Швы на полимерных материалах
Polymer materials seam welding
Образование неразъемного соединения полимерных материалов или материалов, включающих в свой состав полимеры. Основным способом получения таких швов, является термосваривание. Сущность сваривания заключается в нагреве поверхности свариваемых полимерных материалов и элементов выше температуры текучести кристаллического полимера или температуры плавления аморфного полимера и сдавливания их с некоторым усилием. В зависимости от способа нагрева сваривание бывает разным.
Сварка постоянно нагретыми элементами — наиболее распространенный способ термосваривания. Он заключается в сдавливании слоев упаковочного материала элементами, нагретыми до температуры, обеспечивающей нагрев свариваемых слоев упаковочного материала до необходимой температуры. Применяется при термосваривании многослойных и комбинированных материалов или материалов, покрытых специальным слоем, например, термоплавким лаком. Преимущество — высокая производительность, недостаток — затруднена сварка при загрязнении свариваемых поверхностей.
Термоимпульсная сварка. Заключается в сдавливании слоев упаковочного материала элементами, на поверхности которых через изолирующую и обеспечивающую не прилипание прокладку установлены полосы металла с высоким омическим сопротивлением. При подаче напряжения на полосы они разогреваются и обеспечивают температуру размягчения или плавления упаковочного материала. Затем подача напряжения прекращается, полосы и элементы, а вместе с ними упаковочный материал остывают, и элементы разводятся. Применяется при сваривании пленочных материалов, состоящих из одного слоя (монопленок). Недостатки: невысокая производительность и трудность сваривания при загрязнении поверхностей.
Сварка с раздельным подводом тепла и усилия заключается в том, что края упаковочного материала проводятся в щели между нагревательными элементами, а после этого сдавливаются холодными элементами, например, роликами. Применяется в основном на оборудовании непрерывного действия. Преимущество в более простом подводе электроэнергии и высокой производительности. Недостаток в большем расходе электроэнергии, т. к. приходится нагревать не только упаковочные материалы, но и пространство щели, в которой они проходят.
Сварка с разделением. Заключается в натяжении слоев упаковочного материала и провода через них нагретого элемента — проволоки или узкого клина. При этом одновременно производится сваривание слоев упаковочного материала и разделение упаковочных единиц или упаковок. Применяется при сваривании монопленок.
Сварка нагретым газом заключается в направлении на натянутые слои материала потока горячего газа из форсунки, который нагревает и сдавливает их. Применяется на оборудовании непрерывного действия, но редко, т. к. малопроизводительна.
Сварка ультразвуком. Способ сваривания, приобретающий сейчас все большее распространение. Заключается в подводе к свариваемым слоям упаковочного материала статического давления и динамического усилия, вызванного колебанием волновода. Амплитуда колебаний волновода вызывает колебания свариваемых пленок, а возникающая при этом энергия производит их нагрев. Сваркой УЗ можно сваривать ориентированные пленки (в том числе, ПП), кроме того, хорошо свариваются и неориентированные ПП, ПЭ, ПВДХ, ПА-4 и особенно ПС. Главным преимуществом сварки УЗ является то, что загрязненность материала не влияет на качество шва, поэтому ее особенно удобно применять при в тех случаях, когда шов надо получить «через продукт». Недостаток — в необходимости изоляции оператора от вредного воздействия ультразвука.
Сварка токами высокой частоты. Сварка основана на действии токов высокой частоты на заряженные молекулы полимерной пленки, заставляя их колебаться, а в результате нагреваться пленку. Этот способ применим только для полярных полимеров, например: ПВДХ и особенно ПА-6,6, который трудно сварить подводом к ним тепла снаружи из-за того, что температура их разложения близка к температуре сварки. Главное преимущество сварки ТВЧ это то, что здесь тепло не подводится к наружным поверхностям свариваемых материалов, а возникает внутри их.
Кроме того, полимерные материалы могут свариваться с помощью инфракрасного излучения, лазера и светового луча, но эти виды сварки в упаковывании продукции практически не применяются.
