Устройство для контактной сварки полимерных материалов

(1 11 634962 Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополшггельное к авт. свид(51) М. КлвВ 29 С 27/ 2) Заявлено 14,07.77 (21) 2508040/23-05с присоединением заявки3) Приоритет3) Опубликовано 30,11.78. Бюллетень44 Государственный комите 78.059.4088.8) по делам изабретеии тии исания 30.11. 45) Дата опубликовани 2) Авторы изобретения Н. Мац А. Матиков, Ю лобков,орокин Е, П(1) Заявите 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТНОЙ С ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И Изобретение относится к области сварки пластмасс.Известно устройство для контактной сварки полимерных материалов, содержащее корпус с установленным в нем нагревателем с шириной рабочей поверхности более 10 мм 11.Указанное устройство позволяет осуществить сварку с широким сварным швом, однако, качество сварки при этом низкое.Наиболее близким решением из известных является устройство для контактной сварки полимерных материалов, содержащее корпус с установленным в нем упругим элементом, соединенным с нагревателем 21,Недостаток указанного устройства заключается в том, что при сварке разнотолщинных материалов, а также при неровностях опорной поверхности качество сварных швов снижается.Целью изобретения является повышение качества сварки широких швов за счет устранения влияния на них разнотолщинности материалов.Это достигается тем, что нагреватель выполнен составным из подвижных относительно друг друга в направлении, перпендикулярном его рабочей поверхности, элементов, причем обращенные одна к другой поверхности рабочих частей нагревателя расположены с зазором, равным 0,5 - 1,0% длины рабочей поверхности нагревателя.Такое выполнение устройства позволяет 5 получать качественные сварные швы большой ширины па разнотолщинных матери- алак.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 - 0 разрез Л - Л на фиг, 1.Устройство содержит корпус 1, установленный в нем нагреватель и эластичную антиадгезионную ленту 2, Нагреватель состоит из двух элементов 3 и 4 с расположен ными в них нагревательными элементами 5и б. При этом элементы нагревателя имеют рабочую поверхность Б и находятся в контакте друг с другом по поверхности В. Обращенные одна к другой поверхности рабо чих частей элементов 3 и 4 расположены сзазором, д, равным 0,5 - 0,1 оо длины 1 рабочей поверхности нагревателя. Элементы 3 и 4 нагревателя крепятся в теплоизоляционных колодках и 8, причем каждый из них вместе с теплоизоляционной колодкой имеет возможность независимого вертикального перемещения относительно корпуса 1 за счет того, что онн сверху поджимаются упругим элементом 9, который служит для со здания одинакового давления на каждыйэлемент нагревателя. В качестве такого элемента можно использовать замкнутую эластичную емкость.Для уменьшения трения между корпусом 1 и теплоизоляционными колодками ( и 8 на каждой колодке крепятся металлические накладки 10 и 11.Минимальная величина зазора между рабочими частями элементов 3 и 4, равная 0,5% длины рабочей поверхности нагревателя, определяется из условия предотвращения подреза свариваемого материала, который может возникнуть при неровностях опорной поверхности или разнотолщинности материала, так как в этом случае между рабочими поверхностями Б элементов нагревателя образуется уступ. При зазоре, большем 0,5% рабочей длины нагревателя, как показали эксперименты, подреза свариваемого материала не происходит даже при значительной величине уступа между рабочими поверхностями Б.Максимальная величина этого зазора определяется падением температуры на поверхности свариваемого материала в середине зазора, которое не должно превышать допустимого разброса температуры сварки, равного обычно .+0,5 С.Можно провести расчет, какой должна быть максимальная величина этого зазора сС, чтобы падение температуры в середине зазора не превышало 5 С, т. е. не превышало допустимого разброса температуры сварки. Расчет ведется для конкретного случая, когда устройство применяется для непрерывной сварки полиэтиленовой пленки с температурой сварки Т=150 С и скоростью сварки =5 м/мин. Если длина рабочей поверхности нагревателя /=100 мм, то продолжительность нагрева каждой точки свариваемого материала определяетсяС 0,1как С = = -=0,02 мин = 1,2 с.К 5Для определения величины зазора д с определенными допущениями можно использовать уравнение теплопроводности 131.- -.,-аС - 9-,.-и 1т - т, 4 а С - +т - т, 3где Т, - начальная температура материала С (Т= 20 С)Т, - температура свариваемого материала в середине зазора сС, С;а - коэффициент температуропроводности, м/с (для полиэтилена а = 2,9 10 -м/с),Решая уравнение относительно сС, получим сС = 0,99 10 -м - 1 мм, что составляет 1 % от длины рабочей поверхности нагревателя.Таким образом, максимальная величиназазора не должна превышать 1% рабочей длины нагревателя для данного случая. Однако максимальная величина зазора между 5 рабочими поверхностями нагревателя, которая пе влияет на качество получаемого сварного соединения, зависит от длины рабочей поверхности нагревателя С и температуры сварки Т, как показано на таблице.10 ссмакс % Отс т с сс мы с, мм 150 300 200 150 300 0,99 0,92 0,715 0,577 0,540 0,99 0,92 1,:13 1,73 1,62 100 15 200 300 20 55 Формула изобретения Устройство для контактной сварки полимерных материалов, содержащее корпус с установленным в нем упругим элементом, соединенным с нагревателем, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварки широких швов за счет устране ния влияния на них разнотолщинности маИз таблицы видно, что температура сварки мало сказывается на максимальной величине зазора и ее можно не учитывать, а длина рабочей поверхности нагревателя в каждом конкретном случае определяет максимальную величину зазора между рабочимп поверхностями нагревателя, которая должна находиться в пределах 0,5 - 1% рабочей длины нагревателя.Устройство работает следующим образом.11 еред сваркой нагревают каждый элемент нагревателя до одинаковой рабочей температуры, причем незначительный перепад температур элементов нагревателя, который может возникнуть из-за наличия в каждом из них своего нагревательного элемента, ликвидируется за счет контакта между элементами по их боковой поверхности В, Во время сварки устройство перемещается относительно свариваемого материала 12, При этом тепло от нагревателя через антиадгезионную ленту 2 передается свариваемому материалу и сваривает его, причем 4- неровности рабочего стола и разнотолщинность свариваемого пленочного материала 12 компенсируются за счет перемещения отдельных частей нагревателя 3 и 4 перпендикулярно рабочей поверхности.Предлагаемое устройство обеспечиваеткачественную сварку полимерных пленок, особенно композиционных, а также тонких (менее 20 мкм), с большой шириной свариваемого шва.Тираж 778 ПодписиСР по делам изобретений и открытий, Раушская наб., д. 4/5 аказ 2072/11 Изд.757НПО Государственного комитета113035, Москва, Ж нова, 2 ипография, пр. териалов, нагреватель выполнен составным из подвижных относительно друг друга в направлении, перпендикулярном его рабочей поверхности, элементов, причем обращенные одна к другой поверхности рабочих частей нагревателя расположены с зазором, равным 0,5 - 1,0% длины рабочей поверхности нагревателя. 6Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ1252885, кл. 39 аа 19/02,1968.5 2. Патент ФРГ1629170, кл. 39 а 2 27/06,1970,3. Тростянская Е, Б. и др. Сварка пластмасс. М., Машиностроение, 1967, с.72 - 73.