Способ сварки термопластичных полимерных материалов

(5)5 В 29 С И Т 7ческий институтШестель, С,С, Волкоанильцев тельство С 65702, 197 тельство С 71/02, 197 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ СВАРКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЪХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к сварке пластмасс и может найти применение при сваркетермопластичных 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 получения надежной связи между соединяемыми деталями. Охлажэдение осуществляют потоком инертного к материалу газа, Затем полученный шов и околошовную зону дополнительно нагревают до температуры 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 результате указанного нагрева в околошовной зоне и в шве происходит уменьшение размеров концентраторов напряжений, а при сварке термоусаживающихся пленок - утолщение шва и материала в зоне нагрева. При этом за счет нагрева. шва и окслошовной зоны до температуры плавления происходит 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 осу 1699796ществляют потоком инертного к свариваемому материалу газа.П р и м е р 1. Сваривают полимерныепленки при помощи нагрева ультразвукомножевым инструментом на вращающемся 5ролике с отрезанием края сварного шва.После естественного охлаждения сварногосоединения до температуры высокоэпастичного состояния 60 - 90 С для ПЭНПи 120 - 140 для ПВХ), разворота листов 10пленки в одну плоскость и нагрева шва иоколошовной зоны горячим воздухом дотемпературы плавления материала (103110 Сдля ПЭНП и 160 - 180 для ПВХ) проводят прокатку, шва и околошовной зоны 15путем продвижения соединения между двумя роликами, поджатыми друг к другу 5кг/см и расположенными с обеих стороншва. Ориентацию структурных элементовматериала проводят в нагретом состоянии 20(80-90 С для ПЭНП и 140 - 150 С для ПВХ)приложением растягивающих поперечныхшву усилий (1 кг/см шва) с последующимохлаждением до 40-60 С под нагрузкой,После сварки проводят механические испытания по схеме на расслаивание с постоянной скоростью перемещения.Результаты экспериментов показывают, что использование способа без последующей прокатки шва и околошовной зоны и 30их ориентации позволяет повысить прочность сварного соединения, составляющую до80 от прочности основного материала.Последующая прокатка шва и околошовной зоны роликом позволяет повысить 35прочность сварного соединения еще на 310 ф и ориентации зоны соединения на 310;4, в результате чего прочность сварныхсоединений возрастает и у некоторых образцов достигает 950 от прочности основного материала,Результаты эксперимента даны втабл. 1. П р и м е р 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 , а ориентацию на 4-15%. В результате прочность сварных соединений достигает 94/, 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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, Способ по п.1, отл ича ю щий с я 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 сваоки Среднее значение прочности соединений полимерных пленок по пяти об аз амк и очности основного мате иала ПЭНП, и и д авно, мкм ПВХ, и и д авно, мкм 200 200 160 Без прокатки шва и околошовной зоны и их ориентацииПрокатка шва и околошовной зоныС ориентацией шва и , околошовной зоны 81 75 90 84 78 58 94 П р и м е ч а н и е. Технологические параметры процесса сварки: Р=40 кГц: Чсв = 3 м/мин; Рсв= 5 кг; А=25 мкм, Механические испытания проводят по схеме на расслаивание с постоянной скоростью перемещения,Таблица 2 Параметры сварки Среднее значение прочности соединений полимерных пленок по пяти об аэ ам,к и очности основного мате иала ПЭНП, и и д авно, мкм ПВХ, и и д авно, мкм 90 200 200 160 Без дополнительного нагрева шва Без прокатки и ориентации шва и околошовной зоны Прокатка шва и околошовной зоны Ориентация шва и околошовной зоны 51 63 60 45 60 68 76 64 80 70 89 76 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, ЕлисееваТехред М.Моргентал Корректор В. Гирняк Редактор Н. Гулько Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 4431 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5