Способ сварки термопластичных полимерных материалов
Изобретение относится к сварке пластмасс и может найти применение при сварке термопластичных полимерных пленок. Цель изобретения - повышение прочности сварного соединения. Для этого охлаждают зону соединения до температуры высокоэластичного состояния свариваемого материала. Дополнительный нагрев шва и околошовной зоны осуществляют в свободном состоянии до температуры плавления материала. Кроме того, после прокатки шов и околошовную зону подвергают ориентации путем приложения растягивающих усилий, направленных поперек шва, и охлаждения их под нагрузкой. Охлаждение зоны соединения после нагрева и охлаждение шва и околошовной зоны после приложения растягивающих усилий осуществляют потоком инертного к свариваемому материалу газа. 2 з. п. ф-лы, 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (и)ю В 29 С 65/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ASTOPCKOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654523/05 (22) 02.01.89 (46) 23.12.91. Бюл, М 47 (71) Омский политехнический институт (72) Ю.А. Саяпин, Л.А. Шестель, C.Ñ. Волков, В.А, Соколов и Н.Н. Данильцев (53) 678.029.43 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Q 592608, кл. В 29 С 65102, 1976.
Авторское свидетельство СССР
М 479645, кл. В 29 С 71/02, 1976. (54) СПОСОБ СВАРКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЪ|Х ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к сварке пластмасс и может найти применение при сварке термопластичных полимерных пленок, Цель
Изобретение относится к сварке пластмасс и может найти применение при сварке термопластичных полимерных пленок.
Целью изобретения является повышение прочности сварного соединения.
Способ сварки термопластичных полимерных материалов заключается в следующем.
Зону соединения свариваемых материалов нагревают под давлением с помощью, например, ультразвука или тока высокой частоты, после чего сварное соединение охлаждают до температуры высокоэластичного состояния материала для получе-. ния надежной связи между соединяемыми деталями. Охлажэдение осуществляют потоком инертного к материалу газа. Затем полученный шов и околошовную зону дополнительно нагревают до температуры. Ж 1699796 А1 изобретения — повышение прочности сварного соединения. Для этого охлаждают зону соединения до температуры высокоэластичного состояния свариваемого материала.
Дополнительный нагрев шва и околошовной зоны осуществляют в свободном состоянии до температуры плавления материала.
Кроме того, после прокатки шов и ьколошовную зону подвергают ориентации путем приложения растягивающих усилий, направленных поперек шва, и охлаждения их под нагрузкой. Охлаждение зоны соединения после нагрева и охлаждение шва и околошовной зоны после приложения растягивающих усилий осуществляют потоком инертного к свариваемому материалу газа. 2 з. и. ф-лы, 2 табл. плавления материала, причем нагрев осуществляют в свободном состоянии. В ре- д зультате указанного нагрева в околошовной «р зоне и в шве происходит уменьшение размеров концентраторов напряжений, а при сварке термоусаживающихся пленок — утолщение шва и материала в зоне нагрева. При 4 этом за счет нагрева. шва и окслошовной, Q зоны до температуры плавления происхо- СЬ дит заполнение материалом подрезов и утолщений и уменьшение размеров выплесков под действием сил поверхностного натяжения. Затем осущеставляют прокатку шва и околошовной зоны, что вызывает уплотнение материала. После этого шов и околошовную зону ориентируют путем приложения к ним растягивающих усилий поперек шва и охлаждения под нагрузкой.
Охлаждение шва и околошовной зоны осу1699796 ществляют потоком инертного к свариваемому материалу газа.
Пример 1. Сваривают полимерные пленки при помощи нагрева ультразвуком ножевым инструментом на вращающемся 5 ролике с отрезанием края сварного шва.
После естественного охлаждения сварного соединения до температуры высокоэластичного состояния (60 — 90 С для ПЭНП и 120 — 140 для ПВХ), разворота листов 10 пленки в одну плоскость и нагрева шва и околошовной зоны горячим воздухом до температуры плавления материала (103110 С для ПЭНП и 160 — 180 для ПВХ) проводят прокатку, шва и околошовной зоны 15 путем продвижения соединения между двумя роликами, поджатыми друг к другу 5 кг/см и расположенными с обеих сторон шва. Ориентацию структурных элементов материала проводят в нагретом состоянии 20 (80-90 С для ПЭНП и 140 — 150 С для ПВХ) приложением растягивающих поперечных шву усилий (1 кг/см шва) с последующим охлаждением до 40-60 С под нагрузкой, После сварки проводят механические испы- 25 тания по схеме на расслаивание с постоянной скоростью перемещения.
Результаты экспериментов показывают, что использование способа без последующей прокатки шва и околошовной зоны и 30 их ориентации позволяет повысить прочность сварного соединения, составляющую до
807 от прочности основного материала.
Последующая прокатка шва и околошовной зоны роликом позволяет повысить 35 прочность сварного соединения еще на 310) и ориентации зоны соединения на 310;4, в результате чего прочность сварных соединений возрастает и у некоторых образцов достигает 957 от прочности основ- 40 ного материала.
Результаты эксперимента даны в табл. 1.
Пример 2. Предлагаемый способ осуществляют при сварке полимерных пленок проплавлением ножевым нагревательным устройством через фторопластовую пленку толщиной 60 мкм. Остальные воздействия на материалы и параметры процессов (температура нагрева, усилие прокатки и др.) аналогичны примеру 1.
Результаты экспериментов приведены в табл. 2. Применение предлагаемого способа позволяет повысить прочность сварногв соединения, причем последующая прокатка шва и околошовной зоны позволяет повысить прочность еще на 4-6 Д, а ориентацию на 4-15 . В результате прочность сварных соединений достигает 947; от прочности основного материала.
Формула изобретения
1, Способ сварки термопластичных полимерных материалов, включающий нагрев зоны соединения, ее охлаждение, дополнительный нагрев шва и околошовной зоны и их прокатку, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения, охлаждение зоны соединения осуществляют до температуры высокоэластичного состояния свариваемого материала, а дополнительный нагрев шва и околошовной зоны осуществляют в свободном состоянии до температуры плавления материала.
2, Способпоп.1, о,тличающийся тем, что после прокатки шов и околошовную зону подвергают ориентации путем приложения растягивающих усилий, направленных поперек шва, и охлаждения их под нагрузкой.
3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что охлаждение зоны соединения после нагрева и охлаждения шва и околошовной зоны после приложения растягивающих усилий осуществляют потоком инертного к свариваемому материалу газа.
1699796
Таблица 1
Параметры сварки
ПЭНП, и и д авно, мкм
ПВХ, и и д авно, мкм
200
200
160
75
84
95
94
П р и м е ч а н и е. Технологические параметры процесса сварки: F=40 кГц: Vce =3 м/мин;
Рсв= 5 кг; A=25 мкм.
Механические испытания проводят по схеме на расслаивание с постоянной скоростью перемещения.
Таблица 2
Параметры сварки
ПЭНП, и и д авно, мкм
ПВХ, и и д авно, мкм
200
200
160
63
45
68
64
70
89
П р и м е ч а н и е. Технологические параметры процесса тепловой сварки проплавлением:
Чсв=2 и/мин, Рсв=3 кг/см, Тинструм=120 — 140 С (для ПЭНП) Тинструм=180-200 С(для ПВХ), Механические испытания проводят по схеме на расслаивание с постоянной скоростью перемещения.
Составитель Н, Елисеева
Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк
Редактор Н. Гулько
Заказ 4431 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Без прокатки шва и околош9вной зоны и их ориентации
Прокатка шва и околошовной эоны
С ориентацией шва и, ОКОЛОШОВНОЙ зоны
Без дополнительного нагрева шва
Без прокатки и ориентации шва и околошовной зоны
Прокатка шва и околошовной зоны
Ориентация шва и околошовной зоны
Среднее значение прочности соединений полимерных пленок по пяти об аз ам к и очности основного мате иала
Среднее значение прочности соединений полимерных пленок по пяти об а3 ам, к и очности основного мате иала
