt das poröse Polyolefin und das Substrat in Berührung miteinander, und unterwirft dem Hochfrequenzerhitzen bei einer Frequenz von mindestens 25 mHz, wodurch das poröse Polyolefinmaterial an seiner Zwischenfläche mit der flüssigen Masse auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes der flüssigen Masse und oberhalb des Schmelzpunktes des Polyo.lefinmaterials erhitzt wird, so daß das Polyolefinmaterial sich an das Substrat bindet und die Flüssigkeit verdampft, wobei das Substrat entweder einen ähnlichen Schmelzpunkt gegenüber dem porösen Polyolefin besitzt und dadurch Substrat und poröses Polyolefin während des Verschweißens miteinander verschmelzen, oder das Substrat eine offene Struktur besitzt und dadurch das poröse Polyolefin durchfließt und sich während des Verschweißens mit den Zwischenräumen bzw. Fugen des Substrats mechanisch verriegelt bzw. verblockt. Die Erfindung beinhaltet das Binden einer porösen Polyolefinbahn mit einer

-2 3 2 Porosität gegen Luft von mindestens 0,5 χ 10 cm /cm sec. cm an ein Substrat durch Zwischenlegen einer flüssigen Substanz mit einer Leitfähigkeit von mindestens 1,O5 χ IO S cm zwischen den Schaum und das Substrat, und Aussetzen des Systems einem Druck und einem Hochfrequenzerhitzen, damit die Substanz so erhitzt wird, daß der Thermoplast zur Bewirkung einer Bindung schmilzt.

Zu verwendbaren aliphatischen Polyolefinen zählen Homopolymere des Äthylens (sowohl hoher als auch geringer Dichte), Copoly-

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mere des Äthylens mit untergeordneten Mengen, beispielsweise bis zu 25 Gew.-%, an Comonomeren wie Propylen oder Vinylacetat» Homopolymere des Propylens oder Copolymere des Propylens mit untergeordneten Mengen, beispielsweise bis zu 25 Gew.-%, an Comonomeren wie Äthylen, und Homopolymere und Copolymere von ^-Methylpenten-l, beispielsweise bis zu 25 Gew.-%. Gemische solcher Polymerer können verwendet werden. Die Erfindung ist insbesondere geeignet zum Verbinden offener Zellschäume aus Polyäthylen geringer Dichte ä (spezifisches Gewicht geringer als 0,9¹O.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann angewandt werden^ um poröse Polyolefine an mannigfache Substrate zu binden. Besonders können dünne, offenzellige Schaumblätter gebunden werden und ganz besonders können zwei solcher geschäumter Blätter oder Filme miteinander verbunden werden. Solche Blätter oder Filme der erforderlichen Porosität können nach dem Verfahren bereitet werden, welches in der britischen Patentschrift 1 220 053 beschrieben ist. Man kann aber auch die poröse Bahn an andere Thermoplasten oder gewobene Bahnen binden. Zu anderen porösen Bahnen, welche verwendet werden können, zählen Filme, welche zum Erzeugen kleiner Löcher in diesen, behandelt worden sind, und poröse gewobene oder nicht-gewobene fasrige Bahnen wie durch Spinnen gebundene, fasrige Bahnen, Es ist erforderlich, daß entweder das Substrat, mit welchem das poröse Polyolefin verschweißt werden soll, einen ähnlichen Schmelzpunkt gegenüber dem porösen Polyolefin besitzt, so daß beide beim Verschweißen miteinander verschmelzen, oder

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daß das Substrat eine offene Struktur besitzt, so daß das poröse Polyolefin während des Verschweißens durch die Fugen des Substrats hindurchfließen und sich so damit mechanisch verriegeln kann.

So können beispielsweise Bahnen aus Polyäthylenschaum an geschäumte oder ungeschäumte Substrate aus Polyäthylen oder an nicht-gewobene Polyäthylenbahnen gebunden werden. In gleicher Weise können Bahnen aus geschäumtem Polypropylen an geschäumte oder ungeschäumte Substrate aus Polypropylen gebunden werden. Auch können geschäumte Polyolefine an Baumwollgewebebahnen gebunden werden, wobei das Polyolefin durch die Fugen des Gewebes fließt und die Schaumbahn mechanisch mit dem Substrat verriegelt.

Wenn gewünscht, können etliche Bahnschichten verwendet werdenj wobei die flüssige Masse zwischen jeder Schicht eingelegt ist. Das Verfahren ist besonders geeignet zum Verbinden zweier Blätter des geschäumten Polyolefins miteinander, wodurch ermöglicht wird, Behälter wie Säcke, und Bettleinen wie Kissenbezüge, aus geschäumten Filmen herzustellen. Das erfindungsgamäße Verfahren kann auch angewandt werden, um aus geschäumter; Polyolefinen Kleidungsstücke herzustellen. Auf diese Weise können die Mähte durch Verschweißen gebildet werden anstelle des zeitraubenden Vernähens.

Die flüssige Masse, welche zwischen dem porösen Po lye! _; fin und dem Substrat zwischengelegt wird, muß, abgesehen davon» c; ^:.

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sie frei von hitze aktivierbarem Klebstoff ist, einer Anzahl an Erfordernissen gerecht werden.

Erstens muß die flüssige Masse das poröse Polyolefin benetzen, da sonst ein befriedigendes Verschweißen nicht erzielbar ist. Aus diesem Grunde ist Wasser, welches den anderen Erfordernissen der flüssigen Masse mindestens insoweit entspricht, als es das Verschweißen offenzelliger Polyäthylenschäume betrifft, g nicht geeignet. Jedoch eine wäßrige Lösung eines oberflächenaktiven Mittels, benetzt poröse Polyolefinbahnen und kann daher in einigen Fällen als die flüssige Masse verwendet werden, VIo wäßrige Lösungen nicht geeignet sind, weil sie in einem bestimmten Fall nicht allen Anforderungen entsprechen und daher andere Flüssigkeiten verwendet werden, kann es auch erforderlich sein, in die anderen Flüssigkeiten oberflächenaktive Mittel einzuverleiben, damit sich ein Benetzen des Schaumes ergibt.

Die Menge an verwendetem oberflächenaktiven Mittel ist ™ unwesentlich, vorausgesetzt, daß sie ausreichend ist, um die Lösung zum Benetzen der porösen Polyolefinbahn zu veranlassen. Insbesondere wurde gefunden, daß Mengen an oberflächenaktivem Mittel von 0,5 bis 5 Gew.-% der flüssigen Masse geeignet sind. Bei Verwendung einer Lösung oberflächenaktiven Mittels wurde gefunden, daß das oberflächenaktive Mittel vorzugsweise ein solches ist» welches beim Siedepunkt des in der flüssigen Masse verwendeten Lösungsmittels, beispielsweise Wasser, fest ist. Zu Beispielen geeigneter oberflächenaktiver Mittel zählen die

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anionischen, als oberflächenaktive Mittel wirksamen Alkalisalze wie Natrium-aikylbenzolsulfonate, Natrium-alkylsulfate, Natrium- «Halkylsulfosuccinate, Natrium-(alkylsubstituierte Diphenyläther)-sulfonate, insbesondere Natrium-dodecylbenzolsulfonat, Natriumdiisobutyl-sulfosuccinat, Natrium-dioctylsulfosuccinat und Natrium-laurylsulfat.

Die nichtionischen und kationischen oberflächenaktiven Mittelwie Äthylenoxydkondensate mit Alkylphenolen oder Aminen neigen dazu, beim Siedepunkt des Lösungsmittels Flüssigkeiten zu sein und.ergeben schwächere Bindungen.

Jedoch Gemische eines anionischen oberflächenaktiven Mittels, welches beim Siedepunkt fest ist, und eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, welches beim Siedepunkt des Lösungsmittels flüssig ist, ergeben gute Resultate.

Ein anderes Erfordernis für die flüssige Masse besteht darin, daß sie eine Leitfähigkeit von mindestens l,O5 χ IO S cm besitzt. Flüssigkeiten mit niedrigeren Leitfähigkeiten besitzen nicht einen genügend hohen Verlustfaktor in dem praktischen Frequenzbereich, welcher zur Erzeugung hinreichender Hitze zwecks Verursachung der Bildung einer guten Verschweißung brauchbar ist. Wie nachstehend erläutert wird, sind die Verschweißungsbedingungen umso kritischer, je geringer die Leitfähigkeit ist

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und daher ist die Verwendung von Flüssigkeiten bevorzugt, welche Leitfähigkeiten gut oberhalb von 1/05 κ 10 S cm" besitzen» Die hinreichende Leitfähigkeit kann gewährleistet werden, indem man einen geeigneten Elektrolyten verwendet, welcher in der flüssigen Masse aufgelöst ist. Im Gegensatz zu der Feststellung in der USA-Patentschrift 2 859 15 3, daß starke Elektrolyte wie Natriumchlorid nicht verwendet werden können, wurde nunmehr gefunden, daß die Verwendung solch starker Elektrolyte bei dieser g Erfindung sehr wirksam ist.

Es wurde gefunden, daß zum Verschweißen porösen Polyäthylens, die Konzentration an Elektrolyt geringe Auswirkung auf den Schweißprozeß besitzt. Eine wäßrige Lösung, welche mindestens 0,3 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Ge-. wicht der wäßrigen Lösung eines Elektrolyten wie Natriumchlorid enthält, liefert für poröses Polyäthylen gute Ergebnisse.

Es wird angenommen, daß beim Verschweißen der Hochfrequenz- ™ strom veranlaßt, daß in der flüssigen Masse Wärme erzeugt wird, welche das Polyolefin verschmilzt und die Flüssigkeit verdampft. Der Dampf diffundiert aus der Zwischenfläche zwischen porösem Polyolefin und Substrat in das poröse Polyolefin weg. Aus diesem Grunde sollte das poröse Polyolefin eine Porosität gegen

-2 3 2
Luft von mindestens 0,5 χ 10 cm /cm see. cm (gemessen nach British Standard 2925) besitzen, Bahnen mit geringerer Porosität

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können nicht befriedigend verschweißt werden, weil die verdampfte Flüssigkeit nicht rasch genug von der Zwischenfläche fortdiffundieren kann und so eine Schicht der flüssigen Masse zwischen dem verschmolzenen Polyolefin und dem Substrat eingeschlossen wird, was das Bilden einer befriedigenden Ver«- schweißung verhindert.

Die Porosität der porösen Bahn gewährleistet auch, daß die flüssige Hasse in die poröse Bahn eindringt und sie über den gewünschten Verschweißungsbezirk hinweg einheitlich benetzt.

Der Siedepunkt der flüssigen Masse sollte nicht so hoch sein, daß das poröse Polyolefin auf eine Temperatur zu weit oberhalb seines Schmelzpunktes erhitzt wird, bevor die verdampfte Flüssigkeit abdiffundiert ist, denn dies führt zu der Gefahr eines Abbaues der porösen Struktur. Vorzugsweise besitzt die Flüssigkeit einen Siedepunkt unterhalb des Schmelzpunktes des Polyolefins. Für Polyäthylen ist Wasser eine geeignete Flüssigkeit, vorausgesetzt, daß es ein oberflächenaktives Mittel enthält.

Jedoch beim Verschweißen höher schmelzender Polyolefine wie Polypropylen odar Poly-4-methyl-penten-l wurde gefunden, daß es erforderlich ist, eine hinreichende Menge von Substanz guter elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise von Elektrolyt wie

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Natriumchlorid» in die wäßrige Lösung oberflächenaktiven Mittels einzuverleiben» damit die Wärme in der flüssigen Masse durch den Hochfrequenzstroro hinreichend rasch erzeugt wird und dadurch das Polyolefin auf seine Verschmelzungstemperatur erhitzt wird, bevor die verdampfte Flüssigkeit aus dem Verschweißungsbezirk

abdiffundiert ist. Es wurde gefunden, daß wäßrige Lösungen mit einem Gehalt an 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Elektrolytmasse, zum Verschweißen höher schmelzender Polyolefine befriedigend sind. Die Anwesenheit des Elektrolyten erhöht auch den Siedepunkt der flüssigen Masse.in gewissem Ausmaß und beim Verdampfen des Wassers bleibt der feste Elektrolyt über den Verschweißungsbezirk verteilt und das Erhitzen des Polyolefins kann durch Hochfrequenzerhitzung dieses festen Elektrolyten vollzogen werden.

Zum Verschweißen von Polyolefinen mit höherem Schmelzpunkt kann man aber auch höher siedende Flüssigkeiten wie Propionsäurelösungen verwenden.

Es ist wichtig, daß die flüssige Masse, welche zwischen den porösen Thermoplasten und das Substrat eingelegt wird, über den gesamten Bezirk wirksam ist, wo die Verbindung gebildet werden soll. Wenn eine LinienverSchweißung gewünscht wird,so ist es wichtig, daß die Flüssigkeit hinreichend viskos ist und beim Aufbringen im wesentlichen auf einer Linie liegt. Wo die

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flüssige Masse ein wäßriges Medium ist, ist es demzufolge bevorzugt, daß das Medium ein. Dickungsmittel enthält, um seine Viskosität zu steigern. Zu Beispielen geeigneter Dickungsmittel zählen was serlösliche Tapetenkleister, welche gewöhnlich hochmolekulare Verbindungen sind wie beispielsweise Hydroxymethylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, Hydroxypropyl-methylcellulose, Methylcellulose, Natrium-carboxymethylcellulose, verätherte Cellulose und deren Salze, pflanzliche Gummiarten, beispielsweise Gummi arabicum oder Tragacanthgummi, Stärkeäther, lösliche Stärke, Dextrine, Alginate, Casein, Gelatine, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat.

Es wurde gefunden, daß wäßrige Lösungen mit einem Gehalt an 0,5 bis 3 Gew.-% eines solchen Dickungsmittels, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung, besonders gute Ergebnisse mit sich bringen»

Die Verbindung zwischen dem porösen Polyolefin und dem Substrat wird gebildet, indem man die flüssige Masse zwischen das poröse Polyolefin und das Substrat über den gewünschten Verschweißungsbezirk bringt und man die so gebildete Verbundstruktur dem Hochfrequenzerhitzen unterwirft. Durch die Anwendung des Hochfrequenzerhitzens kann die äußere Oberfläche des porösen Polyolefins bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Polyolefins gehalten werden, so daß die poröse Struktur» beibehalten werden kann_s

Di© optimale Menge an flüssig©»» Masse_s welehe auf den Schweißbesirk aufgebracht wird₈ findet man am besten durch einfachen Versuch₉ doch wurde gefunden₉ daß Mengen zwischen 5 und 5O₈ vorzugsweise zwischen 10 und 30 g ι besonders geeignet sind. Geringere Mengen können ein unzureichendes Erhitzen ergeben_s während es beim Verwenden größerer Mengen schwierig sein kann«, daß sichergestellt ist₉ daß die gesamte-verdampfte Flüssigkeit während des Verschweißen durch das poröse Polyolefin hindurchdiffundiert und daß dadurch der Kontakt der porösen Polyolefin-bahn mit dem Substrat verhindert werden kann₀

Die Dicke der bzw«, jeder porösen Polyolefinbahn sollt© geringer als I₉S jam sein₉ da man sonst beim Hindurchgehen eines Hochfrequenzstroraes sur Sieherstellung einer angemessenen Erhitzung an der Zwischenfläche_s Schwierigkeiten begegnet=

Der Verbundst©ff_s welcher aus dem Substrat und dem

porösen Thermoplasten' mit zwischengeschichteter flüssiger Masse ™ besteht;, kann zweckmäßig verschweißt werden₉ indem man ihn zwischen zwei Elektroden einklemmt^welchen Hochfrequenzstrom zugeführt wirdo Der Druck_s welchem der Verbundstoff ausgesetzt wird₉ ist von der Dicke und der Art des geschäumten Thermoplasten und dtss Substrats abhängig. Er· sollte jedoch die poröse Struktur nicht zerstören und es wurde gefunden„ daß zum Verbiadeis awoier poröser Polyäthylenfilme„ wovon jeder Qtwa

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0,5 rom dick ist₉ ein Druek von nicht großes» als 9 kg cwT* ausreichend ist.

Wie VOf⁸Stehend erwähnt, sinjd die fersehweißungsfoedingungen umso kritisches^ ja geringer- die Leitfähigkeit der flüssigen Masse ist. Die Wärmemengeg welche durcii einen über das flüssige Medium angelegten Hochfrequenzstrom erzeugt wird, steigert sich mit der Erhöhung der Frequenz. Bei relativ niedrigen Frequenzen der Größenordnung von 25 bis 30 mKz» kann "die Strommengö« welche erforderlich ist₃ 'um den nötigen Erhitzungsgpad - zur Bewirkimg des Verschweißen zu erzielen, dicht bsi derjenigen liegen, bei welcher der Spannungsabfall durch das por-öse Polyolefin,, der Durchschlagspannung des Polyolefins gleich k&w^rz, Ein Steigern des Stromes über diese Höhe führt zum elefcfcl^sl- 'ir Durchschlag des porösen Polyolefins mit sieh ergebender- Lichtbogenbildung zwischen den Elektroden der VerschweißuagavöErichtung. Je grosser die Leitfähigkeit der flüssigen Mssg® in·*: _a uraso geringer ist der Mindestwert des Stromes, welcher- erforderlich, ist, um eine befriedigende Verschweißung bei einer gegebenen Frequenz zu erzielen, und daher» wird der Bereich der Ströme zwischen demjenigen, weichen erforderlich ist, um eine befriedigende Verschweißung zu erzielen, und demjenigen, welcher zu einem Spannungsäbfall i® Überschuß über die Durchschlagspannung führt, umso breiter sein,

■;■'■« V

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Mit dem Steigern d@rb Fs?©quenz wird auch des» Bereich der» Ströme erweitert»

Der Minimalstrom, welcher erforderlich ist, um eine befriedigende Verschweißung zu erzielen, ist auch abhängig von

der Verschweißungszeit, d,h. von der Seit, welche die Verbund-

struktur der Zuführung von Hochfrequenzstrom unterliegt. Wenn die Verschweißungszeit gesteigert wird, so wird der zur Erzielung einer guten Verschweißung erforderliche Minimalstrosn herabgesetzt.

Wenn jedoch die Verschweißungszeit gesteigert wird, so besteht eine größere Gefahr, daß die verdampfte Flüssigkeit von der Zwischenfläche abdiffundiert, bevor das poröse Polyolefin auf seinen Schmelzpunkt erhitzt ist, falls die Flüssigkeit einen Siedepunkt besitzt, welcher zu weit unterhalb des Schmelzpunktes des porösen Polyolefins liegt.

Falls ferner die Verschweißungszeit zu lang ist, so kann " die Masse des porösen Thermoplasten oder des Substrats übermässig erhitzt werden mit der sich daraus ergebenden Gefahr des Abbaus der» porösen Struktur, d.h. im Falle geschäumter Polyolefine, der Zellstruktur. Es wurde gefunden, daß eine Frequenz von 70 rallz besonders geeignet ist, um zwei Filme poröser Polyolefine unter Verwendung einer flüssigen Masse auf Wasserbasis, miteinander zu verbinden.

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Es wurde gefunden, daß das erfindungsgemäße Verfahren gute Bindungen zwischen zwei Stücken aus porösem Film erzeugt, ohne die poröse Struktur längs der"Verbindungszone zu zerstören. Die Verbindungszone besitzt daher eine angenehme Oberflächenbeschaffenheit, was den porösen Film befähigt, abgedichtet und als Säcke, Beutel, oder verfügbare Kissenbezüge benutzt zu werden. Die porösen Filme können auch gegeneinander abgedichtet werden, um Gewänder wie Inspektionskittel und Schutzanzüge zu bilden.

Die Erfindung sei nunmehr durch die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert, welche indes über den Rahmen der Erfindung nichts aussagen.

Beispiele 1 bis 7

Es werden Versuche durchgeführt, um verschiedene offenzellige geschäumte Thermoplastfilme, welche je etwa 0,4 mm dick sind, miteinander zu verbinden. Eine Masse auf wäßriger Basis welche i Gew.-% Stärkeäther-Tapetenkleister, 1 Gew.-% Natriumchlorid und 3 Gew.-% eines Gemisches aus einem Natrium-alkylbenzole sulfonat und einem Octylkresol/Äthylenoxyd-Kondensat enthält, bringt man auf einen der geschäumten Filme längs der Linien auf, wo die Verbindung gebildet werden soll. Der andere geschäumte Film wird auf die Oberseite aufgelegt und beides bringt man in eine Hochfrequenz-Abdichtvorrichtung, wo beide Filme einem Druck von etwa 9 kg cm und einer Frequenz von 70 mHz unterworfen v/erden.

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if

Die folgenden Ergebnisse wenden bei Verwendung verschiedener» unterschiedliches? thermoplastischer Materialien erhalten:

109885/1396

Beispiel	4	Art der Filme	Porosität ge gen Luft cm3/ cm2 sec cm	Erhitzungs- zeit (Sekunden)	Leistung (Watt)	Art der Vers chweißung
1	5	2 offenzelli- ge Polyäthy lenfilme ge ringer Dichte	5-15 χ 10~²	2	750	feste saubere Verschweis- sung
2 O co	6	2 offenzeili- ge Polyäthy lenfilme hoher Dichte	5-15 χ 10*"²	2	750	ti
185/1395	2 offenzelli- ge Filme, be reitet aus einem Gemisch aus 5% Polypro pylen und 95% Polyäthylen hoher Dichte	0,3 χ 10"²	4	875	angemessen aussehende, aber schwa che Vert- schweißung
2 geschäumte Polystyrol- f ilxae mit ge schlossenen Zellen	zum Kachweis zu gering			keine Bin^ dung erzielt
2 nicht ge schäumte Poly äthylenfilme	η			It
2 geschäumte Polyprapylen- filme	0,15 χ 10""²	4	1125	Il

Beispiele 7 bis 10 '

Das Beispiel 1 wird wiederholt_s um zwei offenzellige geschäumte Polyäthylenfilme geringer Dichte miteinander zu verbinden, vjobei man eine Reihe unterschiedlicher oberflächenaktiver Mittel in der Klebemasse verwendet. Die Filmstücke sind 0,1 mn

I.

dick und werden für 2 Sekunden über einen Bezirk von 30 cm Länge und 0,6 cm Breite miteinander versiegelt. Die Festigkeit der erzeugten Verbindungen wird gemessen, indem man auf einen ä 2,5 cm breiten Streifen eine Belastung bis* zum Bruch der Verschweißung aufbringt. Es werden die folgenden Ergebnisse erzielt:

oberflächenaktives Mittel Festigkeit der Bindung

Beispiel 1 Gemisch aus Natrium- 1₉3 kg

alkylbenzolsulfonat und einem Octylkresol/Äthylenoxydkondensat

Beispiel 7 Natrium-dioctylsulfo- I₈I kg

succinat

Beispiel 8 Natriumsalz einer sek.- 1,3 kg ^

Alkylsulfonsäure

Beispiel 9 Natrium-dodecylbenzol- 1,4 kg

sulfonat

Beispiel 10 Natrium-lauryIsulfat 1,0 kg

Vergleichsweise sei angegeben, daß ein polyoxäthyliertes Amin (flüssiges kationisches oberflächenaktives Mittel beim Siedepunkt des Wassers) eine Verschweißungsfestigkeit von nur 0,5 kg ergibt, während Verschweißungen, welche mit einer Reihe

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wäßriger Lösungen nichtionischer oberflächenaktiver Mittel auf der Basis von polyoxyäthylierten Phenolen als alleiniges oberflächenaktives Mittel durchgeführt, werden, Festigkeiten im Bereich zwischen 0,25 und 0,7 kg besitzen. Der ursprüngliche Film besitzt eine Festigkeit, von 1,2 kg, gemessen nach dem gleichen Test.

Beispiele 11 bis_16

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wird wiederholt, wobei jedoch verschiedene Proben von spinngebundenen Bahnen aus Polyäthylenfasern hoher Dichte miteinander verbunden werden. In allen Fällen beträgt die angewandte Leistung etwa 900 Watt und die Verschweißungszeit 2 Sekunden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle gezeigt:

Beispiel	Gewicht/Einheit sbezirk jeder Bahn g m"²	Luftporosität cm3/cm2 see. cm	Beschreibung der Verschweißung
11 12 13 14 15 , 16	43 52 76 54 59 43	51 χ 10"² 22,2 χ 10"² 6,3 χ 10"² 12,2 χ 10"² 298 χ 10"² 10,4 χ 10"²	gute Verschweißung Il Il •1 Il Il

Die Arbeitsweise wird auch wiederholt, wobei man die

spinngebundenen Bahnen mit offenzähligen gesohäumten Polyäthylenfilmen verbindet. Gute Verschweißungen werden erzielt mit allen

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spinngebundenen Bahnen und' zwar mit geschäumten Polyäthylenfilmen sowohl geringer» als auch hoher Dichte,

Beispiele 17 bis 28

Es wird das Beispiel 1 wiederholte, wobei man jedoch unterschiedliche Verschweißungszeiten.und Ströme ₉-und in einigen Fällen eine Frequenz von 27 jnHz anwendet»

Die Bedingungen und Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt:

Beispiel	Frequenz mHz	Verschweißungs- zeit (Sek.)	Ausgangs leistung (Watt)	Beschreibung der Verschweißung
17	27	1	1580	sehwache Verschweis- sung - schält ab
18	27	2	1050	gute Verschweißung
19	27	2	1225
20	27	2	>1225	keine Verschweißung - Elektrodenlicht- bogen
21	70	0,55	750	gute Verschweißung
22	70	i	600	schwache Verschweis- sung - schält ab
23	70	1	700	gute Verschweißung
m	70	1	370	I!
25	70	2	WO	achwache Verschweis- sung ■» schält ab
2G	70	η	»»35	gute Verschv/eißung

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Diese Ergebnisse zeigen» daß steigende Frequenzssi: es ermöglichen, befriedigende Verschweißungen in einem weiteren Bereich von Bedingungen durchzuführen. Sie zeigen auch» daß steigende Verschweißungszeiten es gestatten, geringere Ausgangsleistungen des Hochfrequenzgenerators zu verwenden.

Beispiele 27 bis 45

Diese Beispiele zeigen das Verschweißen einer Reihe geschäumter Polyolefine unter Anwendung der Arbeitsweise des Beispiels 1 und bei variierenden Verschweißungszeiten. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt. In den . Beispielen 44 und 45 enthält die Flussigkeitsmasse 20 Gew,-% Natriumchlorid anstelle von 1%.

10 9 885/1395

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2 Filme geschäumten of-

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3

schweißung

28*\

36

geringer Dichte, Luft
porosität 9 χ ΙΟ"²

4

37.,

cm3-/cm² sec, cm

29

38")

*

2 Stücke geschäumten

3

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⁵olyäthylenfilms wie in

keine Ver

39

3eispiel 27, aber jedes

5

600

schweißung

30

40

aufgeschichtet auf ge

Verschweißung

wobenes Baumwollgewebe.

schält leicht

31

Die Schichtungen werden

5

900

ab

41

miteinander verschweißt

0_s4

Vers chweißung

mit den Polyäthylen

1050

schält ab

32

42

schaumoberflächen in

1

angemessen

Berührung

verschweißt

750

43

gut ver

2 Filme offenzelligen

1350

schweißt

44

geschäumten Äthylen/

It

Vinylacetat-Copolymers

600

(mit 7 Gew..-% Vinylace-

It

tateinheiten) einer Luft

porösität von 4 χ 10"2

cm^/cm² see. cm

tfie Beispiel 2

1500

750

Il

600

Il

2 Schichten offenzelli

525

Il

gen Propylerischaumfilms

nicht ver

einer Luftporosität von
12 χ 10~2 cm³/cm²

525

schweißt

see. cm

1500

•1

schwache Ver

schweißung -

>1500

schält ab

Elektroden

<135O

lichtbogen

schwache Ver

schweißung -

—»

M 5 00

schält ab

O

Elektroden

co

950

lichtbogen

00

näßig gut ver

cn

2 Schichten offenzelli

950

schweißt

gen, ge schäumt en Poly-4-

schwächliche

_»

methyl-penten-1-Films

Verschvjeißung-

Ca)

einer Luftporosität von

Gchält leicht

CO

7 χ 10"*2 cm³/cm2 see.cm

ab

cn

Die Beispiele 38 bis 44 zeigen, daß Polypropylen nur eine schwache Bindung bildet, wenn man mit einer wäßrigen Masse verschweißt, welche 1% Natriumchlorid enthält, daß es aber befriedigend verschweißt werden kann, wenn die Masse 20% Natriumchlorid enthält.

Die Beispiele 33 und 34 werden auch wiederholt unter Verwendung geschäumter Filme aus Äthylen/Vinylacetat-Copolymeren mit einem Gehalt an 12 bis 18 Gew.-% Vinyracetateinheiten, wobei sich gute Verschweißungen ergeben.

Beispiele HB bis 69

Das Beispiel 1 wird unter Verwendung unterschiedlicher wäßriger Medien als Flüssigkeitsmassen und mit unterschiedlichen Verschweißungsbedingungen wiederholt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt.

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	I	62	wäßrige Masse	NaC	B. Dickungs	° Verschweiß»	.Ausgang	.Beschrei	1!	Il	It	t»
Bei-	I			%	mittel %	sungszeit	leistun	bung der	keine Ver	keine Ver-	!?	Ii I
spiel	63	oberflächen			(see)	(Watt)	Verschweis-	schweißung	schweis-	VerschweiS-	1 gute Ver
	64	aktives					sung	Verschweis-	sung Verschweis-	sung schält	schweißung
	65	Mittel %	O	o.	1	285	keine Ver	sung schält	sung schält	leicht ab	Verschweis-
							schweißung	ab	ab	mäßig gute	aung schält
4g		O	O	O	2	H35	Verschweis-	Verschweis-	ab
						sung schält	sung	gute Ver
47	O					ab	schweiß ung
		O	O	3	535	ti
		O	1	j 1	285	IT
48	O					Verschweis-
49	Ό	O	1	2	535	sung schält
						leicht ab
50	O
		O	1	5	570
		1	O	1	285
⁵I	O
52	O	1	O	5	tf35

53	O
		1	1	5	500
		O	O	1	if3S
54	O	O	O	3	850
55	3
56	3
		O	O	5	710

57	3
		O	1	5	780
		1	O	ί	8 50
53	3	1	O	if	1170
59	3
6	3	i	1	X	570

SI	3
	1	ί	1	8ίίΟ

• 3	1		3	1275
	1	1		1275
3	2	1 '	ί	500
3
3

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2137Q53

	wäßrige	! Kasse	.Dickungs mittel %	Verschweis- .sungszeit (see)	.Ausgange leistung (Watt)	.Beschrei bung der Verschweis-
spiel	oberflächen aktives Mittel %	NaCn				sung
			1 1	1 1	570 920	gute Ver schweißung Il
66 67	CO CO	2 2	1	1	570	Il
68	3	5	1	4	1275	rr
69	1	1

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Claims

_ 27-

Patentansprüche

l.{ Verfahren zum Verbinden poröser thermoplastischer Olefine, insbesondere zum Verbinden einer Bahn aus porösem, aliphatischen! Polyolefinmaterial mit einer Porosität gegen

—2 3 2
Luft von mindestens 0,5 χ 10 cm /cm see cm und einer Dicke von weniger als 1,5 mm, mit einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß man eine flüssige Masse, welche

(a) das poröse Polyolefinmaterial und das Substrat

benetzt,

(b) frei von hitze aktivierbarem Klebstoff ist, und

(c) eine Leitfähigkeit von mindestens 1,05 χ 10"^l S cm besitzt, zwischen das poröse Polyolefinmaterial und das Substrat legt, daß man das poröse Polyolefin und das Substrat miteinander in Berührung bringt und dem Hochfrequenzerhitzen bei einer Frequenz von mindestens 25 mHz unterwirft,wodurch das poröse Polyolefinmaterial an seiner Zwischenfläche mit der flüssigen Masse auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes der flüs- * sigen Masse und oberhalb des Schmelzpunktes des Polyolefinmaterials erhitzt wird, so daß das Polyolefinmaterial sich an das Substrat bindet und die Flüssigkeit verdampft, wobei das Substrat entweder einen ähnlichen Schmelzpunkt gegenüber dem porösen Polyolefin besitzt und dadurch das Substrat und das poröse Polyolefin während des Verschweißens miteinander verschmelzen, oder das Substrat eine offene Struktur besitzt und dadurch das poröse Polyolefin durch die Zwischenräume bzw. Fugen des Substrats während des Verschweißens hindurchfließt und sich damit mechanisch verriegelt

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bzw. verblockt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine flüssige Masse verwendet, deren Siedepunkt nicht höher ist als der Schmelzpunkt des Polyolefinmaterials.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine flüssige Masse verwendet, .welche die wäßrige Lösung eines oberflächenaktiven Mittels ist.
¹I.- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung verwendet, welche einen Elektrolyten enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder U, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung verwendet, welche ein Dickungsmittel enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein poröses Polyolefin verwendet, welches in der Form eines offenzelligen, geschäumten Filmes vorliegt,

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