книги из ГПНТБ / Коган, З. А. Консервация и упаковка машиностроительной продукции

2- я группа — ацетат целлюлозы, пластифицированный и жесткий поливинилхлорид, которые легко плавятся

фталата, которые могут свариваться обычными методами, но трудно. Пленки из плиофильма (гидрохлориды каучука) относятся ко 2-й или 3-й группам в зависимости от тол­ щины.

Свариваемость термопластичных материалов зависит от механических свойств расплавленного вещества. Так, ацетат целлюлозы в большой степени подвержен поверх­ ностному старению, проявляющемуся в затвердевании материала; поэтому сварка материалов, хранившихся ряд лет на складах, становится затруднительной.

Зарубежные специалисты [110] указывают на необхо­ димость соблюдать при сварке пленок следующие требо­ вания:

пленки должно быть равномерным и позволять простую регулировку;

д) рабочие поверхности сварочных электродов должны иметь термостойкое покрытие из фторопласта, чтобы избе­ жать прилипания пленки к электродам.

Кроме того, необходимо соблюдать следующие условия: а) температура поверхности сварочного электрода должна на 5—10% превышать температуру сварки, по­ скольку тепло, необходимое для сварки, должно распро­

сварочного электрода при увеличении рабочей скорости сварочного аппарата и соответственно уменьшении вре­ мени выдержки; этим будет обеспечено поддержание постоянной температуры на поверхности пленки при сварке;

221

г) при увеличении толщин свариваемой пленки затруд­ няется прогрев, что требует повышения мощности обору­ дования;

д) при увеличении толщины свариваемой пленки для удаления остаточного тепла необходимо усилить охлажде­ ние участка сварки;

е) при изготовлении чехлов и мешков с клиньями и угловыми вставками интервал температур сварки умень­ шается, так как для подогрева дополнительных слоев пленки в углах требуется большее количество тепла; в то же время тепло должно быть ограничено во избежание подгорания других участков чехлов при сварке только двух слоев пленки;

ж) при образовании на поверхности сварочных элек­ тродов нагара при прилипании пленки требуется из-за уменьшения передачи тепла повышение температуры сварки;

Т а б л и ц а 44

Условия сварки полимерных пленок

222

Т.

ч§ g

Рис. 49. Классификация способов сварки термопластов

з) при применении при сварке упругих прокладок в виде лент, подушек необходима частая смена их для обеспечения эластичности;

и) необходимо регулярно следить за температурой сварочных электродов, систематически проверяя ее пиро­ метрами и термопарами.

В той же инструкции ЧССР по упаковке изделий маши­ ностроительной промышленности, экспортируемых в обла­ сти с тяжелыми климатическими условиями, приведены показатели свариваемости пленок из различных пласти­ ческих масс (табл. 44).

Условная классификация существующих способов сварки приведена на рис. 49. В основу' классификации положено разделение способов сварки по признаку нали­ чия или отсутствия в процессе сварки непосредственного механического контакта между материалом и теплоноси­ телем. Для сварки полимерных пленок наиболее пригод­ ными являются следующие способы сварки: диэлектри­ ческий нагрев; термоимпульсный, сварка постоянно нагре­ тым инструментом; сварка ультразвуком. Остальные спо­ собы, такие как сварка инфракрасным излучением, гаммаизлучением и оплавлением, из-за отсутствия оборудования применяют редко.

Сварка диэлектрическим нагревом. Сварка диэлектри­ ческим нагревом в электрическом поле высокой частоты

223

основана на преобразовании электрической энергии в те­ пловую непосредственно в материале, распределенной равномерно по всему его сечению. Пленочные материалы, подлежащие сварке, помещают между двумя электродами, выполняющими функцию пластин конденсатора, присое­ диненного к источнику тока высокой частоты. Благодаря принудительному охлаждению водой электродов, сопри­ касающихся с поверхностью свариваемых пленок, темпе­ ратура сварки достигается быстрее в зазоре между плен­ ками и в пленке раньше, чем на поверхности. Этим обеспе­ чивается то, что поверхность пленок не прилипает к элек­ тродам и незначительно деформируется после приложения давления.

При сварке пленочных материалов с применением нагрева токами высокой частоты процесс теплообразова­ ния зависит не от физических свойств пленки, а от элек­ трических параметров пленки и температуры сварки.

Скорость нагрева в- отличие от нагрева внешним источ­ ником тепла не зависит от размеров теплопроводности свариваемого материала и определяется величиной актив­

в виде тепла в материале, характеризуется следующим уравнением:

дится применять высокие частоты или весьма высокие напряженности поля.

Наиболее экономичной и целесообразной для обеспе­ чения высокой скорости сварки пленки из полихлорви­ нила толщиной 0,15—0,5 мм является частота приложен­ ного напряжения аппарата 30—60 Гц. При этом для меньшей-толщины пленки-требуется более высокая частота колебаний. - -' - . . . '

224

тродов вызывают искрение электродов, приводящее к про­ гару свариваемого материала.

В усовершенствованных конструкциях машин для высокочастотной сварки пленок из термопластических масс предусматривается применение специальных элек­ тронных искрогасителей.

Преимущества метода сварки диэлектрическим нагре­ вом следующие:

а) высокочастотный нагрев является скоростным мето­ дом; теплопроводность материала при нем не влияет на процесс нагрева; нагрев зависит только от диэлектри­ ческих параметров материала;

б) температура в зоне сварного шва всегда выше поверхностей, прилегающих к электродам;

в) внешний вид полученного сварного шва аккуратный, так как поверхности сварочных электродов остаются относительно холодными;

г) процесс сварки не зависит от индивидуальных навы­ ков рабочего; наблюдается стабильность качества сварного шва;

д) сварной шов обладает полной герметичностью при прочности его, близкой к прочности свариваемого мате­ риала.

Сварка термоимпульсным способом. Этот способ сварки полимерных пленок обеспечивает возможность получения высококачественных швов при непосредственном сопри­ косновении контактных элементов с термопластическими материалами.

Пленки при сварке зажимаются между двумя губ­ ками, одна из которых или обе снабжены узкой метал­ лической пластиной или проволочкой, защищенной нагревостойким электроизоляционным материалом (стек­ лотканью, фторопластом или кремнийорганическим кау­ чуком).

При прохождении по металлической пластине или проволоке электрического тока в течение непродолжи­ тельного, но регулируемого промежутка времени, она нагребается, расплавляет материал пленок и сваривает при приложении давления, т. е. при сжатии губок. Губки остаются сжатыми до момента, пока не остынет материал,

после чего они разжимаются, затем производится сварка следующего участка шва.

При принудительном охлаждении губок воздухом или водой производительность сварки повышается. Термо­ импульсный способ сварки является менее производи­ тельным по сравнению со способом сварки постоянно нагретым инструментов в виде непрерывной стальной ленты, но пригоден для сварки почти всех термосвариваемых пленочных материалов. В табл. 45 приведены максимальные толщины полимерных пленок, которые

Сварка постоянно нагретым инструментом. Этот способ сварки полимерных пленок является наиболее универ­ сальным. Принцип сварки заключается в том, что посто­ янно нагретый инструмент соприкасается с участками полимерных пленок, подлежащих сварке, разогревает их, после чего под давлением запрессовывает сварочный шов. Нагрев может быть односторонним и двусторонним. Конструкция нагревателя в зависимости от назначения может быть выполнена в виде пуансонов-прессов, нагре­ вательных роликов, непрерывной металлической ленты и др.

226

Сварка ультразвуком. Сущность процесса сварки уль­ тразвуком состоит в том, что при приложении к электро­ дам высокой ультразвуковой частоты (более 20 ООО Гц)

вместах соприкосновения металлических электродов

сполимерными пленками в результате механических

Возникающие касательные напряжения вызывают пласти­ ческие деформации материала на свариваемых поверх­ ностях.

При приложении усилия между электродом вибратора и пассивным отражателем участки шва пленок, подле­ жащие сварке, в нагретом состоянии сжимаются. В местах

при длительном воздействии ультразвуковых волн она может привести к деструкции материала. Ультразвуковые колебания частотой 20 ООО Гц и амплитудой 24 мкм с пас­ сивным отражателем развивают в течение 4—5 с в зоне

Сварка ультразвуком имеет следующие преимущества

д) отсутствие нагрева материала до температуры пла­ вления;

е) возможность быстрой сварки пленочных материалов по любому криволинейному профилю;

ж) возможность ввода ультразвуковой энергии на значительном расстоянии от места соединения, что поз­

з) незначительная электрическая мощность, необхо­ димая для сварки.

Ультразвуковым методом можно сваривать все термо­ пластичные материалы, которые способны переходить

В настоящее время разработаны аппараты для сварки ультразвуком пленок из поливинилхлорида, сарана, поли­ этилена, полиэтилентерфталата.

Для обеспечения герметичности соединительных швов упаковочных чехлов применяется сварка на высокоча­ стотных и термоимпульсных аппаратах, а также склейка с применением специальных клеев.

Оборудование для сварки полимерных пленок

Фирмы США, Англии, Франции, Голландии, Австрии, ФРГ, ЧССР, Японии, ВНР, ПНР и других стран выпу­ скают специализированное оборудование для сварки пле­ нок из термопластичных материалов с применением высоко­ частотного, импульсного нагрева и др.

Из всего многообразия типов и конструкций оборудо­ вания в данном разделе дано описание наиболее совершен­ ных типов электросварочного оборудования, предназна­ ченного для соединения полимерных пленок. Фирма Польской Народной Республики Электрим изготовляет серию аппаратов для высокочастотной и термоимпульсной сварки пленочных материалов разных толщин. Для

228