Пластмассовое многослойное формованное изделие, полученное путем сварки в электромагнитном переменном поле


 


Владельцы патента RU 2428312:

Эвоник Дегусса ГмбХ (DE)

Группа изобретений относится к пластмассовому многослойному формованному изделию и способу его получения путем сварки в электромагнитном переменном поле. При изготовлении изделия сварное соединение проводят с помощью пластмассового материала, который содержит наноскалярные, магнитные оксидные частицы, которые имеют не агломерированные суперпарамагнитные домены и состоят из агрегированных первичных частиц. При этом первичные частицы построены из магнитных доменов оксидов металлов с диаметром от 2 до 100 нм в немагнитной матрице оксидов металлов или оксидов металлоидов. Достигаемый при этом технический результат заключается в создании пластмассовых материалов, обеспечивающих возможность сваривания в электромагнитном поле. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Данное изобретение относится к пластмассовому многослойному формованному изделию, полученному путем сварки в электромагнитном переменном поле, у которого сварное соединение происходит с помощью пластмассового материала, который содержит наноскалярные, магнитные оксидные частицы.

Пластмассовые формованные детали можно соединять самыми различными способами сварки пластмасс. Распространенными способами являются сварка нагревательными элементами, сварка нагревательными спиралями, ультразвуковая сварка, вибрационная сварка, лазерная сварка, сварка вращательным трением и высокочастотная сварка.

Метод соединения с помощью электромагнитного переменного поля или микроволнового излучения используют редко и считают еще особым способом.

При лазерной сварке, по меньшей мере, одна формованная деталь, обращенная к источнику радиации, должна быть прозрачной для лазерного луча, вследствие чего является ограниченным выбор принимаемых в расчет пластмассовых материалов относительно пигментации и цветовой установки.

При сварке в электромагнитном переменном поле, напротив, не встречается ограничений относительно красителя.

Для сварки с электромагнитным излучением (индукционная сварка), как правило, необходимо вспомогательное средство для сварки, которое является магнитно активируемым как таковое или на основе соответствующих компонентов. Благодаря потере за счет гистерезиса и/или потере на вихревые токи в электромагнитном переменном поле вспомогательное средство для сварки нагревается, при этом введение энергии при индукционном нагревании примерно 1500-кратно выше, чем при теплопроводности. Индукционная сварка проходит фазы расплавления, плавление расплава и объединение, при этом сварочный процесс можно проводить непрерывно или периодически.

Вспомогательное средство для сварки можно поместить примерно в форме заготовок или пленок между плоскостями соединения связываемых формованных деталей. Магнитное активирование часто вызывают путем металлических вставок, что, однако, усложняет производственный процесс связываемых формованных деталей и которые, при необходимости, нежелательны в производственном процессе. Вспомогательные средства для сварки с особенными ферромагнитными наполнителями являются относительно дорогими и показывают плохой коэффициент полезного действия, так что данный способ по сравнению с открытыми методами соединения до сих пор не мог осуществляться.

Поэтому в основе данного изобретения лежит задача создать пластмассовые материалы, которые являются магнитно активируемыми благодаря соответствующим присадкам, чтобы сделать их свариваемыми в электромагнитном переменном поле. Данные материалы должны применяться или в качестве интегральных компонентов соединяемых пластмассовых частей, или в качестве дополнительных вспомогательных средств для сварки.

В немецкой заявке на патент DE-A 19924138 описывают клеевой состав, который содержит, в том числе, наноскалярные частицы с суперпарамагнитными свойствами.

В немецкой заявке на патент DE-A 10163399 описывают содержащую наночастицы композицию, которая имеет адгезивную фазу и, по меньшей мере, одну диспергированную в ней фазу в форме частиц суперпарамагнитных, наноскалярных частиц. При этом предпочтительными являются композиции в форме клеевого состава.

Композиции немецких заявок на патент DE-A 19924138 и DE-A 10163399 являются нагреваемыми в электромагнитном переменном поле.

Как для немецкой заявки на патент DE-A 19924138, так и для DE-A 10163399 действительно то, что используемые частицы предпочтительно являются поверхностно модифицированными или поверхностно покрытыми, чтобы уменьшить агломерацию или сливание наноскалярных частиц и/или чтобы способствовать хорошей диспергируемости фазы в форме частиц в адгезивной фазе. Невыгодным при этом является то, что вещества, используемые для поверхностного покрытия или поверхностного модифицирования, могут растворяться, в частности, при высоких температурах и/или механических воздействиях. Следствием этого является то, что наноскалярные частицы можно агломерировать или сливать, в результате чего их суперпарамагнитные свойства могут пропадать.

Реологические свойства содержащей наночастицы композиции согласно немецкой заявке на патент DE-A 10163399 или клеевого состава согласно немецкой заявке на патент DE-A 19924138 можно устанавливать путем вида и количества диспергатора в широкой области. Тем не менее, невозможно или только ограничено устанавливать реологию композиции благодаря наноскалярным, суперпарамагнитным частицам, так как суперпарамагнитные свойства связаны с определенными размерами частиц. Частицы находятся в композиции почти в качестве первичных частиц, вследствие чего является возможным установление реологии, например, уплотнения только путем одновременной вариации содержания суперпарамагнитных частиц.

В более ранней, в предварительно не опубликованной немецкой заявке на патент DE 102004057830 от 01.12.2004, которая здесь полностью является ссылкой, описывают клеевой состав, содержащий полимеризуемый мономер и/или полимер и диспергированные в нем суперпарамагнитные оксидные частицы, которые состоят из агрегированных первичных частиц, при этом первичные частицы построены из магнитных доменов оксидов металлов с диаметром от 2 до 100 нм в немагнитной матрице из оксидов металлов или оксидов металлоидов.

Теперь неожиданно найдено то, что наноскалярные, магнитные оксидные частицы являются пригодными в качестве присадок для пластмассовых материалов, чтобы сделать их свариваемым в электромагнитном переменном поле.

Таким образом, объектом изобретения является применение наноскалярных, магнитных оксидных частиц в качестве присадок в пластмассовых материалах, чтобы сделать их свариваемым в электромагнитном переменном поле.

Кроме того, объектом изобретения является способ получения пластмассовых многослойных формованных изделий путем сварки в электромагнитном переменном поле, при котором сварное соединение происходит с помощью пластмассового материала, который содержит наноскалярные, магнитные оксидные частицы.

В частности, объектом изобретения являются пластмассовые многослойные формованные изделия, полученные путем сварки в электромагнитном переменном поле, у которых сварное соединение происходит с помощью пластмассового материала, который содержит наноскалярные, магнитные оксидные частицы.

В предложенных согласно изобретению пластмассовых материалах наноскалярные, магнитные оксидные частицы находятся преимущественно гомогенно распределенными и, в частности, в не агломерированной форме. В частности, данные частицы в пластмассовых материалах являются стабильными к температурам и при высоких температурах также не показывают никакой агломерации. Кроме того, является возможным устанавливать реологию составов преимущественно независимо от содержания таких частиц.

Под агрегированными согласно предложенному изобретению понимают трехразмерные структуры сросшихся первичных частиц. Многие агрегаты также можно соединять в агломераты. Эти агломераты можно снова легко разделить, например, путем механического воздействия, например, при экструзионных процессах. В противоположность этому разложение агрегатов в первичные частицы, как правило, невозможно.

Агрегатный диаметр наноскалярных, магнитных оксидных частиц может быть предпочтительно больше чем 100 нм и меньше чем 1 мкм.

Предпочтительно агрегаты наноскалярных, магнитных оксидных частиц могут иметь диаметр, по меньшей мере, в одном пространственном направлении от не более чем 250 нм. Данное обстоятельство иллюстрируют на чертеже, на котором два боковых ответвления агрегата имеют диаметр 80 нм и 135 нм.

Под доменами понимают пространственно друг от друга отделенные области в матрице. Домены наноскалярных, магнитных частиц имеют диаметр между 2 и 100 нм.

Под наноскалярными, магнитными оксидными частицами понимают, в частности, суперпарамагнитные частицы.

Домены могут иметь также немагнитные области, которые, однако, в данном случае не вносят никакого вклада в магнитные свойства частиц.

Дополнительно также могут находиться магнитные домены, которые на основе их размеров не показывают никакого суперпарамагнетизма и индуцируют остаточную намагниченность. Это приводит к повышению удельного объемного намагничивания насыщения. Согласно предложенному изобретению имеет значение то, что суперпарамагнитные частицы содержат такое число суперпарамагнитных доменов, чтобы иметь возможность нагревать предложенные согласно изобретению пластмассовые материалы с помощью электрического, магнитного или электромагнитного переменного поля до температуры плавления. Домены суперпарамагнитных частиц могут быть окружены окружающей матрицей полностью или только частично. Частично окруженные означают, что отдельные домены могут выделяться из поверхности агрегатов.

В каждом случае суперпарамагнитные домены частиц являются не агломерированными.

Домены могут иметь один или несколько оксидов металлов.

Магнитные домены могут содержать предпочтительно оксиды железа, кобальта, никеля, хрома, европия, иттрия, самария или гадолиния. В этих доменах могут находиться оксиды металлов в стандартной модификации или в различных модификациях.

Особенно предпочтительно магнитным доменом является оксид железа в форме гамма-Fe2O3 (γ-Fe2O3), Fe3O4, смеси из гамма-Fe2O3 (γ-Fe2O3) и/или Fe3O4.

Магнитные домены, кроме того, могут присутствовать в качестве смешанного оксида, по меньшей мере, двух металлов с компонентами металлов железа, кобальта, никеля, олова, цинка, кадмия, магния, марганца, меди, бария, магния, лития или иттрия.

Кроме того, магнитные домены могут являться веществами с общей формулой MIIFe2O4, в которой MII означает компонент металлов, который включает, по меньшей мере, два отличающихся друг от друга двухатомных металла. Предпочтительно одним из двухатомных металлов может быть марганец, цинк, магний, кобальт, медь, кадмий или никель.

Кроме того, магнитные домены можно построить из третичных систем общей формулы (Ma1-х-yMbxFey)IIFe2IIIO4, при этом Ma или Mb означает металлы марганец, кобальт, никель, цинк, медь, магний, барий, иттрий, олово, литий, кадмий, магний, кальций, стронций, титан, хром, ванадий, ниобий, молибден, где х=0,05-0,95, у=0-0,95 и х+у≤1.

Особенно предпочтительными могут быть ZnFe2O4, MnFe2O4, Mn0,6Fe0,4Fe2O4, Mn0,5Zn0,5Fe2O4, Zn0,1Fe1,9O4, Zn0,2Fe1,8O4, Zn0,3Fe1,7O4, Zn0,4Fe1,6O4 или Mn0,39Zn0,27Fe2,34O4, MgFe2O3, Mg1,2Mn0,2Fe1,6O4, Mg1,4Mn0,4Fe1,2O4, Mg1,6Mn0,6Fe0,8O4, Mg1,8Mn0,8Fe0,4O4.

Выбор оксидов металлов немагнитной матрицы далее не ограничивают. Предпочтительно ими могут быть оксиды титана, циркония, цинка, алюминия, кремния, церия или олова.

Согласно изобретению оксиды металлоидов, такие как, например, диоксид кремния, также относятся к оксидам металлов.

Кроме того, матрицы и/или домены могут быть аморфными и/или кристаллическими.

Часть магнитных доменов в частицах не ограничена до тех пор, пока дано пространственное разделение матрицы и доменов. Предпочтительно часть магнитных доменов в суперпарамагнитных частицах составляет от 10 до 90% масс.

Предложенные согласно изобретению пластмассовые материалы могут иметь предпочтительно часть суперпарамагнитных частиц в области от 0,1 до 40% масс.

Подходящие суперпарамагнитные частицы описывают, например, в европейской заявке на патент ЕР-А 1284485, а также в немецком патенте DE 10317067, на которые приведена ссылка в полном объеме.

Таким образом, суперпарамагнитные оксидные частицы можно получить благодаря способу, включающему стадии:

- общее или отдельное выпаривание соединения, которое содержит компоненты металла или металлоидов немагнитной матрицы и соединение, которое содержит компоненты металлов суперпарамагнитных доменов, при этом, по меньшей мере, одно соединение содержит хлор и при этом паровой состав соответствует позднему желаемому соотношению суперпарамагнитных доменов и немагнитной матрицы,

- подача этой смеси в зону смешения, в которой ее смешивают с воздухом и/или кислородом и горючим газом, и подача смеси в горелку известного строения и сгорание этой смеси в пламени в пределах камеры сгорания,

- охлаждение горячих газов и твердых продуктов, отделение газов от твердого продукта и, при необходимости, очищение твердых продуктов путем тепловой обработки с помощью газов, увлажненных водяным паром.

Кроме того, частицы можно получить благодаря способу, включающему стадии:

- получение аэрозоля путем распыления предшественника, который содержит компоненты металлов суперпарамагнитных доменов и находится в форме раствора или дисперсии солей,

- смешение этого аэрозоля с газовой смесью пламенного гидролиза или пламенного окисления, которое содержит предшественника немагнитной матрицы, в зоне смешения, при этом паровой состав соответствует позднему желаемому соотношению суперпарамагнитных доменов и немагнитной матрицы,

- подача смеси аэрозоль-газ в горелку известного строения и сгорание этой смеси в пламени в пределах камеры сгорания,

- охлаждение горячих газов и твердых продуктов, отделение газов от твердого продукта и, при необходимости, очищение твердых продуктов путем тепловой обработки с помощью газов, увлажненных водяным паром,

при этом предшественник суперпарамагнитных доменов и/или предшественник немагнитной матрицы является хлорсодержащим соединением.

Кроме того, частицы можно получить благодаря способу, включающему стадии:

- общее или раздельное получение аэрозоля путем распыления предшественника суперпарамагнитных доменов и/или предшественника немагнитной матрицы, при этом эти предшественники находятся в форме раствора или дисперсии солей, при этом аэрозольный состав соответствует позднему желаемому соотношению суперпарамагнитных доменов и немагнитной матрицы,

- общая или раздельная подача аэрозоля предшественника в зону смешения, в которой его смешивают с воздухом и/или кислородом и горючим газом и

- подача смеси аэрозоль-газ в горелку известного строения и сгорание данной смеси в пламени в пределах камеры сгорания,

- охлаждение горячих газов и твердых продуктов, отделение газов от твердого продукта и, при необходимости, очищение твердых продуктов путем тепловой обработки с помощью газов, увлажненных водяным паром,

при этом предшественник суперпарамагнитных доменов и/или предшественник немагнитной матрицы является хлорсодержащим соединением.

В качестве горючих газов можно использовать предпочтительно водород или метан.

Со ссылкой на способность к сварке полимерные материалы, лежащие в основе предложенного согласно изобретению пластмассового материала, выбирают таким образом, что пластмассовый материал является термопластично размягчаемым. Пластмассовый материал, способствующий сварному соединению, может базироваться на однокомпонентном или двухкомпонентном полиуретане, однокомпонентном или двухкомпонентном полиэпоксиде, однокомпонентном или двухкомпонентном силиконовом полимере, силанмодифицированном полимере, полиамиде, (мет)акрилатфункциональном полимере, сложном полиэфире, поликарбонате, циклоолефиновом сополимере, полисилоксане, поли(эфир)сульфоне, полиэфиркетоне, полистироле, полиоксиметилене, полиамидимиде, политетрафторэтилене, поливинилиденфториде, перфторэтиленпропиленовом сополимере, перфторалкокси-сополимере, сополимере метакрилат/бутадиен/стирол и/или жидкокристаллическом сложном сополиэфире.

Пластмассовый материал, содержащий наноскалярные, магнитные оксидные частицы предпочтительно получают способом, в котором лежащие в основе полимерные материалы в форме порошка или гранулятов смешивают, экструдируют, прессуют в штранги и затем гранулируют с наноскалярными, магнитными оксидными частицами в форме порошка. Данная форма может быть предпочтительна особенно для полиамидного полимера.

В таком случае пластмассовый материал находится в форме гранулята, который снова можно перерабатывать путем экструзии до получения формованных изделий, заготовок, пластин, пленок и т.п.

Наряду с полимерами пластмассовый материал, при необходимости, может содержать еще полимеризуемые мономеры, воду или органические диспергаторы. Пригодные, органические диспергаторы можно выбрать, например, из масел, жиров, восков, сложных эфиров монокарбоновых кислот, имеющих от 6 до 30 атомов углерода, с одноатомными, двухатомными или трехатомными спиртами, насыщенными ациклическими и циклическими углеводородами, жирными кислотами, низкомолекулярными спиртами, жирными спиртами и их смесями. К ним принадлежат, например, парафин и парафиновые масла, минеральные масла, линейные насыщенные углеводороды с, как правило, более чем 8 атомами углерода, такими как тетрадекан, гексадекан, октадекан и т.д., циклические углеводороды, такие как циклогексан и декагидронафталин, воски, сложные эфиры жирных кислот, силиконовые масла и т.д. Предпочтительными являются, например, линейные и циклические углеводороды и спирты.

Пластмассовый материал, который содержит наноскалярные, магнитные оксидные частицы, согласно изобретению используют в качестве средства, способствующего сварному соединению, при получении пластмассовых многослойных формованных изделий путем сварки в электромагнитном переменном поле.

Соединяемые пластмассовые формованные детали могут полностью или частично состоять из пластмассового материала, содержащего наноскалярные, магнитные оксидные частицы.

При этом, по меньшей мере, одна из соединяемых формованных деталей, по меньшей мере, в области поверхности соединения состоит из этого пластмассового материала.

Получение пластмассовых формованных изделий может осуществляться известным способом и в любом художественном оформлении.

Частичные формованные изделия, снабженные наноскалярными, магнитными оксидными частицами, например, только в области поверхности соединения, можно получить, например, путем соэкструзии или последовательной соэкструзии, многослойной экструзии, многокомпонентного литьевого формования или путем покрытия.

Соединяемые детали могут представлять, например, компоненты полых изделий. В таком случае их можно перерабатывать до получения составленных полых изделий, таких как емкости, трубы или трубопроводы, которые сваривают непосредственно или через соединяющие элементы, такие как муфты, фитинги или фланцы.

Пластмассовый материал, способствующий сварному соединению, может находиться также отдельно, например в форме пластин или пленок, которые помещают между плоскими пластмассовыми деталями, и их соединяют в качестве средства для сварки.

Полученные таким образом пластмассовые многослойные формованные изделия в таком случае представляют в форме многослойного комбинированного материала из плоскостных сваренных элементов, таких как пластины и/или пленки.

В соответствующем способе соединяемые пластмассовые формованные изделия выгружают, по меньшей мере, в области поверхности соединения электрического, магнитного или электромагнитного переменного поля, при этом пластмассовый материал, способствующий сварному соединению, нагревают до температуры плавления.

Предпочтительно для нагревания используют электромагнитное переменное поле с частотой в области от 30 Гц до 100 МГц. Пригодными являются частоты обычных индукторов, например средние частоты в области от 100 Гц до 100 кГц или высокие частоты в области от 10 кГц до 60 МГц, в частности от 50 кГц до 3 МГц.

Магнитные и, в частности, содержащие наночастицы домены суперпарамагнитных частиц позволяют использовать введение энергии находящегося в распоряжении электромагнитного излучения особенно эффективным способом.

Аналогично служит для нагревания через электромагнитное переменное поле микроволнового излучения. При этом предпочтительно используют микроволновое излучение с частотой в области от 0,3 до 300 ГГц. Для установления резонансной частоты используют дополнительно предпочтительно для микроволнового излучения прямоточное магнитное поле с напряженностью поля в области от, например, 0,001 до 10 тесла. Предпочтительно напряженность поля находится в области от 0,015 до 0,045 тесла и, в частности, от 0,02 до 0,06 тесла.

Пример 1

Получение суперпарамагнитных частиц

Частицы Р-1:

0,57 кг/ч SiCl4 выпаривают при температуре около 200°С и подают в зону смешения с 4,1 Нм3/ч водорода, а также 11 Нм3/ч воздуха. Дополнительно аэрозоль, который получают из 25% масс. водного раствора хлорида железа (III) (1,27 кг/ч), с помощью газа-носителя (3 Нм3/ч азота) вводят в зону смешения в пределах горелки. Гомогенно смешанная смесь газ-аэрозоль сгорает там при адиабатической температуре горения, например, 1200°С и времени обработки, например, 50 мсек. После реакции известным образом реакционные газы и образованный порошок в форме частиц охлаждают и с помощью фильтра отделяют от потока отработавших газов. На следующей стадии благодаря обработке азотом, содержащим водяной пар, еще пристающие остатки соляной кислоты отделяют от порошка.

Частицы Р-2:

0,17 кг/ч SiCl4 выпаривают при температуре около 200°С и подают в зону смешения с 4,8 Нм3/ч водорода, а также 12,5 Нм3/ч воздуха. Дополнительно аэрозоль, который получают из 25% масс. водного раствора хлорида железа (III) (2,16 кг/ч), с помощью газа-носителя (3 Нм3/ч азота) вводят в зону смешения в пределах горелки. Гомогенно смешанная смесь газ-аэрозоль сгорает там при адиабатической температуре горения, например, 1200°С и времени обработки, например, 50 мсек. После реакции известным образом реакционные газы и образующийся порошок в форме частиц охлаждают и с помощью фильтра отделяют от потока отработавших газов. На следующей стадии благодаря обработке азотом, содержащим водяной пар, еще пристающие остатки соляной кислоты отделяют от порошка.

Частицы Р-3:

0,57 кг/ч предшественника матрицы SiCl4 выпаривают при температуре около 200°С и подают в реактор с 4 Нм3/ч водорода, а также 11 Нм3/ч воздуха и 1 Нм3/ч азота.

Дополнительно получают аэрозоль, состоящий из предшественников доменов, который получают из водного раствора хлорида железа (II), хлорида магния (II), хлорида марганца с помощью двухкомпонентного сопла, с помощью газа-носителя (3 Нм3/ч азота) вводят в реактор. Водный раствор содержит 1,8% масс. MnCl2, 8,2% масс. MgCl2 и 14,6% масс. FeCl2.

Гомогенно смешанная смесь газ-аэрозоль течет в реактор и сгорает там при адиабатической температуре горения, например, 1350°С и времени обработки, например, 70 мсек.

Время обработки рассчитывается из соотношения текущих подаваемых объемов и потока производственных объемов технологических газов при адиабатической температуре сгорания.

После пламенного гидролиза в известном способе реакционные газы и образующийся дотированный цинк-магний-феррит порошок диоксида кремния охлаждают и с помощью фильтра твердое вещество отделяют от потока отработавших газов.

На следующей стадии благодаря обработке азотом, содержащим водяной пар, еще пристающие остатки соляной кислоты отделяют от порошка.

Пример 2

Получение пластмассовых материалов, содержащих суперпарамагнитные частицы

Пример 2.1

2 кг частиц Р-1 из примера 1 смешивают на стадии расплава, прессуют в штранги и гранулируют с 8 кг полиамидного гранулята (Vestamid® L1901; название согласно ISO 1874-1: РА12, XN, 18-010; Degussa AG) в экструдере с двумя червяками ZE25-33D фирмы Berstorff при температуре 250°С и пропускной способности 10 кг/ч.

Пример 2.2

2 кг частиц Р-1 из примера 1 смешивают на стадии расплава, прессуют в штранги и гранулируют с 8 кг гранулята из полибутилентерефталата (Vestodur® X9407; Degussa AG) в экструдере с двумя червяками ZE25-33D фирмы Berstorff при температуре 250°С и пропускной способности 10 кг/ч.

Пример 2.3

2 кг частиц Р-1 из примера 1 смешивают на стадии расплава, прессуют в штранги и гранулируют с 8 кг гранулята из полипропиленового сополимера (Admer® QF551A; Mitsui Германия GmbH) в экструдере с двумя червяками ZE25-33D фирмы Berstorff при температуре 250°С и пропускной способности 10 кг/ч.

Пример 2.4

2 кг частиц Р-1 из примера 1 смешивают на стадии расплава, прессуют в штранги и гранулируют с 8 кг гранулята из полиамида-6 (Ultramid® B4; BASF AG) в экструдере с двумя червяками ZE25-33D фирмы Berstorff при температуре 250°С и пропускной способности 10 кг/ч.

Пример 2.5

2 кг частиц Р-1 из примера 1 смешивают на стадии расплава, прессуют в штранги и гранулируют с 8 кг поливинилиденхлорида (DYFLOR® X7394; Degussa AG) в экструдере с двумя червяками ZE25-33D фирмы Berstorff при температуре 250°С и пропускной способности 10 кг/ч.

Пример 2.6

2 кг частиц Р-1 из примера 1 смешивают на стадии расплава, прессуют в штранги и гранулируют с 8 кг полиамидного гранулята (Vestamid® D18; Degussa AG) в экструдере с двумя червяками ZE25-33D фирмы Berstorff при температуре 200°С и пропускной способности 10 кг/ч.

Пример 2.7

2 кг частиц Р-2 из примера 1 смешивают на стадии расплава, прессуют в штранги и гранулируют с 8 кг полиамидного гранулята (Vestamid® D18; Degussa AG) в экструдере с двумя червяками ZE25-33D фирмы Berstorff при температуре 200°С и пропускной способности 10 кг/ч.

Пример 3

Сварка пластмассовых формованных изделий в электромагнитном переменном поле

Общая методика

Пластмассовые материалы, содержащие суперпарамагнитные частицы, согласно примерам 2.1-2.7 экструдируют до получения пластин толщиной 1 мм.

Такую пластину помещают между пластинами одинакового или различного пластмассового основного материала (без суперпарамагнитных частиц) и эту многослойную конструкцию твердо обматывают липкой лентой.

Затем многослойную конструкцию подают в электромагнитное переменное поле на заявленное время при 100% потребляемой мощности.

При этом шпуля индуктора имеет следующие данные:

Размеры: 200×45×40 мм3 (Д×Ш×В)

Материал: медная труба квадрат 10×6×1 мм

Действительная площадь поперечного сечения: 28 мм2

Длина подачи шпуль: 120 мм

Число намотки шпуль: 3

Длина обмотки шпуль (эфф.): 35 мм

Диаметр шпуль (внутренний): 20 мм - 40 мм

Внутренняя площадь шпуль: 720 мм2

Индуктивность (при 100 кГц): около 270 нГ

Рабочая частота: 323 кГц

Применяемый высокочастотный-полупроводниковый генератор имеет следующие следующие данные:

Производитель: STS - Systemtechnik Skorna GmbH

Типовое название: тип STS M260S

Мощность на клеммах: 6 кВ

Область индуктивности: 250-1200 нГ

Рабочая частота: 150-400 кГц (323 кГц с применяемой шпулей индуктора)

После удаления образца из переменного поля прочность сцепления оценивают посредством следующих оценок:

0 - никакого сцепления.

1 - незначительное сцепление.

2 - небольшое сцепление; разделяют с незначительными затратами.

3 -хорошее сцепление; разделяют только с большими затратами и, при необходимости, с помощью инструментов.

4 - неотделяемое сцепление; разделение только путем когезионного разлома.

Примеры
Многослойная конструкция с: Продолжительность сварки Оценка сцепления
Vestamid® L1901 30 секунд 4
Пример 2.1
Vestamid® L1901
Vestamid® L1901 45 секунд 4
Пример 2.1
Trogamid® X7323
Vestamid® L1901 30 секунд 4
Пример 2.1
Vestamid® D18
Vestamid® L1901 45 секунд 4
Пример 2.2
Vestodur® 2000
DYFLOR® X7297 45 секунд 4
Пример 2.2
Vestodur® 2000
DYFLOR® X7297 45 секунд 4
Пример 2.3
Полипропилен
VestamidR® X7297 45 секунд 4
Пример 2.3
Ultramid® B4
Vestamid® D18 30 секунд 4
Пример 2.4
Ultramid® B4
Vestamid® X7297 45 секунд 4
Пример 2.5
Ultramid® B4
Vestamid® X7297 45 секунд 4
Пример 2.5
Plexiglas® 8N
Vestamid® X7297 45 секунд 4
Пример 2.5
DYFLOR® LE
Vestamid® L1901 30 секунд 4
Пример 2.6
Vestamid® D18
Vestamid® L1901 30 секунд 4
Пример 2.7
Vestamid® D18
Vestamid® X7297 45 секунд 4
Пример 2.5
PLEX1MID® 8815

1. Пластмассовое многослойное формованное изделие, полученное путем сварки в электромагнитном переменном поле, при этом сварное соединение проводят с помощью пластмассового материала, который содержит наноскалярные, магнитные оксидные частицы, отличающееся тем, что наноскалярные, магнитные оксидные частицы имеют неагломерированные суперпарамагнитные домены и состоят из агрегированных первичных частиц, при этом первичные частицы построены из магнитных доменов оксидов металлов с диаметром от 2 до 100 нм в немагнитной матрице оксидов металлов или оксидов металлоидов.

2. Пластмассовое многослойное формованное изделие по п.1, отличающееся тем, что пластмассовый материал, способствующий сварному соединению, содержит наноскалярные, магнитные оксидные частицы, которые состоят из агрегированных первичных частиц, при этом размер агрегатов магнитных оксидных частиц больше, чем 100 нм, и меньше, чем 1 мкм.

3. Пластмассовое многослойное формованное изделие по п.1, отличающееся тем, что магнитные домены магнитных оксидных частиц содержат оксид железа.

4. Пластмассовое многослойное формованное изделие по п.1, отличающееся тем, что магнитные домены суперпарамагнитных оксидных частиц содержат феррит.

5. Пластмассовое многослойное формованное изделие по п.1, отличающееся тем, что магнитные домены суперпарамагнитных оксидных частиц построены из третичных систем общей формулы (Ma1-x-yMbxFey)IIFe2IIIO4, где Ma или Mb означает марганец, кобальт, никель, цинк, медь, магний, барий, иттрий, олово, литий, кадмий, кальций, стронций, титан, хром, ванадий, ниобий или молибден и х=0,05-0,95, у=0-0,95 и х+у≤1.

6. Пластмассовое многослойное формованное изделие по п.1, отличающееся тем, что часть магнитных доменов в наноскалярных, магнитных оксидных частицах составляет от 10 до 90 мас.%.

7. Пластмассовое многослойное формованное изделие по п.1, отличающееся тем, что часть наноскалярных, магнитных оксидных частиц в пластмассовом материале, способствующему сварному соединению, составляет от 0,1 до 40 мас.%.

8. Пластмассовое многослойное формованное изделие по п.1, отличающееся тем, что пластмассовый материал, способствующий сварному соединению, является термопластично размягчаемым.

9. Пластмассовое многослойное формованное изделие по п.8, отличающееся тем, что пластмассовый материал, способствующий сварному соединению, основывается на однокомпонентном или двухкомпонентном полиуретане, однокомпонентном или двухкомпонентном полиэпоксиде, однокомпонентном или двухкомпонентном силиконовом полимере, силан-модифицированном полимере, полиамиде, (мет)акрилатфункциональном полимере, сложном полиэфире, поликарбонате, циклоолефиновом сополимере, полисилоксане, поли(эфир)сульфоне, полиэфиркетоне, полистироле, полиоксиметилене, полиамидимиде, политетрафторэтилене, поливинилиденфториде, перфторэтиленпропиленовом сополимере, перфторалкокси-сополимере, сополимере метакрилат/бутадиен/стирол и/или жидкокристаллическом сложном сополиэфире.

10. Пластмассовое многослойное формованное изделие по одному из пп.1-9 в форме составленных полых изделий, таких как емкости, трубы или трубопроводы, которые сваривают непосредственно или через соединяющие элементы, такие как муфты, фитинги или фланцы.

11. Пластмассовое многослойное формованное изделие по одному из пп.1-9 в форме многослойных комбинированных материалов из плоскостных сваренных элементов, таких как пластины и/или пленки.

12. Способ получения пластмассового многослойного формованного изделия путем сварки в электромагнитном переменном поле, отличающийся тем, что сварное соединение проводят с помощью пластмассового материала, который содержит наноскалярные, магнитные оксидные частицы, имеющие неагломерированные суперпарамагнитные домены, и которые состоят из агрегированных первичных частиц, при этом первичные частицы построены из магнитных доменов оксидов металлов с диаметром от 2 до 100 нм в немагнитной матрице оксидов металлов или оксидов металлоидов.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из соединяемых формованных деталей, по меньшей мере, в области поверхности соединения состоит из пластмассового материала, который содержит наноскалярные, магнитные оксидные частицы, которые состоят из агрегированных первичных частиц, при этом первичные частицы построены из магнитных доменов оксидов металлов с диаметром от 2 до 100 нм в немагнитной матрице оксидов металлов или оксидов металлоидов.

14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что соединяемые пластмассовые формованные изделия выгружают, по меньшей мере, в области поверхности соединения электрического, магнитного или электромагнитного переменного поля, при этом пластмассовый материал, способствующий сварному соединению, нагревают до температуры плавления.

15. Применение наноскалярных, магнитных оксидных частиц, имеющих неагломерированные суперпарамагнитные домены, и которые состоят из агрегированных первичных частиц, при этом первичные частицы построены из магнитных доменов оксидов металлов с диаметром от 2 до 100 нм в немагнитной матрице оксидов металлов или оксидов металлоидов, в качестве присадок в пластмассовых материалах, чтобы сделать их свариваемыми в электромагнитном переменном поле.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам соединения тел из термопластичных материалов и позволяет соединять тела посредством сварки плавлением с использованием излучения, предотвращая перегрев и повреждения трубы.

Изобретение относится к сварке пластмасс и может быть использовано для сварки полотнищ линолеума инфракрасным излучением . .

Изобретение относится к области соединения материалов и может найти применение при сварке или пайке термопластичных и легкоплавких материалов для повышения КПД устройства.

Изобретение относится к соединению пластмасс и может быть использовано при изготовлении труб и пенточного материала склеиванием. .

Изобретение относится к сварке пластмасс и может найти применение при изготовлении плоских жгутов электропроводов методом приварки полимерной основы к проводам с полимерной изоляцией.

Изобретение относится к сварке пластмасс и может быть использовано при изготовлении изделий из пленочных термопластичных материалов. .

Изобретение относится к сварке пластмасс и может быть использовано при инфракрасной сварке изделий из термопластичных ленточных материалов. .

Изобретение относится к клеям, содержащим систему отверждения при температуре окружающей среды
Наверх