Тара и ее производство - Ефремов Н.Ф.
ISBN 5-8122-0274-5
Скачать (прямая ссылка):
30 160-180 0.05-0.20 10-15
Полиэтилен, 45 190-200 /г 8-12
полипропилен 60 210-220 8-12
100 220-250 г/ 6-8
Фторлон 110 260 0,15-0,25 1-2
ти основного материала. Одной из причин понижения прочности шва является перегрев зоны материала, непосредственно соприкасающейся с нагретым инструментом. В результате термодеструкции прочность материала в этой зоне значительно уменьшается. Кроме того, перегрев приводит к повышенной деформации материала при его сдавливании сварочным инструментом. Возникающие наплывы являются концентраторами напряжений, снижающими прочность. При сварке ориентированных пленок основной причиной снижения прочности сварного шва является дезориентация полимера в зоне нагрева.
В результате определения температуры поверхности полиэтиленовых пленок, контактирующей с нагревательным сварочным инструментом, установлено, что за время сварки успевает прогреться лишь узкая полоска материала возле сварного шва (рис. 5.25) [40).
0,5 1.0
Расстояние от нагретого инструмента, мм
Рис. 5.25. Зависимость температуры околошовной зоны пленок ПЭНП толщиной ЮОмкм
от расстояния до нагретого инструмента и времени сварки
171
5.2.1.2. Термоимпульсная сварка
По физической сущности термоимпульсная сварка является разновидностью контактно-тепловой сварки. Принципиальным отличием термоимпульсной сварки является использование малоинерционного нагревателя с высоким электрическим сопротивлением. Такие нагреватели в виде узких металлических лент или проволоки разогреваются за доли секунды за счет подаваемого на них импульса тока.
Благодаря такой скорости температуру нагревателя можно ограничить температурой деструкции полимера (рис. 5.26). После отключения источника электрического тока направление потока тепла меняется на обратное, от полимера к нагревателю. Остаточное тепло из сварного шва отводится через нагревательную ленту, которая вследствие малой теплоемкости охлаждается достаточно быстро. При этом охлаждение осуществляется под давлением, что является главным преимуществом термоимпульсной сварки. Охлажденные поверхности,
как правило, не прилипают к нагревательному инструменту. Для полного исключения прилипания полимера нагреватель 4 изолируют антиадгезионной разделительной прокладкой 3 (рис. 5.27).
Терм оим пул ьсно й сваркой соединяют тонкие пленки из по-лиолефинов, поливи-нилхлорида, полиамидов, сложных эфиров и т. д. Для каждого материала существует допустимый перепад темпе-
//
t/ \
в
Го»
ПС
1щкта
Время, t
Рис. 5.26. Принципиальная схема термических циклов при термоимпульсной сварке. Температура: 7Д — деструкции; Тсв — сварки; 7ПН — поверхности материала; Тпс — свариваемой поверхности. Продолжительность; fH — нагрева; тохп — охлаждения; Тло ~ подготовительных операций
172
ратур между внешней и внутренней его поверхностями. Величина этого перепада зависит от теплопроводности и теплостойкости материала и определяет максимальную толщину пленки, которая может быть сварена термоимпульсным методом. Для сварки тонких пленок (до 100-150 мкм) применяют односторонний нагрев, для более толстых пленок — двусторонний нагрев.
Оптимальную температуру термоимпульсной сварки устанавливают опытным путем, изменяя величину и длительность импульса электрического тока, пропускаемого через нагреватель. Длительность импульса тока поддерживается автоматически с помощью реле времени. Это позволяет предотвратить перегрев материала, особенно в случаях интенсивного режима нагрева.
В зависимости от типа и толщины материала продолжительность нагрева составляет от десятых долей секунды до нескольких секунд» давление — от 0,01 до 0,2-0,3 МПа.
Эффективность термоимпульсной сварки определяется коэффициентом
Рис. 5.27. Схема термоимпульсной сварки: 1 — подвижная прижимная губка;
2 — теплоизоляция; 3 — разделительная пленка; 4 — нагреватель; 5 — свариваемые
детали; 6 — эластичная теплоизоляция; 7 — неподвижная прижимная губка (подложка)
T -Т J? _ jh__'п
^CB
(5.13)
где Тн — температура нагревателя. °С; Тси — температура в месте сварки (на расстоянии толщины пленки от нагревателя), °С; Tn —температура подложки, °С.
173
308745
Толщина пленки d, мм
Рис. 5.28. Зависимость коэффициента отношения температур К при термоимпульсной односторонней сварке от толщины полиэтиленовой пленки d при продолжительности сварки t, с: 1 -0,1; 2- 0,25; 3 - 0,5; 4 - 1,0
Экспериментально установленные зависимости К от толщины полиэтиленовой пленки приведены на рис. 5.28. Подобные зависимости позволяют устанавливать соотношения между продолжительностью сварки и толщиной пленки. Так. при допустимом для полиэтилена значении К ^ 1,6 и продолжительности сварки 0.25 с в условиях одностороннего нагрева можно сваривать пленку максимальной толщины 120 мкм (см. рис. 5.28, кривая 2). Более чувствительная к перегреву пленка из пластифицированного ПВХ имеет допустимое значение К = I115-1,2O1 поэтому она в аналогичных условиях может быть сварена максимальной толщины не более 40 мкм.
Скорость охлаждения сварного шва. как и скорость нагрева, определяются качеством теплоизоляционного слоя узла крепления нагревателя.
