1.2.2 Химическая сварка отвержденных реактопластов

Химическая сварка отвержденных реактопластов [5, 8]определяется наличием в них функциональных химических групп, оставшихся после формирования деталей. Если этих групп достаточно, то после приведения поверхностей деталей в плотный контакт и нагрева выше температуры отверждения оставшиеся функциональные группы в поверхностных слоях прореагируют. В результате этого образуется прочная химическая связь между поверхностями деталей.

Нагрев осуществляется с помощью ВЧ- или УЗ-генераторов. Температура поверхности должна быть 150-200 °С; время нагрева - от десятков секунд до нескольких минут.

Химическую сварку можно осуществлять и с использованием присадочного материала.

Качество химической сварки определяется длиной подвижных участков молекул полимера в пограничных слоях, их степенью подвижности, концентрацией химически активных групп и полнотой их участия в реакции соединения свариваемых частей деталей.

Примером сварки деталей без применения присадочного материала служит сварка деталей из фенолоформальдегидного связующего.

В случае недостатка функциональных групп на свариваемых поверхностях применяют присадочный материал. Так, на поверхности деталей, изготовленных из фенопластов, наносят неотвержденную или с меньшей степенью отверждения смолу такого же типа. После этого сварка происходит по уже описанной схеме.

Таким способом свариваются детали из отвержденных полиэфирных, эпоксидных и других смол.

2 Термоконтакная сварка полимеров

Сваркой получают изделия в основном из термопластов. В зоне сварки термопласт находится преимущественно в состоянии расплава. Поэтому технологические особенности сварки существенно зависят от термостабильности полимеров. Чем меньше термостабильность, тем сложнее процесс сварки. Лучше всего свариваются ПЭНД, ПЭВП, ПП, СЭВА, ПС, УПС, АБС-пластик, труднее - ПВХ, ПА, ПК, ПЭТФ. Весьма непросты процессы сварки термостойких пластиков ПСФ, ПИ, ПИА.

В настоящее время наибольшее распространение получила сварка с использованием тепловой энергии и давления [1-6]. При прямом нагреве соединенные детали непосредственно контактируют со съемным нагревателем.

Основные виды сварных соединений в условиях контактирования нагревательных элементов с соединяемыми внахлест однослойными пленками приведены на рисунке 1.6. Ширина сварного шва (а; б) зависит от его прочности и нагрузки, приложенной к концам соединяемых полотен пленки. Режимы сварки приведены в таблице 1.1.

Таблица 17.2

а - однослойные внахлестку: б - однослойные внахлестку с накладкой: в - однослойные встык с накладкой: г – армированные внахлестку с накладками из основной и армирующей пленок; д - армированные внахлестку с накладками из основной и двух слоев армирующх пленок; е – Т-образное с рантованным швом

Рисунок 1.6 – Виды сварных соединении пленок

Таблица 1.1 - Режимы сварки полимерных пленок проплавлением

Термопласт	Толщина, мкм	Температура инструмента, °С	Давление. МПа	Выдержка, с
Односторонний нагрев
ПЭНП	30-45	130-140	0,05-0,06	2-3
ПЭНП	60-90	140-160	0,05-0,06	2-3
ПЭНП	150-200	160-180	0,05-0,06	2-3
ПЭВП	130-150	200-220	0,06-0,08	2-3
ПП	60-150	230-240	До 0,10	2-3
Полиамид	60-150	185-20	0,06-0,08	5-6
Двухсторонний нагрев
ПЭВП	150-160	160-170	0,08-0,09	2-3
ПП	150-300	180-200	0,09	2-3
Фторопласт-4	100-200	390-400	0,02-0,05	120-150
Полиамид	130-200	210-220	0,04-0,05	10-15

Недостатки сварки с односторонним или двухсторонним нагревом состоят в том, что зона сварного шва отделена от нагревателя самой пленкой, и вследствие низкой теплопроводности полимера температура в ней ниже, чем на рабочей поверхности контакта с нагревателем. Для устранения этого недо­статка применяют сварку с термоклином (рис. 1.7). Свариваемые пленки укладываются внахлест и между ними располагается неподвижный нагретый наконечник клина, контактирующий со свариваемыми поверхностями. Сварной шов образуется за счет прижатия роликов, перемещающих пленку. При толщине менее 150 мкм пленки прогреваются но всей толщине и не прилипают к поверхности прижимных роликов.

1 - пленки: 2 - клин-нагреватель: 3 - тянущие валики, создающие сварное усилие Р

Рисунок 1.7 – Сварка пленок с тепловым клипом:

Простота в аппаратном оформлении термоконтактной сварки при соединении полимерных материалов делает предпочтительным данный вид сварки при производстве упаковки из полимерных пленочных материалов [6]. А отсутствие в литературе данных по прочности сварного шва делает интересным проведение исследований по влиянию типа полимерного материала на прочность сварного соединения.