DE2137053B2

DE2137053B2 - Verfahren zum Verschweißen von porösen Formteilen aus Polyolefinen

Info

Publication number: DE2137053B2
Application number: DE2137053A
Authority: DE
Inventors: Robert John Ipswich Suffolk Southgate (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1971-07-23
Publication date: 1980-01-31
Also published as: FR2099576A1; DE2137053A1; DE2137053C3; AU459609B2; AU3157171A; FR2099576B1; GB1295690A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen von porösen Formteilen aus thermoplastischen Polyolefinen, insbesondere von offenzelligen, geschäumten Folien aus Polyolefin nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bisherige Verfahren, die zum Verbinden von thermoplastischen Materialien angewandt worden sind, bestehen darin, daß man übereinandergelegte Stücke des Thermoplasten direkter Hitze und Druck aussetzt Dies erfordert ein Erhitzen der Oberfläche des Thermoplasten in Nachbarschaft des Heizelementes und ist daher « ungeeignet zum Verbinden geschäumter Thermoplasten, weil die geschäumte Struktur längs der Verbindungsfläche dazu neigt, zerstört zu werden. Dies führt zu einer unansehnlichen und rauhen, unregelmäßigen Fläche auf dem Gegenstand wi

Aus der US-Patentschrift 2859153 ist bekannt, geschäumte Thermoplasten dadurch zu verschweißen, daß man die zu verschweißenden Oberflächen mit einer Lösung einer Substanz überzieht, die ein Dipolmoment zwischen 1 und 4 hat, 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 durch ein hochfrequentes Wechselfeld erhitzt

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

Aus Soviet Plastics, 7. Juli 1962, Seiten 29 bis 31, ist bekannt, zeUförmige 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 ein hochfrequentes Wechselfeld erhitzt Es wird angegeben, daß Wasser nur eine geeignete Verschweißung ergibt, wenn zellförmiges Polyvinylchlorid miteinander verbunden wird, während für Polyolefine wie zellförmiges Polystyrol ein hitzeaktivierbarer Klebstoff wie Harnstoff-Formaldehyd, MeI-amin-Formaldehyd oder ein Phenol-Fonoldehydharz erforderlich ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verschweißen von porösen Formteilen aus Polyolefin unier Verwendung eines flüssigen Schweißhilfsmittel, das frei von hitzeaktivierbarem Klebstoff ist zu schaffen, bei dem vor dem Verschweißen kein Abdampfen eines Lösungsmittels erforderlich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das flüssige Schweißhilfsmittel eine flüssige anionische oberflächenaktive Substanz oder eine flüssige Mischung aus anionischen und nicht ionischen oberflächenaktiven Substanzen enthält, mit denen die Oberflächen benetzbar sind, daß es eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 1,05 χ 10-⁴S · cm¹ hat daß es auf die zu verbindenden Oberflächen aufgebracht und durch das hochfrequente Feld über seine Verdampfungstemperatur erhitzt wird, so daß die zu verbindenden Oberflächen ober deren Schmelztemperatur erhitzt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren bindet sich das Polyolefinmaterial an ein Substrat und die Flüssigkeit verdampft wobei das Substrat entweder eine ähnliche Schmelztemperatur wie das poröse Polyolefin hat und dadurch Substrat und poröses Polyolefin während des Verschweißen miteinander verschmelzen, oder das Substrat eine offene Struktur hat, durch die das poröse Polyolefin hindurchfließt wodurch es sich während des Verschweißen in den Zwischenräumen des Substrats mechanisch verankert

Das Wechselfeld hat eine Frequenz von mindestens 25mHz.

Zu verwendbaren aliphatischen Polyolefinen zählen Homopolymere des Äthylens (sowohl hoher als auch geringer Dichte), Copolymere 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 4-Methylpenten-t, beispielsweise bis zu 25 Gew.-%. Gemische solcher Polymerer können verwendet werden. Die Erfindung ist insbesondere geeignet zum Verbinden offenzelliger Schäume aus Polyäthylen geringer Dichte (spezifisches Gewicht geringer als 034).

Das effindungsgentäße Verfahren kann angewandt werden, um poröse Polyolefine an mannigfache Substrate zu binden. Besonders können dünne, offenzellige geschäumte Folien gebunden werden, und ganz besonders können zwei solcher geschäumter Folien

miteinander verbunden werden. Solche Folien der erforderlichen Porosität können nach dem Verfahren bereitet werden, das in der britischen Patentschrift 12 20 053 beschrieben ist Man kann die poröse Bahn aber auch an andere Thermoplasten oder gewobene Bahnen binden. Zu anderen porösen Bahnen, die verwendet werden können, zahlen Folien, die zwecks Erzeugung kleiner Löcher behandelt worden sind, und poröse gewobene oder nicht-gewobene fasrige Bahnen wie Schmelzspinn-Faserbahnen. Es ist erforderlich, daß entweder das Substrat, mit dem das poröse Polyolefin verschweißt werden soll, eine ähnliche Schmelztemperatur wie das poröse Polyolefin hat, so daß beide beim Verschweißen miteinander verschmelzen, oder daß das Substrat eine offene Struktur besitzt, se daß das poröse Polyolefin während des Verschweißens in die Zwischenräume oder Ausnehmungen des Substrats hineinfließen und sich darin mechanisch verankern kann.

So können beispielsweise Bahnen aus Polyäthylenschaum mit gesctüumten oder ungeschäumten Substraten aus Polyäthylen, z.B. mit Folyäüiylenbannen verbunden werden. In gleicher Weise können Bahnen aus geschäumtem Polypropylen mit geschäumten oder ungeschäumten Substraten aus Polypropylen verbunden werden. Auch können geschäumte Polyolefine mit Baumwollgewebebahnen verbunden werden, wobei das Polyolefin durch die Zwischenräume des Gewebes fließt und sich die Schaumkunststoffbahn mechanisch in dem Substrat verankert

Falls erwünscht, können mehrere Bahnschichten verwendet werde, wobei das Schweißhilfsmittel zwischen alle Schichten eingebracht, wird. Das Verfahren ist besonders geeignet zum Verbinden zweier Folien des geschäumten Polyolefins mueinarder, wodurch es ermöglicht wird, Behälter, wie Säcke, und Bettwäsche, wie Kissenbezüge, aus geschäumten Folien herzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch angewandt werden, um aus geschäumten Polyolefinen Kleidungsstücke herzustellen. Auf diese Weise können die Nähte durch Verschweißen anstelle des zeitraubenden Vernähens gebildet werden.

Das Schweißhilfsmittel muß frei von hitzeaktivierbarem Klebstoff sein und eine Anzahl von Bedingungen erfüllen.

Erstens muß das Schweißhilfsmittel das poröse Polyolefin benetzen, da sonst ein befriedigendes Verschweißen nicht erzielbar ist Aus diesem Grunde ist Wasser, das den anderen Erfordernissen des Schweißhilfsmittels mindestens insoweit entspricht, als es das Verschweißen offenzelliger Polyäthylenschäume betrifft, nicht geeignet Jedoch benetzt eine wäßrige Lösung einer oberflächenaktiven Substanz poröse Polyolefinbahncn und kann daher in einigen Fällen als Schweißhilfsmittel verwendet werden. Wo wäßrige Lösungen nicht geeignet sind, weil sie in einem bestimmten Fall nicht allen Anforderungen entsprechen und daher andere Flüssigkeiten verwendet werden, ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erforderlich, in die anderen Flüssigkeiten oberflächenaktive Substanzen einzumischen, damit der Schaum benetzt wird

Die Menge an verwendeter oberflächenaktiver Substanz ist unwesentlich, vorausgesetzt, daß sie ausreicht, um die Losung zum Benetzen der porösen Polyolefinbahn zu veranlassen. Insbesondere wurde gefunden, daß Mengen an oberflächenaktiver Substanz von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schweißhilfsmittels, geeignet sind. Bei Verwendung einer Lösung der oberflächenaktiven Substanz wurde gefunden, daß die oberflächenaktive Substanz vorzugsweise beim Siedepunkt des in dem Schweißhilfsmittel verwendeten Lösungsmittels, beispielsweise Wasser, s fest ist Zu Beispielen geeigneter oberflächenaktiver Substanzen zählen die anionischen, als oberflächenaktive Substanzen wirksamen Alkalisalze wie Natriumalkylbenzolsulfonate, Natriumalkylsulfate, Natriumdialkylsulfosuccinate und Natriumsalze von alkylsubstituierten

ίο Diphenyläthersulfonsäuren, insbesondere Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdiisobutylsulfosuccinat, Natriumdioctylsulfosuccinat und Natriumlaurylsulfat

Die nichtionischen und kationischen oberflächenaktiven Substanzen wie Äthylenoxidkondensate mit Alkylphenolen oder Aminen sind im allgemeinen beim Siedepunkt des Lösungsmittels Flüssigkeiten und ergeben schwächere Bindungen.

Gemische aus einer anionischen oberflächenaktiven Substanz, die beim Siedepunkt fest ist, und einer nichtionischen oberflächenaktiven Substanz, die beim Siedepunkt des Lösungsmittels flüssig ist, führen jedoch zu guten Ergebnissen.

Eine andere notwendige Eigenschaft des Schweißhilfsmittels ist eine Leitfähigkeit von mindestens 1,05χ 1O^-4S · cm-'. Flüssigkeiten mit niedrigeren Leitfähigkeiten haben keinen genügend hohen Verlustfaktor in dem praktischen Frequenzbereich, der zur Erzeugung einer für die Bildung einer guten Verschweißung ausreichenden Wärmemenge anwendbar ist Wie

jo nachstehend erläutert wird, sind die Verschweißungsbedingungen um so kritischer, je geringer die Leitfähigkeit ist, und daher wird die Verwendung von Schweißhilfsmitteln bevorzugt die Leitfähigkeiten weit oberhalb von 1,05XlO-⁴S-Cm-' besitzen. Die hinreichende

r, Leitfähigkeit kann gewährleistet werden, indem man einen geeigneten Elektrolyten verwendet der in dem Schweißhilfsmittel aufgelöst ist Im Gegensatz zu der Feststellung in der US-Patentschrift 28 59 153, daß starke Elektrolyte wie Natriumchlorid nicht verwendet

.io werden können, wurde nunmehr gefunden, daß solche starken Elektrolyte in sehr wirksamer Weise eingesetzt werden können.

Es wurde gefunden, daß die Elektrolytkonzentration beim Verschweißen von porösem Polyäthylen eine

4-, geringe Auswirkung auf den Schweißprozeß hat Ein wäßriges Schweißhilfsmittel, das, auf sein Gewicht bezogen, 03 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, eines Elektrolyten wie Natriumchlorid enthält liefert Für poröses Polyäthylen gute Ergebnisse.

-,ο Das hochfrequente Wechselfeld erzeugt in dem Schweißhilfsmittel Wärme, die das Polyolefin zum Verschmelzen und die Flüssigkeit zum Verdampfen bringt Der Dampf diffundiert aus der Zwischenfläche zwischen dem porösen Polyolefin und dem Substrat weg

γ, in das poröse Polyolefin. Aus diesem Grunde sollte das poröse Polyolefin eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 0,5x 10-^J ml · cm~^J · s-' · cm (gemessen nach British Standard 2925 bei 20⁰C und einer Druckdifferenz von 1 g ■ cm~²) haben. Auch die nachstehend

bo angegebenen Luftdurchlässigkeitswerte wurden nach British Standard 2925 gemessen. Bahnen mit geringerer Luftdurchlässigkeit können nicht befriedigend verschweißt werden, weil die verdampfte Flüssigkeit nicht rasch genug von der Zwischenfläche fortdiffundieren kann und so eine Schicht des Schweißhilfsmittels zwischen dem verschmolzenen Polyolefin und dem Substrat eingeschlossen wird, wodurch die Bildung einer befriedigenden Verschweißung verhindert wird.

Die Porosität der porösen Bahn gewährleistet auch, daß das Schweißhilfsmittel in die poröse Bahn eindringt und diese Ober die gewünschte Verschweißungsfläche hinweg einheitlich benetzt

Der Siedepunkt des Schweißhilfsmittels sollte nicht so hoch sein, daß das poröse Polyolefin auf eine Temperatur zu weit oberhalb seiner Schmelztemperatur erhitzt wird, bevor die verdampfte Flüssigkeit abdiffundiert ist, denn dies führt zu der Gefahr eines Abbaus der porösen Struktur. Vorzugsweise besitzt die Flüssigkeit einen Siedepunkt unterhalb der Schmelztemperatur des Polyolefins. Für Polyäthylen ist Wasser eine geeignete Flüssigkeit, vorausgesetzt, daß es eine oberflächenaktive Substanz enthält

Beim Verschweißen höher schmelzender Polyolefine wie Propylen oder Poly-4-methyl-penten-l wurde jedoch gefunden, daß es erforderlich ist, hinreichende Mengen einer Substanz mit guter elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise eines Elektrolyten wie Natriumchlorid, in die wäßrige Lösung der oberflächenaktiven Substanz einzumischen, damit in dein SchweiBhilfsmittel durch das hochfrequente Feld hinreicliend rasch Wärme erzeugt und dadurch das Polyolefin auf seine Verschmelzungstemperatur erhitzt wird, bevor die verdampfte Flüssigkeit aus der Verschweißungsfläche abdiffundiert ist Es wurde gefunden, daß wäßrige Lösungen mit einem Gehalt an 10 bis 30 Gew.-% Elektrolyt, bezogen auf das Gewicht des Schweißhilfsmittels, zum Verschweißen höher schmelzender Polyolefine befriedigend sind. Die Anwesenheit des Elektrolyten erhöht auch den Siedepunkt des Schweißhilfsmittels in gewissem Ausmaß, und beim Verdampfen des Wassers bleibt der feste Elektrolyt über die Verschweißungsfläche verteilt und das Polyolefin kann infolge der Hochfrequenzerhitzung dieses festen Elektrolyten erhitzt werden.

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

E-. ist wichtig, daß das Schweißhilfsmittel, das zwischen den porösen Thermoplasten und das Substrat eingebracht wird, über die gesamte Fläche wirksam ist, auf der die Verbindung gebildet werden soll. Wenn eine Linienverschweißung gewünscht wird, so ist es wichtig, daß das Schweißhilfsmittel hinreichend viskos ist und beim Aufbringen im wesentlichen auf einer Linie liegt. Wenn ein Schweißhilfsmittel auf Wasserbasis eingesetzt wird, enthält es daher vorzugsweise ein Dickungsmittel, um seine Viskosität zu steigern. Beispiele für geeignete Dickungsmittel i^:nd wasserlösliche Tapetenkleister, die -,_n im allgemeinen hochmolekulare Verbindungen sind wie beispielsweise Hyilroxymethylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose, Natriumcarboxymethylceilulose, verätherte Cellulose und deren Salze, pflanzliche Gummiarten, beispielsweise Gummi arabicum oder Traganthgummi, Stärkeäther, lösliche Stärke, Dextrine, Alginate, Casein, Gelatine, Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat

Es wurde gefunden, daß wäßrige Lösungen mit einem Gehalt von 03 bis 3 Gew.-% eines solchen Dickungsmit- _wl tels, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung, zu besonders guten Ergebnissen führen.

Die Verbindung zwischen dem porösen Polyolefin und dem Substrat wird gebildet, indem man das Schweißhilfsmittel über die gewünschte Verschweißungsfläche zwischen das poröse Polyolefin und das Substrat bringt <ind die so gebildete Verbundstruktur durch ein hochfrequentes Feld erhitzt Durch die Erhitzung mittels eines hochfrequenten Feldes kann die äußere Oberfläche des porösen Polyolefins bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Polyolefins gehalten werden, so daß die poröse Struktur beibehalten werden kann.

Die optimale Menge an Schweißhilfsmittel, das auf die Verschweißungsfläche aufgebracht wird, findet ir.an am besten durch einfache Versuche, doch wurde gefunden, daß Mengen zwischen 5 und 50, vorzugsweise zwischen 30 und 30gm~², besonders geeignet sind. Geringere Mengen können ein unzureichendes Erhitzen ergeben, während es beim Verwenden größerer Mengen schwierig sein kann, sicherzustellen, daß die gesamte verdampfte Flüssigkeit während des Verschweißens durch das poröse Polyolefin hindurchdiffundiert Dadurch kann der Kontakt der porösen Polyolefinbahn mit dem Substrat verhindert werden.

Die Dicke der bzw. jeder porösen Polyolefinbahn sol'te geringer als 1,5 mm sein, da es sonst schwierig sein kann, einen Hochfrequenzr ^x>m zur Sicherstellung einer angemessenen Erhitzung ?n dsr Zwischcr.flächc hindurchgehen zu lassen.

Der Verbundstoff, der aus dem Substrat und dem porösen Thermoplasten mit zwischengeschichtetem Schweißhilfsmittel besteht, kann zweckmäßig verschweißt werden, indem man ihn zwischen zwei Elektroden einklemmt, denen Hochfrequenzstrom zugeführt wird. Der Druck, dem der Verbundstoff ausgesetzt wird, ist von der Dicke und der Art des geschäumten Thermoplasten und des Substrats abhängig. Er sollte jedoch die poröse Struktur nicht zerstören, und es wurde gefunden, daß zum Verbinden zweier poröser Polyäthylenfolien, wovon jede etwa 0,5 mm dick ist, ein Druck ausreicht der nicht größer als 9 kg cm-²ist

Wie vorstehend erwähnt sind die Verschweißungsbedingungen um so kritischer, je geringer die Leitfähigkeit des Schweißhilfsmittels ist Die Wärmemenge, die durch ein über das Schweißhilfsmitte] angelegtes hochfrequentes Wechselfeld erzeugt wird, steigert sich mit der Erhöhung der Frequenz. Bei relativ niedrigen Frequenzen der Größenordnung von 25 bis 30 MHz kann, die Strommenge, die erforderlich ist um den zur Verschweißung benötigten Erhitzungsgrad zu erzielen, dicht bei der Strommenge liegen, bei de» der Spannungsabfall durch das poröse Polyolefin der Durchschlagspannung des Polyolefins gleich kommt Eine Steigerung des Stromes über diese Höhe führt zum elektrischen Durchschlag des porösen Polyolefins unter Erzeugung eines Lichtbogens zwischen den Elektroden der Verschweißjngsvorrichtung. Je größer die Leitfähigkeit des Schweißhilfsmittels ist, um so geringei ist der Mindestwert des Stromes, der erforderlich ist um bei einer gegebenen Frequenz eine befriedigende Verschweißung zu erzielen, und daher wird der Abstand zwischen dem Strom, der erforderlich ist, um eine befriedigende Verschweißung zu erzielen, und dem Strom, der zu einem Durchschlag führt, um so breiter sein.

Der Minimalstrom, der erforderlich ist, um eine befriedigende Verschweißung zu erzielen, ist auch abhängig von der VerschweißungSTeit, d. h. von der Zeit in der die Verbundstruktur dem hochfrequenten Wechselfeld ausgesetzt wird. Wenn die Verschweißungszeit grsteigert wird, so wird der zur Erzielung einer guten VerschweiBung erforderliche Minimalstrom herabgesetzt

Wenn jedoch die Verschweißungszeit gesteigert wird,

erhöht sich die Gefahr, daß die verdampfte Flüssigkeit von der Zwischenfläche abdiffundiert, bevor das poröse Polyolefin auf seine Schmelztemperatur erhitzt ist, falls die Flüssigkeit einen Siedepunkt besitzt, der zu weit unterhalb der Schmelztemperatur des porösen Polyolefins liegt.

Wenn die Verschweißungszeil zu lang is'., kann außerdem die Masse des porösen Thermoplasten oder des Substrats übermäßig erhitzt werden, woraus sich die Gefahr eines Abbaus der porösen Struktur, d. h. im Falle geschäumter Polyolefine der Zellenstruktur, ergibt. Man fand, daß eine Frequenz von 70 MHz besonders geeignet ist, um zwei Folien aus porösem Polyolefin unter Verwendung eines Schweißhilfsmittels auf Wasserbasis miteinander zu verbinden.

Es wurde gefunden, daß man durch das erfindungsgemäße Verfahren gute Verschweißungen zwischen zwei Stücken aus poröser Folie erhält ohne daß die poröse Struktur längs der Verbindungsteile zerstört wird. Die Verbindungsfläche hat daher eine angenehme Oberflächenbeschaffenheit, so daß die poröse Folie abgedichtet und in Form von Säcken, Beuteln oder Wegwerf-Kopfkissenbezügen benutzt werden kann. Die porösen Folien können auch gegeneinander abgedichtet werden, 2(1

um Kleidungsstücke wie Arbeitskittel und Schutzanzüge zu bilden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Beispiele 1 bis 7

Es werden Versuche durchgeführt, um verschiedene offenzellige geschäumte Thermoplastfolien, die je etwa 0,4 mm dick sind, miteinander zu verbinden. Ein wäßriges Schweißhilfsmittel, das 1 Gew.-% Starkeäther-Tapetenkleister, 1 Gew.-% Natriumchlorid und 3 Gew.-% eines Gemisches aus einem Natriumalkylbenzolsulfonat und einem Octylkresol/Äthylenoxid-Kondensat enthält, bringt man auf eine der geschäumten Folien längs der Linien auf, auf denen die Verbindung gebildet werden soll. Die andere geschäumte Folie wird auf die Oberseite aufgelegt, und man bringt beide Folien in eine Hochfrequenz-Schweißvorrichtung. in der sie einem Druck von etwa 9 kg cm-² und einer Frequenz von 70 MHz ausgesetzt werden.

Die folgenden Ergebnisse werden bei Verwendung von Folien aus verschiedenen thermoplastischen Materialien erhalten:

Beispiel Art der Folien

Luftdurchlässigkeit Erhitzungszeit Leistung
(ml · cm-^; · s-'· cm)(s) (Watt)

Art der
Verschweißung

1 2 offenzellige Polyäthylenfolien
geringer Dichte

2 2 offenzellige Polyäthylenfolien
hoher Dichte

3 2 offenzellige Folien, bereitet

aus einem Gemisch von 5% Polypropylen und 95% Polyäthylen
hoher Dichte

4 2 geschäumte Polystyrolfolien
mit geschlossenen Zellen

5 2 nicht geschäumte Polyäthylenfolien

6 2 geschäumte Polypropylenfolien

5-15x10-2	2
5-15x10-2	2
O,3xlO-²	4
zum Nachweis
zu gering
zum Nachweis
zu gering
0,15XlO-²	4

750 feste saubere

Verschweißung

750 feste saubere

Verschweißung

875 angemessen

aussehende, aber
schwache Verschweißung

keine Bindung
erzielt

1125 keine Bedingung

erzielt

Beispiele 7 bis 10

Das Beispiel 1 wird wiederholt, um zwei offenzellige geschäumte Polyuthylenfolien geringer Dichte miteinander zu verbinden, wobei man eine Reihe unterschiedlicher oberflächenaktiver Substanzen in dem Schweißhilfsmittel verwendet Die Folien sind 0,4 mm dick und werden 2 Sekunden lang über eine Fläche von 30 cm Länge und 03 cm Breite miteinander versiegelt Die Festigkeit der erzeugten Verbindungen wird gemessen, indem man auf einen 2J5 cm breiten Streifen eine Belastung bis zum Bruch der Verschweißung aufbringt Es werden die folgenden Ergebnisse erzielt:

Oberflächenaktive Substanz

Festigkeit
der Bindung

Beispiel 1 Gemisch aus Natriumalkylbenzolsulfonat und
einem Octylkresol/
Äthylenoxydkondensat

U kg

65

Oberflächenaktive Substanz

Festigkeil
der Bindung

Beispiel 7 Natrium-dioctylsulfo- 1,1 kg

succinat
Beispiel 8 Natriumsalz einer sek.- 13 kg

Alkytsulfonsäure
Beispiel 9 Natrium-dodecylbenzol- 1,4 kg

sulfonat
Beispiel 10 Natrium-laurylsulfat 1,0 kg

Vergleichsweise sei angegeben, daß ein polyoxäthyliertes Amin (beim Siedepunkt des Wassers flüssige, kationische oberflächenaktive Substanz) eine Verschweißungsfestigkeit von nur 0,5 kg ergibt während Verschweißungen, die mit einer Reihe von wäßrigen Lösungen nichtionischer oberflächenaktiver Substanzen auf der Basis von polyoxäthylierten Phenolen als alleiniger oberflächenaktiver Substanz durchgeführt werden, Festigkeiten im Bereich zwischen 0,25 und

9 10

0,7 kg besitzen. Die ursprüngliche Folie hat eine Festigkeit von 1,2 kg, gemessen nach dem gleichen Test,

Beispiele 11 bis

Die Arbeitsweise des Beispiels I wird wiederholt, wrbei jedoch verschiedene Proben von Schmelzspinnbannen aus Polyäthylenfasern hoher Dichte miteinander verbunden werden. In allen Fällen beträgt die angewandte Leistung etwa 900 Watt und die Verschwei-Dungszeit 2 Sekunden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle gezeigt:

Beispiel	Gewicht/Flächeneinheit	Luftdurchlässigkeit	Beschreibung der
	jeder Bahn		Verschweißung
	g m '	(ml · cm"² · S"' · cm)
11	43	51x10-'	gute Verschweißung
12	52	22,2x10'	gute Verschweißung
i ι	I V	CK tn-2	gute Verschvveißurig
14	54	12,2x10-'	gute Verschweißung
15	59	298x10'	gute Verschweißung
16	43	10,4x10 '	gute Verschweißung

Die Arbeitsweise wird wiederholt, wobei man die Schmelzspinnbahnen mit offenzelligen geschäumten >j Polyäthylenfolien verbindet. Gute Verschweißungen werden erzielt mit allen Schmelzspinnbahnen, und zwar mit geschäumten Polyäthylenfolien sowohl geringer als auch hoher Dichte.

Beispiele 17 bis

Es wird das Beispiel 1 wiederholt, wobei man jedoch unterschiedliche Verschweißungszeiten und Ströme und in einigen Fällen eine Frequenz von 27 MHz anwendet.

Die Bedingungen und
folgenden Tabelle gezeigt:

Ergebnisse sind in der Beispiel Frequenz

Verschwei-Qungszeit
mHz (s)

Ausgangsleistung (Watt)

Beschreibung der Verschweißung

17	27	1	1580	schwache Verschweißung
				— schält ab
18	27	2	1050	gut Verschweißung
19	27	2	1225	gute Verschweißung
20	27	2	>1225	keine Verschweißung
				— Elektrodenlichtbogen
21	70	0,55	750	gute Verschweißung
22	70	1	600	schwache Verschweißung
				— schält ab
23	70	1	700	gute Verschweißung
24	70	1	970	gute Verschweißung
25	70	2	400	schwache Verschweißung
				— schält ab
26	70	2	435	gute Verschweißung

Diese Ergebnisse zeigen, daß es steigende Frequenzen ermöglichen, befriedigende Verschweißungen in einem weiteren Bereich von Bedingungen durchzuführea Sie zeigen auch, daß es steigende Verschweißungszeiten gestatten, geringere Ausgangsleistungen des Hochfrequenzgenerators zu verwendea

Beispiele 27bis45

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 das Schweißhilfsmittel 20 Gew.-% Natriumchlorid anstelle von 1%.

11

Beispiel Material

Ver-	Ausgangs	Beschreibung der
schweis-	leistung	Verschweißung
sungszeit
(5)	(Watt)

2 Folien aus geschäumten offenzelligem Polyäthylen geringer Dichte, Luftdurchlässigkeit 9 χ 10~² ml · cm-² · s~' · cm 2 Stücke geschäumten Polyäthylenfolie wie in Beispiel 27, aber jedes aufgeschichtet auf Baumwollgewebe.

Die Schichtungen werden miteinander verschweißt, wobei sich die Polyäthylenschaumoberflächen berühren

2 Folien aus offenzelligen geschäumtem Äthylen/ Vinylacetat-Copolymer (mit 7 Gew.-% Vinylateiaieiniiciieii) niii cinei LuiiuuiOiiiässigkcii von

4 x 10-² ml ·cm ² ■ s -'-cm Wie Beispiel 2

2 Schichten offenzelliger Propylenschaumfolie mit einer Luftdurchlässigkeit von 12 χ 10 ~² ml · cm-² · S"¹ ■ cm

2 Schichten offenzelliger, geschäumter PoIy-4-methyl-penten-l-Folie mit einer Luftdurchlässigkeit von 7 χ ΙΟ"² ml ■ cm² · S"¹ · cm 0,4
1

1,5
2

(0,4

Ii

10,4

Ii

3
3

5
15
15

600 gute Verschweißung

1200 keine Verschweißung 600 Verschweißung — schält

leicht ab 900 Verschweißung — schält

ab

1050 angemessen verschweißt 750 gut verschweißt 1350 gut verschweißt 600 gut verschweißt

1500 gut verschweißt 750 gut verschweißt 600 gut verschweißt 525 nicht verschweißt 525 nicht verschweißt 1500 schwache Verschweißung — schält ab >1500 Elektrodenlichtbogen < 1350 schwache Verschweißung — schält ab >1500 Elektrodenlichtbogen 950 mäßig gut verschweißt 950 schwächliche Verschweißung — schält leicht ab

Die Beispiele 38 bis 44 zeigen, daß Polypropylen nur eine schwache Verschweißung bildet, wenn man mit einem wäßrigen Schweißhilfsmittel verschweißt, das 1 % Natriumchlorid enthält, daß es aber befriedigend verschweißt werden kann, wenn das Schweißhilfsmittel 20% Natriumchlorid enthält

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

B e i s ρ i e I e 46 bis 69

Das Beispiel 1 wird unter Verwendung unterschiedlicher wäßriger Schweißhilfsmittel und mit unterschiedlichen Verschweißungsbedingungen wiederholt. Die j > Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt

Beispiel	Wäßriges Schweißhilfsmittel	Dickungs	Ver-	Ausgangs	Beschreibung
		mittel	schweißungs-	leistung	der Verschweißung
	oberflächen- NaCl	(%)	zeit
	aktive Substanz
	(%) (%)	(S)	(Watt)

46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 3 3 3 3

0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1

0 0 0

1 1 1 0 0 1 0 0 0

0 0

1 2 3 1 2 5 1 5 5 1 3

5 1 4

285 keine Verschweißung

435 Verschweißung schält ab

535 Verschweißung schält ab

285 keine Verschweißung

535 Verschweißung schält ab

570 Verschweißung schält ab

285 keine Verschweißung

435 Verschweißung schält ab

500 Verschweißung schält ab

435 Verschweißung schält ab

850 Verschweißung schält leicht ab

710 mäßig gute Verschweißung

780 mäßig gute Verschweißung

850 mäßig gute Verschweißung

1170 gute Verschweißung

	Wäßriges	13	(%) (%)	21 37 053	Ausgangs-	(Watt)	14
			1		schweißungs- leistung	570
		Schweißhilfsmittel	1		zeit	840	Beschreibung
		1	Ver-		1275	der Verschweißung
Fortsetzung	Oberflächen- NaCI Dickungs	1		(S)	1275
Beispiel	aktive Substanz mittel	2		1	500
	(%)	2	1	570
	3	2	3	920	Verschweißung schält ab
	3	5	4	570	gute Verschweißung
	3	1	1	1275	gute Verschweißung
61	3		1		gute Verschweißung
62	3		1	Verschweißung schält leicht ab
63	3		1	gute Verschweißung
64	3		4	gute Verschweißung
65	3			gute Verschweißung
66	1			gute Verschweißung
67
68
69

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verschweißen von porösen Formteilen aus Polyolefinen, insbesondere von offenzelligen, geschäumten Folien aus Polyolefin mit einer Luftdurchlässigkeit von mindestens 0,5xl0-²ml - cm-² · s-' (bei 20⁰C und einer Druckdifferenz von 1 g - cm-²) mit einem Substrat, bei dem man auf die zu verbindenden Oberflächen ein flussiges Schweißhilfsmittel mit hohem dielektrischen Verlustfaktor aufbringt, die zu verbindenden Oberflächen aneinanderdrückt und dabei auf die Verbindungsfläche ein hochfrequentes, kapazitives Wechselfeld zur Einwirkung bringt, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Schweißhilfsmittel eine flüssige anionische, oberflächenaktive Substanz oder eine flüssige Mischung aus anionischen und nicht ionischen oberflächenaktiven Substanzen enthält, mit denen die Oberflächen benetzbar sind, daß es eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 1,05 χ 10* S ■ cm-< hat, daß es auf die zu verbindenden Oberflächen aufgebracht und durch das hochfrequente Feld über seine Verdampfungstemperatur erhitzt wird, so daß die zu verbindenden Oberflächen über deren Schmelztemperatur erhitzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine oberflächenaktive Substanz verwendet, deren Siedepunkt nicht höher ist als die jo Schmelztemperatur des Polyolefinmaterials.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige !lösung der oberflächenaktiven Substanz verwendet

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung verwendet, die einen Elektrolyten enthält

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung verwendet die ein Dickungsmittel enthält