DE1479239A1 - Verfahren zum Verbinden von Gebilden aus thermoplastischen Kunststoffen unter Waermeeinfluss - Google Patents
Verfahren zum Verbinden von Gebilden aus thermoplastischen Kunststoffen unter WaermeeinflussInfo
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Description
- Verfahren zum Verbinden von Gebilden aus thermoplastischen Kunststoffen unter Wärmeeinfluß Zum Verbinden von Gebilden aus thermoplastischen Kunststoffens insbesondere von Folien, dient neben dem Kleben vornehmlich das Schweißen bzw. das Heißsiegeln. Die zum Schweißen bzw. Heißsiegeln erforderliche Warme wird bei den bekannten Verfahren durch heiße Metallflächen, heiße Gase oder durch ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld zugeführt.
- Es ist hierbei nachteiligy daß stets größere Materialmengen erwärmt werden, als es zur lierstellung der Verbindung erforderlich wäre. Diese unerwünschte Erwärmung ist bei den bekannten Verfahren nicht vermeidbar. da die Erwärmung der Schweißstelle relativ langsam erfolgt, wobei durch Warmeleitung das der Verbindungsstelle benachbarte Material ebenfalls erwärmt wird. Bei der Erwärmung durch heiße Gase oder heiße Metallflächen muß vielfach die Wärme durch mindestens einen der zu verbindenden Teile hindurch an die Verbindungsstelle gebracht werden. Beim dielektrischen Erwärmen wird das gesamte Material erwärmt, das sich im elektrischen Wechselfeld befindet. Dadurch wird stets zwangsweise Material mit erwärmt, das an der Verbindung nicht unmittelbar beteiligt ist. Da das auf Schweißtemperatur erwärmte Material vielfach schlechtere technologische Eigenschaften hat als das ausgangsmaterial, ist es wünschenswert, die erwärmte Materialmenge auf das unbedingt erforderliche Mindestmaß zu beschränken.
- Es wurde nun ein Verfahren zum Verbinden von Gebilden aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von Kunststoff-Folien, unter Wärmeeinfluß gefunden, bei dem die Wärmeeinwirkung praktisch ausschließlich auf die Materialmenge beschränkt wird, die zum Herstellen der Verbindung unbedingt erwärmt werden muß. Gemäß der Erfindung wird die erforderliche Wärmeenergie in Form einer elektromagnetischen Wellenstrahlung aufgebracht, deren Wellenlänge außerhalb des Bereichs der gigenabsorption des Materials liegt, durch das die wellenstrahlung die Verbindungsstelle erreichen soll wobel die Energie der elektromagnetischen Wellenstrahlung an der Verbindungsstelle durch einen Absorber in Wärme umgewandelt wird.
- Je nach den Eigenschaften des zu verbindenden Materials kann die verwendete elektromagnetische Wellenstrahlung im Wellenlängenbe reich zwischen 0,18 µm und 1 mm, vorzugsweise jedoch zwischen 0, 3 und 13 µm liegen. Es ist dabei zweckmäßig, die Intensität der benutzten Strahlung so hoch zu wählen, daß die Wärmezufuhr sehr rasch erfolgt so daß nur die nächste Umgebung des Absorber durch Wärmeleitung mit erwärmt wird. Dies läßt sich durch räumliche und/ oder zeitliche Konzentration der Strahlung, beiapielaweiae durch Fokussierung oder Blitzbetrieb erreichen. Als besonders geeignet haben sich Strahlungsquellen erwiesen, die nach dem Prinzip der atimulierten Emission arbeiten, und die als Laser oder Mater bekanat sind. Es können jedoch auch Funken oder andere strahlungsquellen verwendet werden, vorausgesetzt, daß ihre Intensitit hinreichend hoch ist.
- Als Absorber zur Umwandlung der elektromagnetischen Wellenstrahlung in Wärme eignen aich alle Stoffe, die das auftreffende Licht in einem ausreichend kleinen Volumen absorbieren, und die mit dem zu verbindenden Material verträglich sind. So können als Absorber beispielsweise Farbstoffe oder Farbpigmente verwendet werden, insbesondere solche, deren sichtbare Farbe im Bereich der Komplementärfarbe zu der eingestrahlen Wcllenstrahlung liegt. Ale besonders geeignet hat sich jedoch Ruß erwiesen, da dieser in dem gesamten anwendbaren Wollenlängenbereich eine ausreichend hohe Eigenabsorption besitzt.
- Erfolgt die Verbindung durch einen Heißkleber oder durch eine zwischengelegte Heißsiegelfolie, ao können der Kleber oder die Siegelfolie aelbat entsprechend eingefärbt werden.
- Die Absorber erzeugte Wärme kann also entweder das unmittelbar benachbarte Material der zu verbindenden Teile erwärmen, ao daß ea unter Druck verschweißt werden kann. Sie kann andereraoita zur Erwärmung ein- Hilfsstoffs, beispielsweise eine Heißklebers dienen, der nach dem Erkalten den Zusammenhalt der zu verbindenden Teile bewirkt. Durch nachträgliches oder gleichzeitiges Anpressen kann die Verbindung verbessert werden.
- Zur Erläuterung der Erfindung dienen die beiden folgenden Beispiele : Beispiel 1 : Zur Verschweißung zweier Folien ausgecktom Polyester wird die Strahlung eines Rubin-Lasers benutztZ die durch eine Sammellinse auf die zu verschweißende Stelle zwischen den Folien konzentriert wird. An dieser Stelle befindet sich auf einer der Folien eine Rußschicht, die durch einen Laser-Blitz erwärmt wird und die ihr benachbarten Teile der Folie aufheizt. Durch eine Klemmvorrichtung werden die Folien zusammengepreßt, so daß Verschweißung eintritt.
- Beispiel 2 : Als Lichtquelle dient ein kontinuierlich arbeitender Gas-Laser (Ate+-Laser , Wellenlängen hauptsächlich 0,4880 und 0, 5l45/um).
- Durch zwei Sammellinsen, deren Brennweiten sich etwa wie 1 : 30. verhalten und die so angeordnet sind daß die Brennpunkte zusammenfallen und die dem Laser nähere Linse die längere Brennweite besitzt, wird ein Lichtstrahl geringen Durchmessers und hoher Intensität erzeugt. Auf einer der zu verbindenden Folien ist mit einem roten Eisenoxid-Pigment ein Strich aufgedruckt. Die zu verbindenden Folien werden aufeinander gelegt und so durch den Lichtstrahl geführt, daß der rote Strich durch eine der Folien hindurch verlu : ttlos beleuchXt und durch seine spezifische Absorption erwärmt wird. Durch eine Andrückvorrichtung werden gleichzeitig die Folien zusammengepreßt und an der belichteten Stelle verschweißt.
- Beispiel 3 : Zur Verschweißung von Folien aus gerecktem Polyäthylen wird auf die zu verschweißenden Stellen der Folien Ruß aufgebracht. Die Schweißstellen werden anschließend über eine fokussierende Spiegeloptik mit der Strahlung eines mit einem COZ-N2-Gemisch arbeitenden Gaslasers bestrahlt. Die Wellenlänge der Laser-Strahlung liegt bei etwa 10, 6Xu. Im Gegensatz zu Polyäthylen absorbiert Ruß Strahlung dieser Wellenlängen stark und erwärmt die benachbarten Folienbereiche. Durch eine Klemmvorrichtung werden die Folien zusammengepreßt und verschweißt.
Claims (5)
- P a t e n t a n s p r ü c h o : 31 Verfahren zum Verbinden von Gebilden aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von Folien, unter Wärmeeinfluß, dadurch gekennzeichnete daß die erforderliche Wirmeenergie in Form einer elektromagnetischen Wellenstrahlung aufgebracht wird,derenWellenlängeaußerhalb des Bereichs der Eigendurch das die Wellentatrahlung die Yerbindungsstelle erreichen soll, und daß die Energie der Weßenstrahlung an der Verbindungsstelle durch einen Absorber in Warme umgewandelt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiclinet, daß die erforderliche Energie in Form einer elektromagnetischen Wellenstrahlung im Wellenlängenbereich zwischen 0,18 µm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 und 12 µm aufgebracht wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch l und 2 dadurch gekennzeichnet, daß als Quelle der elektromagnetischen Wellenstrahlung eine Anordnung dient, die nach dem Prinzip des stimulidrten Emission arbeitet.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch'gekennzeichnetZ daß die Strahlung auf die zu verbindende Stelle fokussiert wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Absorber ein Farbstoff oder ein Pigment dient, dessen Eigenabsorption im Bereich der eingestrahlten Wellenstrahlung liegt. . Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnete daß als Absorber Ruß dient.
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